“互聯(lián)網(wǎng)+電子創(chuàng)客”——智能家居系統(tǒng)制作活動(dòng)方案

柯世民

【摘 要】人類已經(jīng)進(jìn)入“信息智能文明”時(shí)代，學(xué)習(xí)知識(shí)的途徑不斷增多，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”不僅可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)信息的高效獲取，更能讓學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行整合、轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】互聯(lián)網(wǎng)+；電子創(chuàng)客；活動(dòng)方案

一、本方案的背景：互聯(lián)網(wǎng)+、核心素養(yǎng)

（1）時(shí)代要求：“互聯(lián)網(wǎng)+”是當(dāng)前的時(shí)代趨勢，已經(jīng)勢不可擋。我們身處在4.0網(wǎng)絡(luò)智能時(shí)代的黎明時(shí)期，尤其是云、微、客的興起，學(xué)習(xí)的主體和時(shí)空都在改變。運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)閱讀和學(xué)習(xí)，將成為未來的常態(tài)，成為獲取知識(shí)形成能力的方法，網(wǎng)絡(luò)深度融入經(jīng)濟(jì)社會(huì)、融入人民生活，它將會(huì)影響教師的教和學(xué)生的學(xué)，甚至顛覆教學(xué)的形態(tài)。隨著科技裝備和技術(shù)的日新月異，更多的工具將用于學(xué)習(xí)，更多的平臺(tái)將提供學(xué)習(xí)服務(wù)，電子智能創(chuàng)客的出現(xiàn)已是時(shí)代的必然。

（2）人才的要求：2014年教育部印發(fā)《關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》，提出一個(gè)關(guān)鍵詞“核心素養(yǎng)”?！昂诵乃仞B(yǎng)”已成為“后課改”時(shí)代的靶心。北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院劉恩山教授認(rèn)為，“核心素養(yǎng)”是一種跨學(xué)科素養(yǎng)，它強(qiáng)調(diào)各學(xué)科都要培養(yǎng)對(duì)學(xué)生終身發(fā)展有影響的東西。因此，作為一個(gè)教育工作者，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)獲取途徑，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)對(duì)一個(gè)學(xué)生終身都有用的東西，這是很最重要的。

二、本方案的目標(biāo)

終極目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)——教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)、引導(dǎo)主動(dòng)分析思考、樂于創(chuàng)新

人類已經(jīng)進(jìn)入“信息智能文明”時(shí)代，“互聯(lián)網(wǎng)+”突破時(shí)空藩籬。當(dāng)下，科學(xué)的學(xué)習(xí)方法并非是知識(shí)的“簡單堆砌”和“常速積累”，而是學(xué)會(huì)對(duì)知識(shí)及信息的高效地獲取、整合、轉(zhuǎn)化、再創(chuàng)造的方法。作為科技創(chuàng)新的老師，教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)就尤其重要，本項(xiàng)目意在改變過去不適的人才培養(yǎng)模式，通過讓學(xué)生制作電子產(chǎn)品，不斷思考，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

在電子創(chuàng)客的培養(yǎng)中，一個(gè)首要的任務(wù)就是引導(dǎo)學(xué)生查找資料，教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)。通過開展本課題活動(dòng)，學(xué)生不僅能把物理和信息技術(shù)學(xué)科中老師所教的理論運(yùn)用于實(shí)踐，而且在實(shí)踐活動(dòng)中也能驗(yàn)證更新所學(xué)的知識(shí)，經(jīng)過“已有知識(shí)——實(shí)踐——更新知識(shí)——再實(shí)踐——智慧”的過程，培養(yǎng)學(xué)生思考、智慧、科學(xué)地解決問題，點(diǎn)燃他們的科學(xué)熱情之火，并逐步引導(dǎo)他們建立自己的方法，主動(dòng)地分析思考問題。

具體目標(biāo)：制作出一套智能家居系統(tǒng)

根據(jù)學(xué)生的期望、興趣，引導(dǎo)學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)，收集喜歡的電子項(xiàng)目，然后與老師同學(xué)討論學(xué)習(xí)它的原理、探索它的組裝制作過程，在制作中進(jìn)一步分析思考，學(xué)習(xí)相關(guān)的理論。這樣一步一步地利用互網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)電子技術(shù)，不斷實(shí)踐、更新、總結(jié)形成自己的特色創(chuàng)新電子產(chǎn)品，運(yùn)用觸摸開關(guān)，聲控開關(guān)，紅外開關(guān)，邏輯電路等制作出一套智能家居系統(tǒng)。

三、本方案的創(chuàng)新點(diǎn)和重難點(diǎn)

本方案的創(chuàng)新點(diǎn)：

①應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)。

②在電子產(chǎn)品的制作開發(fā)中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)。

③運(yùn)用觸摸開關(guān)，聲控開關(guān)，紅外開關(guān)、邏輯電路等制作出一套智能家居。

本方案的難點(diǎn)：引導(dǎo)學(xué)習(xí)電子基礎(chǔ)理論

本方案的重點(diǎn)：互聯(lián)網(wǎng)下的學(xué)習(xí)習(xí)慣方法養(yǎng)成及電子理論學(xué)習(xí)

四、本方案所需設(shè)備環(huán)境及理論

1.本方案所需設(shè)備環(huán)境

互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和電子實(shí)驗(yàn)室。在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，每位學(xué)生配置一臺(tái)平板電腦或臺(tái)式電腦，在電子實(shí)驗(yàn)室，提供常見的電子元器件：二極管、三極管、電阻、電容、可調(diào)電阻、三端穩(wěn)壓、焊接元件板、三極管放大電路散件、電路集成運(yùn)放板散件、呼吸燈散件、紅外感應(yīng)干手器散件、搶答器散件，常用的電子檢測儀器：萬用表、穩(wěn)壓電源、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、模擬與數(shù)字示波器，和常用的電子制作工具：電烙鐵、尖嘴鉗、剝線鉗等。

2.本方案所需理論

多元化的理論：人才培養(yǎng)不僅是課程內(nèi)容上要適合每個(gè)學(xué)生，在學(xué)生的學(xué)習(xí)方式等一些特性上也要適合每一個(gè)學(xué)生。這樣才能實(shí)施個(gè)性化教育，成就每個(gè)學(xué)生成長的精彩，學(xué)生才能學(xué)到對(duì)自己一身都有用的東西。

知識(shí)技能理論：普通高中物理學(xué)、電學(xué)、計(jì)算機(jī)等理論

五、本方案活動(dòng)過程和步驟【時(shí)間：2017年9月——2018年3月】

第一周，在高一與高二年級(jí)組織報(bào)名，選擇有代表性的50名學(xué)生進(jìn)行本項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)。明確本次活動(dòng)計(jì)劃的任務(wù)和目標(biāo)，并制定相應(yīng)的活動(dòng)培訓(xùn)紀(jì)律和安全方案，同時(shí)還讓學(xué)生熟悉互聯(lián)網(wǎng)電腦室和電子實(shí)驗(yàn)室。第二周，教會(huì)學(xué)生怎樣使用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，讓學(xué)生明白學(xué)習(xí)的途徑，掌握在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的常用學(xué)習(xí)方法，對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+”、微課、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂、網(wǎng)易、可汗學(xué)院等有一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)。第三、四周，利用互聯(lián)網(wǎng)引導(dǎo)學(xué)習(xí)電子元件的基礎(chǔ)知識(shí)。本部分內(nèi)容可以按照網(wǎng)絡(luò)已提供的《電子基礎(chǔ)技能》的微課內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，同時(shí)分小組在實(shí)驗(yàn)室探討常見五類電子元件的外形、參數(shù)、性能及使用方法。第五周，機(jī)動(dòng)。第六周，引導(dǎo)學(xué)生采用多種學(xué)習(xí)方式，學(xué)會(huì)萬用表的使用，學(xué)會(huì)元件的檢測，電流、電壓的測量。第七周，學(xué)生根據(jù)自己的情況，在網(wǎng)上購買簡單的電子套件（比如：電子門鈴、呼吸燈、流水燈、聲控開關(guān)等）進(jìn)行嘗試性組裝。通過組裝引導(dǎo)學(xué)生自己利用網(wǎng)絡(luò)去解決存在的問題。第八、九周，模擬電子理論的探索。門鈴為什么會(huì)響，流水燈為什么會(huì)交替閃亮，引導(dǎo)學(xué)生去探討，在互聯(lián)網(wǎng)中尋找答案，從而引導(dǎo)學(xué)生去學(xué)習(xí)模擬電子線路的基礎(chǔ)理論知識(shí)，熟悉模擬電路的基本原理。第十周，機(jī)動(dòng)，學(xué)生半期考試。第十一周，組合學(xué)校每年的科技節(jié)，開展電子作品的制作比賽。第十二、十三周，引導(dǎo)學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，了解數(shù)字邏輯電路的應(yīng)用，學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯電路的知識(shí)。第十四周，引導(dǎo)學(xué)生組裝數(shù)字時(shí)鐘，讓學(xué)生自主查找電路的原理，學(xué)會(huì)分析振蕩電路、編碼器、譯碼器的工作原理。第十五、十六周，引導(dǎo)學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)中學(xué)習(xí)arduino可編程單片機(jī)，了解單片機(jī)的最小系統(tǒng)制作，了解智能控制的過程，熟悉串并行數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)脑恚斫庵悄芸刂七^程。第十七周，利用arduino的集成模塊，制作調(diào)試智能小車。第十八周，機(jī)動(dòng)放假。第十九、二十周，學(xué)生發(fā)現(xiàn)身邊的問題，利用互聯(lián)網(wǎng)中收集的資料，購制元件或模塊，運(yùn)用觸摸開關(guān)，聲控開關(guān)，紅外開關(guān)、邏輯電路等制作形成智能家居，制作自己的創(chuàng)新作品。第二十一，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新的作品展示，對(duì)學(xué)生的核心素養(yǎng)進(jìn)行調(diào)查，并寫出總結(jié)和研究報(bào)告。

六、可能出現(xiàn)的問題及解決預(yù)案

（1）選擇的研究主體對(duì)電子不感興趣。作為研究對(duì)像的主體學(xué)生，一定要喜歡電子技術(shù)這門知識(shí)，有的學(xué)習(xí)只停留在口頭上，只是一時(shí)興起，如果有這樣的學(xué)生，最好勸其參加其它實(shí)驗(yàn)小組。

（2）研究主體對(duì)原理理解不透。這屬于正?，F(xiàn)象，因?yàn)槿魏我婚T學(xué)科的理論基礎(chǔ)都是前人豐富知識(shí)的總結(jié)，在半年的時(shí)間只能教會(huì)學(xué)生解決問題的辦法，發(fā)現(xiàn)問題才是學(xué)生進(jìn)步的開始。

（3）參考資料欠缺。如果某部分的內(nèi)容在網(wǎng)絡(luò)中介紹較少，或知識(shí)比較前沿，可以由指導(dǎo)教師收集相關(guān)的信息或提供相關(guān)解決內(nèi)容補(bǔ)充于網(wǎng)絡(luò)中，供學(xué)生參考。

七、本方案預(yù)期成果

運(yùn)用觸摸開關(guān)，聲控開關(guān)，紅外開關(guān)、邏輯電路等制作出整套智能家居。同時(shí)形成一套“互聯(lián)網(wǎng)+電子制作”對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)有參考價(jià)值的研究成果報(bào)告。

總之，本項(xiàng)目不僅能教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，更重要的是提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，為探索科技校本課程的作用提供有力證據(jù)。