Augmenting and quantifying digital fabrication spaces
Soomro, Sohail Ahmed (2024-10-17)
© University of Oulu, 2024. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited. © Oulun yliopisto, 2024. Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202409065730
Kuvaus
Tiivistelmä
Digital fabrication spaces (DFSs) offer a technology-rich platform for designers and consumers to create innovative solutions and prototypes using subtractive and additive manufacturing technology and electronics prototyping tools. DFSs promote a circular economy and redistributive manufacturing, allowing product reuse, repair, remanufacturing, and recycling. In educational settings, DFSs promote open-ended, hands-on, and project-based learning. Despite the importance of digital fabrication-based prototyping, limited efforts have been made to understand and support this process. This research therefore aims to quantify and augment the digital fabrication-based prototyping process and its outcomes. First, we identified the factors influencing creativity, the development of digital fabrication skills, and students’ experiences in DFSs. Second, we presented a method for capturing prototyping activities and collaborative interactions using computer vision technology and presented a case study highlighting the connection between student interactions and creativity. Third, we integrated a dedicated prototyping-capturing tool to facilitate the documentation of the prototyping process. Fourth, we proposed a conceptual framework for sustainable digital fabrication-based prototyping.
The results showed that learning activities in DFSs fostered creativity and digital fabrication skills. In addition, compared with collaborative work, individual work contributed more to the development of digital fabrication skills. Furthermore, we demonstrated that a monocular vision method could capture prototyping activities and student interactions, providing valuable insights for tuning maker-based pedagogy to assist struggling students. Finally, the results showed that the sustainability of the prototyping process could be evaluated and enhanced by incorporating the sustainability indicators presented in the literature.
The findings can enhance learning in digital fabrication-based makerspaces and optimize maker-based pedagogy to teach technical and soft skills to learners. The findings also benefit social and engineering design professionals and researchers working with digital fabrication technology because they promote sustainable and creative outcomes. The findings can also be utilized by DFS staff to enhance the utilization of consumables and machines through a sustainable approach and monitoring student’s DFSs use patterns.
Digitaaliset valmistusympäristöt (DFS) toimivat runsaasti teknologiaa sisältävänä alustana, jossa suunnittelijat ja kuluttajat voivat luoda innovatiivisia ratkaisuja ja prototyyppejä vähentävän ja lisäävän valmistusteknologian sekä elektroniikan prototyyppityökalujen avulla. DFS-järjestelmät edistävät kiertotaloutta ja uudelleenjakavaa valmistusta ja näin mahdollistavat tuotteiden uudelleenkäytön, korjaamisen, uudelleenvalmistuksen ja kierrätyksen. Koulutusympäristöissä DFS edistää avointa, käytännönläheistä ja projektipohjaista oppimista. Vaikka digitaaliseen valmistukseen perustuva prototyyppien rakentaminen on tärkeää, tämän prosessin ymmärtämiseksi ja tukemiseksi on tehty vain vähän työtä. Siksi tässä tutkimuksessa pyritään kvantifioimaan digitaaliseen valmistukseen perustuvaa prototyyppiprosessia ja sen lopputuloksia sekä lisäämään ymmärrystä niistä. Ensin kartoitimme tekijät, jotka vaikuttavat luovuuteen, digitaalisten valmistustaitojen kehittymiseen ja oppilaiden kokemuksiin DFS:stä. Toiseksi esittelimme uudenlaisen menetelmän prototyyppitoimintojen ja yhteistoiminnallisen vuorovaikutuksen kuvaamiseen tietokonenäön avulla. Esittelimme myös tapaustutkimuksen, jossa korostui opiskelijoiden vuorovaikutuksen ja luovuuden välinen yhteys. Kolmanneksi otimme käyttöön erillisen prototyyppien kuvaustyökalun helpottamaan prototyyppiprosessin dokumentointia. Neljänneksi ehdotimme käsitteellistä kehystä digitaaliseen valmistukseen perustuvaan kestävään prototyyppien valmistukseen.
Tulokset osoittivat, että DFS-oppimisympäristöt edistivät luovuutta ja digitaalisia valmistustaitoja. Lisäksi yksilötyöskentely tuki digitaalisten valmistustaitojen kehittymistä enemmän kuin yhteistoiminnallinen työskentely. Osoitimme myös, että monokulaarisella menetelmällä pystytään tutkimaan prototyyppitoimintoja ja oppilaiden vuorovaikutusta, ja tästä saadulla arvokkaalla tiedolla voidaan edelleen kehittää maker-pedagogiikkaa heikompien oppilaiden auttamiseksi. Tulokset osoittavat, että prototyyppiprosessin kestävyyttä voidaan arvioida ja parantaa sisällyttämällä siihen kirjallisuudessa esitettyjä kestävyysindikaattoreita.
Löydösten avulla voidaan parantaa oppimista digitaaliseen valmistukseen perustuvissa makerspace-tiloissa ja optimoida maker-pohjaista pedagogiikkaa teknisten ja pehmeiden taitojen opettamista varten. Löydökset hyödyttävät myös digitaalisen valmistusteknologian parissa työskenteleviä sosiaalisen ja teknisen suunnittelun ammattilaisia ja tutkijoita, koska ne edistävät kestäviä ja luovia lopputuloksia. Myös DFS-henkilöstö voi hyödyntää löydöksiä kulutushyödykkeiden ja koneiden käytön parantamisessa kestävän lähestymistavan ja DFS-käyttötottumusten seurannan avulla.
Original papers
-
Soomro, S. A., Casakin, H., Nanjappan, V., & Georgiev, G. V. (2023). Makerspaces fostering creativity: A systematic literature review. Journal of Science Education and Technology, 32(4), 530–548. https://doi.org/10.1007/s10956-023-10041-4 https://doi.org/10.1007/s10956-023-10041-4
-
Soomro, S. A., Nanjappan, V., Casakin, H., & Georgiev, G. V. (2024). Fostering technical skills and creativity in the digital fabrication spaces: An open-ended prototyping approach. Manuscript submitted for publication.
-
Soomro, S. A., Memon, H., Schneider, B., & Georgiev, G. V. (2024). Capturing activities and interactions in makerspace using monocular computer vision. Manuscript submitted for publication.
-
Soomro, S. A., Barhoush, Y. A. M., Gong, Z., Kostakos, P., & Georgiev, G. V. (2021). Tools for recording prototyping activities and quantifying corresponding documentation in the early stages of product development. Proceedings of the Design Society, 1, 3159–3168. https://doi.org/10.1017/pds.2021.577 https://doi.org/10.1017/pds.2021.577
-
Soomro, S. A., Barhoush, Y., Sánchez Milara, I., Gong, Z., & Georgiev, G. V. (2021). Capturing and quantifying prototype progress in a design course using automated means. Blucher Design Proceedings, 1–11. https://doi.org/10.5151/ead2021-111 https://doi.org/10.5151/ead2021-111
-
Soomro, S. A., Casakin, H., & Georgiev, G. V. (2021). Sustainable design and prototyping using digital fabrication tools for education. Sustainability, 13(3), 1196. https://doi.org/10.3390/su13031196 https://doi.org/10.3390/su13031196
Osajulkaisut
-
Soomro, S. A., Casakin, H., Nanjappan, V., & Georgiev, G. V. (2023). Makerspaces fostering creativity: A systematic literature review. Journal of Science Education and Technology, 32(4), 530–548. https://doi.org/10.1007/s10956-023-10041-4 https://doi.org/10.1007/s10956-023-10041-4
-
Soomro, S. A., Nanjappan, V., Casakin, H., & Georgiev, G. V. (2024). Fostering technical skills and creativity in the digital fabrication spaces: An open-ended prototyping approach. Manuscript submitted for publication.
-
Soomro, S. A., Memon, H., Schneider, B., & Georgiev, G. V. (2024). Capturing activities and interactions in makerspace using monocular computer vision. Manuscript submitted for publication.
-
Soomro, S. A., Barhoush, Y. A. M., Gong, Z., Kostakos, P., & Georgiev, G. V. (2021). Tools for recording prototyping activities and quantifying corresponding documentation in the early stages of product development. Proceedings of the Design Society, 1, 3159–3168. https://doi.org/10.1017/pds.2021.577 https://doi.org/10.1017/pds.2021.577
-
Soomro, S. A., Barhoush, Y., Sánchez Milara, I., Gong, Z., & Georgiev, G. V. (2021). Capturing and quantifying prototype progress in a design course using automated means. Blucher Design Proceedings, 1–11. https://doi.org/10.5151/ead2021-111 https://doi.org/10.5151/ead2021-111
-
Soomro, S. A., Casakin, H., & Georgiev, G. V. (2021). Sustainable design and prototyping using digital fabrication tools for education. Sustainability, 13(3), 1196. https://doi.org/10.3390/su13031196 https://doi.org/10.3390/su13031196
Kokoelmat
- Avoin saatavuus [38618]