桑杜爾酷創(chuàng)教室讓創(chuàng)新發(fā)生

——小學(xué)創(chuàng)客教育開展的學(xué)習(xí)案例 摘要：創(chuàng)客精神與教育的不期而遇，誕生了當(dāng)下中小學(xué)階段炙手可熱的創(chuàng)客教育。筆者認(rèn)為，創(chuàng)新與創(chuàng)造對(duì)新一代的小學(xué)生來講也是一種必須要掌握的技術(shù)。因此，在條件允許的情況下，學(xué)校有那么一間“桑杜爾酷創(chuàng)”技術(shù)支撐教室，就可嘗試這方面的教學(xué)研究，來培養(yǎng)孩子敢于思考、勇于創(chuàng)新、樂于探索的創(chuàng)新精神。本案例將結(jié)合實(shí)踐，重點(diǎn)介紹5個(gè)關(guān)于樂高機(jī)器人和Arduino的創(chuàng)意制造應(yīng)用及實(shí)踐。一、背景緣起歷史長河中，人類經(jīng)歷了五次信息技術(shù)革命。機(jī)器人時(shí)代的到來，意味著我們已經(jīng)在經(jīng)歷第六次革命——?jiǎng)?chuàng)客創(chuàng)新革命?，F(xiàn)如今，創(chuàng)客教育正在迅速升溫，各中小學(xué)也開展的如火如荼、熱火朝天，創(chuàng)客教育現(xiàn)已逐步走進(jìn)學(xué)校，走進(jìn)課堂，走進(jìn)我們身邊每一個(gè)學(xué)生?？梢哉f，創(chuàng)客教育是集創(chuàng)新教育、體驗(yàn)教育、項(xiàng)目學(xué)習(xí)等思想為一體，契合了學(xué)生富有好奇心和創(chuàng)造力的天性。它主要以課程為載體，在創(chuàng)客空間的平臺(tái)下，融合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)的STEAM課程，培養(yǎng)學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力以及解決問題的能力。我?，F(xiàn)有技術(shù)支撐教室——桑杜爾酷創(chuàng)教室，融合了如3D打印、VR虛擬現(xiàn)實(shí)、機(jī)器人編程、移動(dòng)智能終端等各類新技術(shù)，借助在這間酷創(chuàng)+教室中的教與學(xué)，盡可能多的激發(fā)學(xué)生對(duì)新興技術(shù)的興趣，通過新興的技術(shù)表象激發(fā)學(xué)生對(duì)原理的探究欲望、對(duì)技術(shù)學(xué)習(xí)的興趣，用創(chuàng)客思想來指導(dǎo)自己的行動(dòng)，以此不斷提升自身的學(xué)習(xí)能力，同時(shí)也提高自身解決問題的能力。有鑒于此，筆者將當(dāng)下學(xué)?，F(xiàn)有資源整合，從兒童視角出發(fā)應(yīng)用，開展了豐富多彩的小學(xué)創(chuàng)客教育實(shí)踐，后文筆者會(huì)以實(shí)際案例形式進(jìn)行闡述。二、為創(chuàng)而學(xué)在創(chuàng)中學(xué)創(chuàng)客教育的核心即為創(chuàng)而學(xué)，在創(chuàng)中學(xué)。學(xué)生在創(chuàng)客文化的感染熏陶下，不僅激發(fā)了自己的想象力、創(chuàng)造力，也學(xué)到了一定的技術(shù)，同時(shí)也創(chuàng)作出了一件又一件的創(chuàng)意作品。那么在具體實(shí)踐中筆者和學(xué)生通過創(chuàng)作，成功完成了以下5個(gè)創(chuàng)客作品案例。（一）仿真交通紅綠燈 創(chuàng)意來源

在大城市中，擁擠的交通總是讓不少人為之頭痛煩惱，我們的交警叔叔要在上下班晚高峰之際辛勤工作維持秩序。這時(shí)，如果在每個(gè)擁堵路口都設(shè)置交通紅綠燈，那么就會(huì)大大減少城市的交通擁堵的壓力。出于這番考慮，筆者和孩子們確定了主題，決定利用ArduinoUNOR3板套件來制作一個(gè)仿真交通紅綠燈創(chuàng)意作品。制作過程ArduinoUNOR3板 1.免費(fèi)在線Arduino模擬器

在正式開始制作作品之前，我們在官網(wǎng)提供的免費(fèi)在線Arduino模擬器上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)的在線模擬，它是PCB應(yīng)用程序?qū)⑾敕◣肷畹哪M電路網(wǎng)上平臺(tái)。在線模擬實(shí)驗(yàn)電路圖 編寫好程序：

intBASE=11;//第一顆LED接的I/O腳

intNUM=3;//LED的個(gè)數(shù)

voidsetup(){

for(inti=BASE;i<BASE+NUM;i++){

pinMode(i,OUTPUT);//設(shè)定數(shù)字I/O腳為輸出

}}

voidloop(){

for(inti=BASE;i<BASE+NUM;i++){

digitalWrite(i,LOW);//設(shè)定數(shù)字I/O腳輸出為"低"，即逐漸關(guān)燈delay(500);//延遲

}

for(inti=BASE;i<BASE+NUM;i++){

digitalWrite(i,HIGH);//設(shè)定數(shù)字I/O腳輸出為"高"，即逐漸開燈delay(500);//延遲

}}

將程序代碼放入在線的模擬編輯器中，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M： 2.實(shí)際搭建創(chuàng)作

作品要用到的實(shí)驗(yàn)元件有：UNO實(shí)驗(yàn)套裝（UNOR3控制板、USB數(shù)據(jù)線、面包板、跳線）、3枚LED燈（紅黃綠3色燈各1只）和2個(gè)220歐姆的電阻。當(dāng)然，還需要一些木紙板等其他材料。通過參照網(wǎng)上的模擬搭建圖，從而來進(jìn)行現(xiàn)實(shí)生活中的作品搭建。一切準(zhǔn)備就緒后，利用數(shù)據(jù)線將UNOR3板與筆記本電腦相連，將事先在ArduinoIDE開發(fā)環(huán)境中編寫好的程序代碼燒入到UNOR3板中，即可模擬紅綠燈的效果。實(shí)現(xiàn)效果ArduinoIDE開發(fā)環(huán)境 隨著作品的逐步成型，最后再利用樂高積木搭建一個(gè)仿真的馬路場景，仿真交通紅綠燈創(chuàng)客作品就全部完成了。仿真交通紅綠燈（二）智能收晾伸縮衣架 創(chuàng)意來源

優(yōu)質(zhì)的家居生活，是智能的、數(shù)字化的，能更好為我們的生活提供便利。很多青年上班族可能都會(huì)有這樣的煩惱，因?yàn)楣炯影鄬?dǎo)致白天晾在陽臺(tái)外的衣服沒人收。出于對(duì)這個(gè)實(shí)際生活中的現(xiàn)象思考，筆者和孩子們確定創(chuàng)作的主題，決定利用樂高EV3機(jī)器人套件制作一個(gè)智能的收晾伸縮衣架，一定能得到很多人的青睞。 制作過程

智能收晾伸縮衣架的原理：根據(jù)空氣中的光敏傳感器來判斷天黑狀況，當(dāng)光照強(qiáng)度低于某特定數(shù)值時(shí)，認(rèn)為太陽下山或天氣陰雨，晾衣架即自動(dòng)收縮收進(jìn)衣服。當(dāng)光照強(qiáng)度高于某特定數(shù)值時(shí)，認(rèn)為太陽升起或陽光明媚，晾衣架自動(dòng)向外支出，讓衣服能夠充分接受陽光的照射，使衣服可以盡快曬干。1.搭建

搭建此創(chuàng)客作品用到的零件都來自樂高EV3套件，學(xué)生根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活中陽臺(tái)和晾衣架模型進(jìn)行觀察，從而構(gòu)思出自己的創(chuàng)作設(shè)計(jì)。

智能收晾伸縮衣架最主要的核心部件是：光線顏色傳感器。目的使用顏色傳感器檢測光線反射強(qiáng)度和環(huán)境光的變化。 2.編程

開發(fā)環(huán)境為LEGOMINDSTORMSEV3EducationEdition。編寫程序如下：顏色傳感器--光線智能收晾伸縮衣架程序的起始狀態(tài)默認(rèn)當(dāng)下為黑夜，因此程序運(yùn)行一開始，衣架會(huì)自動(dòng)收縮收進(jìn)衣服。當(dāng)外界給予一定光照強(qiáng)度后，光顏色傳感器檢測到周圍環(huán)境光強(qiáng)度大于設(shè)定閾值30，即轉(zhuǎn)動(dòng)大型電機(jī)向外支出衣架進(jìn)行晾曬。實(shí)現(xiàn)效果

實(shí)際模擬過程中，學(xué)生把智能手機(jī)的手電筒功能當(dāng)做太陽光，從而來模擬整個(gè)收晾過程。智

能

收

晾

伸

縮

衣

架（三）超市貨物掃碼器 創(chuàng)意來源

偶然從超市收銀員的工作上得到靈感，覺得當(dāng)下超市的收銀工作既浪費(fèi)了精力，又浪費(fèi)了人力，購物的人多時(shí)，還需要大量收銀員無休止的工作。那么我們?yōu)楹尾荒軐?shí)現(xiàn)一個(gè)自動(dòng)化的收銀過程中呢？出于對(duì)這樣的思索，筆者和孩子們決定利用樂高EV3機(jī)器人套件制作一個(gè)自動(dòng)化的超市貨物掃碼器。 制作過程

超市貨物掃碼器的原理很簡單，利用顏色傳感器的顏色識(shí)別功能來識(shí)別商品的包裝的二維碼顏色，所以主要針對(duì)黑白兩色的識(shí)別。 1.搭建

主要零件：各種顏色的面板、顏色傳感器——顏色。利用面板來充當(dāng)搭建傳送帶，利用顏色傳感器進(jìn)行二維碼的識(shí)別讀取。2.編程

開發(fā)環(huán)境為LEGOMINDSTORMSEV3EducationEdition。編寫程序如下：學(xué)生需在事先把商品的信息與價(jià)格寫入程序，比如：book是15$，mathbook是10$，correctiontype是30$?？筛鶕?jù)二維碼不同的黑白顏色組合效果，進(jìn)行商品的價(jià)格結(jié)算，最后計(jì)算出所買商品的總價(jià)格。實(shí)現(xiàn)效果超市貨物掃碼器（四）學(xué)習(xí)達(dá)人——Doggie（監(jiān)督達(dá)人）&Iboy（識(shí)別達(dá)人） 創(chuàng)意來源

無意間看到這么一則新聞，說是中國近視率全球最高，其中國內(nèi)小學(xué)生的近視率已超過40%，筆者對(duì)此感到深深的擔(dān)憂，認(rèn)為當(dāng)下小朋友的近視雖和我們的電子產(chǎn)品脫不了干系，但在小朋友坐姿這個(gè)問題上也存在著一定原因。同時(shí)，也偶然聽到學(xué)生抱怨學(xué)校的作業(yè)多，很多作業(yè)批改來不及。對(duì)于以上兩個(gè)現(xiàn)象，經(jīng)過筆者和學(xué)生的討論思考，決定利用樂高EV3機(jī)器人套件制作一個(gè)學(xué)習(xí)達(dá)人組合。 制作過程

（1）Doogie——監(jiān)督達(dá)人

原理：小主人在做作業(yè)或看書時(shí)常會(huì)出現(xiàn)坐姿不當(dāng)、離書本太近的情況，這時(shí)Doogie就會(huì)借助她強(qiáng)大的探測能力發(fā)現(xiàn)問題并發(fā)出汪汪聲來提醒小主人，讓小主人養(yǎng)成好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，充分改善了學(xué)習(xí)方式。主要核心部件：超聲波傳感器。目的是檢測處于各種距離的物體。2.編程超聲波傳感器1.搭建開發(fā)環(huán)境為LEGOMINDSTORMSEV3EducationEdition。編寫程序如下： 當(dāng)超聲波傳感器檢測到的距離小于或等于10厘米時(shí)，Doogie就會(huì)張大自己的嘴巴并發(fā)出汪汪的聲音，來提醒此時(shí)坐姿不當(dāng)。 （2）Iboy——識(shí)別達(dá)人

原理：能對(duì)小主人的作業(yè)或試卷進(jìn)行答案識(shí)別并批改，如果答案正確還會(huì)做出喜悅的表情和動(dòng)作，大大減少了小主人自己批改的時(shí)間，提高了小主人的學(xué)習(xí)效率。同時(shí)在炎熱的夏天，Iboy還自帶風(fēng)扇，為我們的小主人在學(xué)習(xí)之際送上一絲清涼。 1.搭建

主要核心部件：顏色傳感器和中型電機(jī)。目的是檢測作業(yè)或試卷上的筆觸顏色，進(jìn)行答案的批改。2.編程識(shí)別批改程序風(fēng)扇程序 當(dāng)檢測到正確答案時(shí)，Iboy會(huì)給出笑臉并發(fā)出哈哈的笑聲。當(dāng)檢測到錯(cuò)誤答案，Iboy會(huì)給出生氣臉并發(fā)出嗚嗚的聲音。實(shí)現(xiàn)效果三、創(chuàng)客教育對(duì)孩子的影響識(shí)別達(dá)人Iboy （1）潛移默化提升孩子綜合能力

無論是簡單的創(chuàng)客作品還是復(fù)雜的創(chuàng)客作品，每一個(gè)作品中碰到的每一個(gè)問題，都需要孩子自己去嘗試解決。這個(gè)過程中，孩子們既要?jiǎng)幽X又要把手動(dòng)起來，充分培養(yǎng)了他們解決問題和動(dòng)手的能力。 （2）跳出課本拓展拓寬孩子眼界

在當(dāng)前信息技術(shù)成為主流的時(shí)代，孩子自身的技術(shù)可能還有待提高，但創(chuàng)客教育相當(dāng)于為當(dāng)前的學(xué)習(xí)提供了輔助工具，讓孩子們不再局限于課本知識(shí)，他們可以通過實(shí)踐來獲取知識(shí)、理解知識(shí)。 （3）勞藝結(jié)合實(shí)現(xiàn)孩子全面發(fā)展

創(chuàng)客教育倡導(dǎo)造物，在做中學(xué)，孩子們在造物的過程中不僅能習(xí)得顯性的新技術(shù)新技能，更多的還會(huì)讓孩子體會(huì)到付出汗水精力最后成功的喜悅。創(chuàng)客教育亦是藝術(shù)的教育，跨學(xué)