芬蘭LUMA中心實踐教學紀實（二）

韓寶江

在芬蘭坦佩雷理工大學（Tampere University of Technology，簡稱TUT）的LUMA中心，中國訪問團成員親自體驗了LUMA中心的實踐教學，本期將介紹其中的操作體驗主題活動課程。

一、遙控機器人

中心教師為學員們提供了兩種機器人操控體驗，類似游戲活動（見圖1）。其中一種體驗活動是在地上平鋪一大張較厚的白紙，邊長近2米，四周用薄木板圍成正方形框區。框內放置若干個圓球形機器人，分別由不同的iPad來遙控。學員啟動相關的應用程序后，通過手指觸屏控制球體的滾動方向和速度，對于指尖的觸碰力度和技巧等有一定的要求。

更奇妙的是，操作者可以在iPad屏幕上選定不同顏色，球體會沿著滾動軌跡在白紙上噴涂出相應顏料的線條。因此，可以通過iPad來遙控指揮球體充當畫筆的角色，在白紙上滾動的同時噴出不同的顏料，形成五彩斑斕的圖畫。當然，還可以多人分工、協作，共同完成一幅作品。除了控制球體運動的操作技巧，學員還可以充分發揮聯想和想象，隨心所欲地在頭腦中建構各種圖形、畫面，最終在白紙上呈現出來并配以合適的顏色，這使遙控體驗活動增加了藝術創造和審美鑒賞的功能。

第二種體驗活動是用膠條在地面上設計好相對復雜的迷宮圖。用iPad來遙控球體，指揮球體從入口處開始，在迷宮中行進，要求球體不能壓線，更不能越過“墻體”，最后順利到達出口。在沒有違規的前提下，完成全程路線用時最短者勝。這個活動看似簡單，但實際上控制好球體卻并不容易，操控者須在方向和速度兩個方面做好協調。特別是在轉彎處，如果方向和速度控制不好，球體往往會“翻墻”出界，甚至連續跨越“墻體”，徹底失控。對于初次體驗者而言，能夠順利而規范地指揮球體走完全程就已經很棒了，這是個需要反復訓練才能有效提升成績的體驗項目。

二、制作感光燈

這是一個相對復雜的動手體驗任務。LUMA中心提供了制作感光燈的基本材料，每一套包括三極管、電解電容、光敏電阻、電阻、LED、導線、電路板、木箱片等，多個工作臺上還有大量相應的輔助加工工具。學員們要在中心教師的指導下親自動手組裝一個小型的感光燈，中心將把這些感光燈作為禮物送給學員（見圖2）。

1.光敏元件

學員們在中心所練習操作的是一種光聲控燈電路，要用到光敏電阻，其工作原理是基于內光電效應，利用這一原理制成的照明設備可具有白天滅、晚上亮的功能。將設備置于暗處，LED 燈亮;置于亮處，LED燈滅。晚上效果更明顯，關掉日光燈，燈亮;打開日光燈，燈滅。該電器設備可以作為停電備用燈，或用于尚未供電的地方照明，當然也可以應用到更多其他場合。

2.工作原理

學員們在中心得以近距離地觀察和了解光敏電阻或光導管。這是一種特殊的電阻，阻值會隨著光照強度的變化而變化。光敏電阻器通常會設計成薄片結構，以便吸收更多光能。為了提高靈敏度，光敏電阻的電極常采用梳狀。在半導體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在具有透光鏡的密封管殼里就構成了光敏電阻，可以避免因受潮而影響靈敏度。光敏電阻屬半導體光敏元件，除具靈敏度高、反應速度快等特點外，在高溫、多濕的惡劣環境下，還能保持高度的穩定性和可靠性，因此可廣泛應用于照相機、驗鈔機、石英鐘、夜燈、光聲控開關、路燈自動開關以及各種光控玩具等光自動開關控制領域。

3.組裝元件

中心教師帶領學員們先把電子元件材料仔細分類，逐一介紹各電子元件的名稱和功能。顏色不一樣的電阻，其功能也不一樣。由于采用的是已經備好的材料，免去了用電表測試電阻值的步驟，大家可以放心地直接組裝。

教師一邊示范，一邊細致地講解。多數學員在日常生活中很少接觸這些電子元件。在教師的指導下，學員們嘗試著在電路板上找到標識的位置，將各個元件穿過電路板上相應的小孔并固定。把電子元件安裝在電路板上時，有時需要把較長的鐵線部分進行適度加工，使其帶有一定的彎曲弧度，可以避免傷到手指;有的元件要把握好相應的規格和尺度，如LED燈的鐵線上有個凸出的節點，安裝時達到凸出點就好，鐵線長的一端要連接正極，短的一端連接負極;電容元件務必要按照顏色對應組裝，如白色對白色、黑色對黑色，不能連錯。

所有電子元件都準確安裝到電路板上后，將電烙鐵通電加熱，融化焊絲，將電子元件焊接在特定位置，形成穩定而有效的電路。最后，還要把多余的鐵絲用鉗子剪掉，使電路板盡量平整，這樣做不只是為了使外形看上去美觀，更是為了在使用時更加安全方便。學員們在焊接的過程中學會了安全并正確地使用電烙鐵。電烙鐵的鐵頭溫度可超過300攝氏度，要正確使用才可避免燙傷自己或他人;用完電烙鐵后要及時拔下插頭斷電，完全冷卻后收納。

最后一步是給整個電路板設備外裝一個小木盒。學員們需要用熱溶膠把6片邊緣帶有交錯齒的木片進行粘合，形成牢固的木盒。打開開關，透明玻璃片上LUMA中心的LOGO就會發出晶瑩而閃爍的藍光（見圖3）。

4.活動感受

這個活動任務跟國內中小學的通用技術課程有諸多相似之處，學員用半成品材料按照說明書（或教師指導）進行組裝，最終完成一個作品。相比較而言，這個任務更復雜，更有深度。

一是動手操作獲得第一手經驗。多數學員此前完全沒有接觸過類似的組裝活動，在加工過程中遇到了很多困難，產生了多種情緒的變化。一個看似簡單的任務，實際操作起來并沒有預想的那么容易，“事非經歷不知難”“絕知此事要躬行”，盡管很多人都有高學歷的教育背景，甚至頗有教育科研成果。

二是合作協同達成目標。既包括師生之間的合作溝通，也包括學員之間的互幫互助。先行一步的學員指導協助后進的學員解決困難，有成功經驗的分享，有不同觀點的交流，有反復試錯、走彎路后的“柳暗花明”，有協作帶來的高效。

三是嚴謹規范的科學操作。從整體上看，自然科學比人文社會科學更準確、細致、規范，一個電子元件的細節安裝失誤或者偏差可能會導致整個設備無法有效運行，行為與結果之間存在著直接的因果關系，實際效果可以直觀地呈現出來，事實會做出明確的裁判。

四是體驗成功并深度探究。歷經反復的嘗試與加工后，燈具終于正常發揮功能，這個過程能使人感到愉悅并產生成就感。在此基礎上，學員們進一步提出了新的設想：是否可以添加發聲裝置，使燈亮起來的同時能播放設定的樂曲？或者存儲多首樂曲備選？是否可以增加裝置，使燈具能夠感應環境光線的強弱而自動調節亮度以實現增效節能？是否可以增加裝置，實現燈啟動時的亮度從與環境一致逐漸達到最亮，關閉時的亮度逐漸降到與環境一致，通過這種延時漸變的方式減少明暗驟變給人眼帶來的不適？

三、加工LOGO布袋

中心教師提供了帶有LUMA中心LOGO的膠貼，學員使用尖嘴夾子小心地把多余的邊角材料清除，形成一個LOGO膠貼圖案;然后把一個粗布手提袋平鋪在工作臺上，將LOGO膠貼平整地粘貼在袋子的一面;接著轉移到一臺通電加熱儀的圓形金屬平臺上，按下操縱把手，上下兩個金屬盤將合住壓緊布袋，觀察倒計時讀秒屏幕，兩分鐘后抬起把手，LOGO膠貼圖案就會固定在布袋上（見圖4）。白色膠貼配黑色布袋，黑色膠貼配白色布袋。當然還可以繼續豐富LOGO膠貼的顏色。

這個印制有LUMA中心LOGO標志的粗布手提袋同樣是贈送給學員的，可以容納前一環節學員自己動手組裝完成的感光燈，還可以替代塑料袋作為日常生活中的得力用具，這一方面為LUMA中心設計了無數流動的廣告，另一方面也宣傳了芬蘭人民一貫愛護自然的環保理念。

（責任編輯? ?郭向和）