小小盒子 大大夢想

劉金鵬

“我想讓一盞燈伴隨著我的心情而改變顏色”“我想制作一個(gè)能夠自動(dòng)凈化室內(nèi)空氣的凈化器”“我想做一個(gè)能夠飛上天的東西”……這些兒時(shí)的夢想不必等到“以后”再去實(shí)現(xiàn)，讓我們現(xiàn)在就去做點(diǎn)什么。為什么不呢？

這是北京景山學(xué)校吳俊杰老師在為我們團(tuán)隊(duì)之前出版的教材《邊玩邊學(xué)Scratch》序言中寫過的一段話?，F(xiàn)在回頭看看，吳老師的很多想法在如今的創(chuàng)客眼里早已不再那么遙不可及。2016年4月底在?？谑腥A僑中學(xué)舉行的全國中小學(xué)生首屆校園創(chuàng)客作品大賽中，許多學(xué)生創(chuàng)作的創(chuàng)客作品讓我們大吃一驚，學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力出乎我們的意料。

在本次活動(dòng)中，我?；诩埡薪Y(jié)構(gòu)的兩件創(chuàng)客作品得到了與會(huì)大眾評委的認(rèn)可和喜愛。這種“似乎每個(gè)人都可以玩起來”的尋常材質(zhì)，低成本、結(jié)構(gòu)簡潔、綠色環(huán)保的創(chuàng)客作品（如圖1），因其“接地氣”的天然屬性，無論在學(xué)校還是在家庭都受到了歡迎和認(rèn)可，使創(chuàng)客教育“落入尋常百姓家”真正成為一種現(xiàn)實(shí)和可能。

“造物”和“分享”是創(chuàng)客教育的兩大典型特征?；谛畔⒓夹g(shù)的“造物”，一般由電路、編程、外形結(jié)構(gòu)件三部分組成。其中，結(jié)構(gòu)件是創(chuàng)客作品最有“面子”，也最能“吸引眼球”的部分。在創(chuàng)客作品創(chuàng)作中，雖然亞克力、鋁合金、木板等材料作為結(jié)構(gòu)件相對結(jié)實(shí)耐用，但對中小學(xué)生而言，加工起來難度較大，而且有些工序還有一定的危險(xiǎn)性，一般學(xué)校也不具備相應(yīng)的加工設(shè)備。紙盒，則是一種更為常見的加工材料。每個(gè)家庭都或多或少有一些廢舊的包裝盒，即使學(xué)校專門去買一批回來作為材料使用也不會(huì)太貴。更為重要的是，紙盒的材質(zhì)非常適合在其表面“穿針引線”搭建電路，這就為以“數(shù)字電路”為基礎(chǔ)的創(chuàng)客作品提供了豐盛適宜的創(chuàng)作土壤。另外，紙盒除了價(jià)格低廉、綠色環(huán)保以外，非常適合學(xué)生在上面用彩筆隨意涂鴉，完成自己的個(gè)性化作品。

圖2所示的就是以紙盒作為結(jié)構(gòu)的創(chuàng)客作品。它采用飛機(jī)盒做結(jié)構(gòu)件外形，將超聲波傳感器、雙色LED、蜂鳴器等元器件用熱熔膠固定在紙盒上，開孔走線的地方可以使用專用打孔器，或是一端比較尖銳的東西（如杜邦線針頭、牙簽、細(xì)螺絲刀等）來完成打孔工作。最后，在盒子正面用相應(yīng)顏色畫上可愛的卡通造型、寫上作品名稱及作者姓名，經(jīng)過編程及調(diào)試后，一件個(gè)性化十足的創(chuàng)客作品就誕生了。

那么，基于紙盒結(jié)構(gòu)的創(chuàng)客作品，其具體的制作過程是怎樣的呢？下面，以我校開展過的三類創(chuàng)客作品為例來說明。

會(huì)發(fā)光的盒子

制作“會(huì)發(fā)光的盒子”創(chuàng)客作品的基本思路是用LED發(fā)光二極管充當(dāng)光源，在紙盒表面用彩筆、橡皮泥或各色卡紙裝飾出各種效果，再在裝飾圖案上合適的地方加上LED光源，并用按鈕控制，即可實(shí)現(xiàn)一些神奇的效果（如圖3）。其作品一般的制作流程如下。

1.盒子可采用T1或T2型飛機(jī)紙盒（這種類型的紙盒軟硬適中，也比較方便翻開盒蓋去布線。如果是買來的飛機(jī)盒，一般是裁剪好形狀的一張平面瓦楞紙，可以讓學(xué)生自己動(dòng)手，以完成折疊成型的整個(gè)過程）。如果家里有廢舊產(chǎn)品包裝飛機(jī)盒也是可以的，不過最好先在盒子外貼一層彩色紙，覆蓋原有商標(biāo)文字等信息，方便后期制作個(gè)性化圖案。

2. 在盒子內(nèi)部用7芯銅導(dǎo)線把LED燈、按鍵和紐扣電池等連接起來，建議事先在盒子里畫好電路連接示意圖。

3. 用LED引腳針頭在盒子正面打兩個(gè)小孔，把LED燈頭向外穿過小孔固定下來（把盒子正面適當(dāng)位置掏空并覆蓋透光膜，也可以把LED燈隱藏在盒子里面，這樣發(fā)出的光會(huì)有一種比較朦朧的效果）。

4. 用同樣的方法把按鍵在盒子的側(cè)面固定下來。

5. 根據(jù)電路示意圖把它們和盒子里隱藏的紐扣電池連接到一起。

6. 按下按鈕，試一下，如果不亮，檢查電路連接有無錯(cuò)誤或LED小燈泡是不是壞了。

7. LED小燈泡最好都用同一種型號(hào)的，否則有可能會(huì)出現(xiàn)不同時(shí)點(diǎn)亮的現(xiàn)象。按鍵根據(jù)實(shí)際情況可以選擇帶自鎖功能的按鍵（就是按一下連通，再按一下則斷開），這樣就不用長時(shí)間按在上面了。

坐姿提醒儀

坐姿提醒儀的設(shè)計(jì)初衷是，通過燈光和聲音報(bào)警等提醒人們在使用電腦或書本閱讀時(shí)不要距離太近，以免給身體健康帶來隱患。作品采用超聲波傳感器來探測距離；雙色LED（紅、綠）來給出燈光提示；蜂鳴器給出聲音提示。作品在啟用后，如果使用者身體離盒子距離小于程序設(shè)定的范圍，則LED燈從綠燈變?yōu)榧t燈，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出刺耳的報(bào)警聲；而當(dāng)距離超過程序設(shè)定的范圍時(shí)，即使用者距離盒子較遠(yuǎn)時(shí)，則LED燈由紅燈變?yōu)榫G燈，同時(shí)蜂鳴器不再發(fā)出聲音，表示安全的距離。作品簡單制作流程如下。

1. 選擇一只250mm×200mm

×50mm的飛機(jī)盒作為結(jié)構(gòu)件，在盒子正面用鉛筆描出超聲波傳感器和蜂鳴器安裝孔位置及大小，然后用細(xì)十字螺絲刀或牙簽沿著畫好的邊緣扎出一個(gè)圓形，連點(diǎn)成線后用力擠壓掉圓形中間部分，安裝孔就制作完成了。

2. 把超聲波傳感器和蜂鳴器從盒子里面頭部朝外擠出來，連接好相應(yīng)數(shù)據(jù)線后用熱熔膠固定。

3. 在盒子的正上方用LED針腳扎三個(gè)小洞，把雙色LED頭朝外插好，在盒子里面連接好數(shù)據(jù)線后也用熱熔膠固定一下，防止松脫。

4. 選擇一塊Arduino UNO板，依次將超聲波傳感器、蜂鳴器、雙色LED與其對應(yīng)端口連接好。

5. 用Mixly等軟件編寫能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖的程序代碼并調(diào)試修改后上傳Arduino板。

6. 用干電池給Arduino板供電，并把板子及帶開關(guān)電池盒用強(qiáng)力膠帶（或強(qiáng)力雙面膠）固定在盒子里面。

7. 在盒子正面用彩色水筆畫上小黃人卡通圖案并寫上作品名稱及作者姓名等信息。至此，一個(gè)基于紙盒的創(chuàng)客作品就完成了（如圖2）。

紙盒小車

每個(gè)小朋友都希望擁有一輛屬于自己的小車。如果這輛小車還是自己親自動(dòng)手制作的智能小車，那種成就感和喜悅感遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是超市里買來的玩具類產(chǎn)品可以相比的。利用我們身邊隨處可見的產(chǎn)品包裝紙盒，再加上帶馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的Arduino板及一些簡單的傳感器，就可以做出一個(gè)類似家里的掃地機(jī)器人那樣的超酷智能避障小車（如圖4）。那么，在制作中有哪些需要注意的地方呢？

1. 紙盒作為機(jī)器人小車車體的主要部分，注意要選取那些質(zhì)量比較好、相對硬度比較高的飛機(jī)盒，否則在固定輪胎或打洞時(shí)可能會(huì)發(fā)生變形，影響小車美觀和效果。

2. 小車底盤可采用兩只TT馬達(dá)和一只萬向輪，安裝方便，價(jià)格也相對比較實(shí)惠。安裝TT馬達(dá)時(shí)，要先在盒子兩邊內(nèi)側(cè)相對靠后的位置確定好兩個(gè)馬達(dá)轉(zhuǎn)軸的位置，并用鉛筆做好標(biāo)記（兩只馬達(dá)位置相對稱，轉(zhuǎn)軸朝向指向盒子外側(cè)）。如果手頭有合適的打孔器，可直接用來開孔，也可以用小號(hào)螺絲刀先開個(gè)小孔，再用大號(hào)螺絲刀在孔中不斷旋轉(zhuǎn)以放大開孔直徑，直到馬達(dá)轉(zhuǎn)軸可在開孔中自由旋轉(zhuǎn)。

3. 根據(jù)兩只電機(jī)上的安裝孔尺寸，直接在盒子側(cè)面用小號(hào)螺絲刀開孔，并通過擰緊螺絲固定兩只馬達(dá)。用同樣的方法在盒底正前方用螺絲固定好萬向輪，然后給兩只固定好的馬達(dá)套上輪胎。

4. 在盒子正前方安裝好超聲波傳感器及五個(gè)紅色的LED小燈泡，使其呈半弧形分布并引出數(shù)據(jù)線，模仿小車的眼睛和嘴巴（也可以自己個(gè)性化設(shè)計(jì)）。

5. 小車的供電可以采用干電池或鋰電池，把用到的電池用強(qiáng)力雙面膠固定在盒子里面中間稍靠前的位置，以保持小車運(yùn)動(dòng)時(shí)的平衡性。

6. 帶馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的Arduino板可以根據(jù)實(shí)際情況固定在盒子內(nèi)部（小車外觀相對簡潔）或是盒子的頂部（比較方便連接USB數(shù)據(jù)線調(diào)試程序），并把馬達(dá)電源線、超聲波傳感器數(shù)據(jù)線、LED數(shù)據(jù)線等連接到Arduino板相應(yīng)接口上。

7. 用Mixly等軟件編寫能實(shí)現(xiàn)小車避障（同時(shí)LED燈閃爍）的程序代碼并調(diào)試修改后上傳Arduino板。

在制作這些創(chuàng)客作品的過程中，學(xué)生要經(jīng)歷思考、設(shè)計(jì)、動(dòng)手、調(diào)試、修改、分享等過程，對學(xué)生的鍛煉價(jià)值極大，學(xué)生在學(xué)以致用的同時(shí)收獲了滿滿的自信。通過這些以紙盒為載體充滿生命力的作品，你仿佛能看到創(chuàng)作者的思想和靈魂在其中閃耀。

利用小小紙盒來設(shè)計(jì)創(chuàng)客課程，簡單易學(xué)，非常適合學(xué)生利用家里的現(xiàn)有材料來完成創(chuàng)客作品，實(shí)現(xiàn)他們豐富多樣的創(chuàng)意，放飛學(xué)生的大大夢想。尤為重要的是，它讓普通人家的孩子可以在學(xué)校、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)、家庭等任何場所里完成創(chuàng)客作品制作。只要你想，隨時(shí)都可以，而不會(huì)受到場地和器材的約束。

在這樣一個(gè)人人都可以成為創(chuàng)客的時(shí)代，你還在等什么？

從今天起，我要做一個(gè)創(chuàng)客，面朝大海，春暖花開。

（作者單位：浙江義烏市群星外國語學(xué)校）