互動 體驗 積累 創(chuàng)新——蘇州市吳江區(qū)鱸鄉(xiāng)實驗小學(xué)電子慧谷活動案例

■周迎春

多年生多來為層，本面鱸、推鄉(xiāng)多進實元”驗化的小教理學(xué)學(xué)念通，，重過努點貫力突徹探“破以、索符合本校實際的科技特色學(xué)校創(chuàng)建之路，取得初步成效。

1 電子慧谷簡介

結(jié)合學(xué)校地處松陵鎮(zhèn)區(qū)，附近臺資電子企業(yè)眾多，且臺灣籍學(xué)生集中的實際，學(xué)校于2011年8月建設(shè)新荷電子智慧谷，使其成為學(xué)生科學(xué)探索和發(fā)現(xiàn)的沃土。智慧谷分電子產(chǎn)品發(fā)展展版介紹區(qū)、電子百拼區(qū)、科學(xué)魔法師及高級制作體驗區(qū)、創(chuàng)新實踐展示區(qū)、CCD成像體驗區(qū)、3D影音欣賞區(qū)、3D建模打印探索區(qū)、機器人教學(xué)組裝區(qū)、機器人創(chuàng)意實踐區(qū)等。學(xué)校成立相應(yīng)的新荷電子科技社團及機器人社團，在培養(yǎng)學(xué)生對電子科技興趣的同時，提高其創(chuàng)新能力。2012年5月，吳江區(qū)科協(xié)在學(xué)校舉辦了百名科學(xué)家進校園活動，賁德院士與鱸小機器人制作小組學(xué)生進行了親切的座談，關(guān)秀清教授為鱸鄉(xiāng)實驗三年級師生作了題為“植物的王國”的講座。

2 電子慧谷活動方案

2.1 3D影音欣賞，體驗主動式3D成像新技術(shù)

3D主動式眼鏡是3D顯示技術(shù)一個重要的組成部分。主動快門式3D技術(shù)，配合主動式快門3D眼鏡使用。這種3D技術(shù)在電視和投影機上面應(yīng)用得最為廣泛，資源相對較多，而且圖像效果出色，受到很多廠商推崇和采用，不過其匹配的3D眼鏡價格較高。主動快門式3D主要是通過提高畫面的刷新率來實現(xiàn)3D效果的，通過把圖像按幀一分為二，形成對應(yīng)左眼和右眼的兩組畫面，連續(xù)交錯顯示出來，同時紅外信號發(fā)射器將同步控制快門式3D眼鏡的左右鏡片開關(guān)，使左、右雙眼能夠在相應(yīng)的時刻看到相應(yīng)畫面。這項技術(shù)能夠保持畫面的原始分辨率，很輕松地讓用戶享受到真正的全高清3D效果，而且不會造成畫面亮度降低。一般情況下，3D液晶電視屏幕刷新頻率必須達(dá)到120 Hz以上，也就是讓左、右眼均接收到頻率在60 Hz以上的圖像，才能保證用戶看到連續(xù)而不閃爍的3D圖像效果。

學(xué)校建設(shè)的3D影音欣賞區(qū)由3D寬屏投影和環(huán)繞音響組成，并購置了48付3D眼鏡，能滿足整班學(xué)生觀看需要。學(xué)生邊聽教師介紹邊用主動式3D眼鏡觀賞體驗《小海龜歷險記》《貓狗大戰(zhàn)》，科教片《人體血管》等3D影片，“3D影院”把學(xué)生帶入逼真的3D世界的同時，也使同學(xué)們了解到3D成像技術(shù)的知識，體驗到3D影院的效果，3D影音新技術(shù)的神奇。這些影片都是從“中國3D”等網(wǎng)站上下載，這些相關(guān)網(wǎng)站可以為學(xué)校的3D影院不斷提供適合小學(xué)生觀看的片源。

2.2 3D建模及打印，引領(lǐng)學(xué)生進入3D新世界

1）3D打印技術(shù)背景。“3D打印”這一誕生于20世紀(jì)80年代的技術(shù)如今風(fēng)靡全球，美國《時代》周刊已將3D打印產(chǎn)業(yè)列為“美國十大增長最快的工業(yè)”；英國《經(jīng)濟學(xué)人》雜志認(rèn)為這項技術(shù)將與數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動實現(xiàn)新的工業(yè)革命，將3D打印技術(shù)列為第三次技術(shù)革命范疇。

美國國家增材制造創(chuàng)新協(xié)會（National Additive Manufacturing Innovation Institute）欲利用這種新型的高科技3D打印技術(shù)重塑美國傳統(tǒng)的裝配線制造業(yè)。理論上來說，這種技術(shù)可以用來生產(chǎn)任何東西，包括噴氣式飛機、房屋、電腦、遙控飛機、自行車等各類物體都可以直接通過3D打印機打印出來，而無需工廠來生產(chǎn)。今年3月，奧巴馬向國會提議投資10億美元到全美制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)（National Network of Manufacturing Innovation），奧巴馬政府稱此舉將提升美國整體競爭力。

2）目前，3D打印使產(chǎn)品供應(yīng)鏈的格局和人們的生活方式都發(fā)生了轉(zhuǎn)變。而且它的應(yīng)用范圍非常廣泛，很多方面和我們生活密切相關(guān)。

食品行業(yè)：英國埃克塞特大學(xué)研究人員，去年推出世界首臺3D巧克力打印機。建筑設(shè)計：在建筑業(yè)里，工程師和設(shè)計師們已經(jīng)接受了用3D打印機打印的建筑模型，這種方法快速、成本低、環(huán)保，同時制作精美，完全合乎設(shè)計者的要求，同時又能節(jié)省大量材料。醫(yī)療行業(yè)：最近，一位83歲的老人由于患有慢性的骨頭感染，因此換上了由3D打印機“打印”出來的下顎骨，這是世界上首例使用3D打印產(chǎn)品做人體骨骼的案例。

3D打印技術(shù)還廣泛地應(yīng)用于汽車制造業(yè)、傳統(tǒng)制造業(yè)、科學(xué)研究、配件、飾品等領(lǐng)域，3D打印機可以完成很多在現(xiàn)在看起來匪夷所思的事，從某種角度來說，很多想象到的東西，都可以通過3D打印直接得到。在未來3D打印還有可能走進千家萬戶，融入到我們的生活中，像電腦一樣普及。

3D打印技術(shù)介紹完畢后，視頻介紹3D打印樂器、巧克力DIY、3D沙雕創(chuàng)意等視頻，讓學(xué)生感受3D打印技術(shù)的神奇，激發(fā)其探索的欲望。

3）3DMAX創(chuàng)意建模及打印。3D Studio Max，常簡稱為3ds Max或MAX，是基于PC系統(tǒng)的三維動畫渲染和制作軟件。該軟件功能強大，我們找到其與3D打印技術(shù)的銜接點，對學(xué)生進行基本立體圖形的3D建模；布爾運算（模型加減）；擠出、車削命令的基本功能；下載的3D模型的合并整合等，把有創(chuàng)新亮點的作品另存為STL格式，由3D打印機打印輸出。學(xué)生全過程與計算機軟件3DMAX互動，然后近距離觀察自己的作品被打印成形，拉近了學(xué)生與最新3D技術(shù)的距離，激發(fā)了他們探索3D科學(xué)新世界的興趣。

2.3 電子積木拼接，激發(fā)學(xué)生探索電子微世界的奧秘

電子積木拼接區(qū)分電子百拼區(qū)、高級制作體驗區(qū)，在電子展品展示區(qū)陳列的是一些家用電器，這些電器都是學(xué)生家長自愿捐獻(xiàn)的，學(xué)校選擇其中的近80份陳列在這里，同學(xué)們從這里可以了解近年來電子科技突飛猛進的發(fā)展。

首先播放電子積木拼接的視頻（5歲兒童30秒完成一項作品拼接），消除學(xué)生對電子積木的陌生感和神秘感，增強其探索未知科技領(lǐng)域的信心。然后布置任務(wù)，小組比賽完成指定任務(wù)的拼接調(diào)試。完成后教師結(jié)合案例講解線路原理，相關(guān)的電子元器件的功能，萬用表測試三極管、二極管、電阻、電容的方法等。

2.4 機器人創(chuàng)意及實踐，互動中萌發(fā)創(chuàng)新火花

電子智慧谷的未來工程師機器工作室分教學(xué)組裝區(qū)和機器人創(chuàng)意實踐區(qū)。學(xué)生從PPT介紹的機器人科技發(fā)展的歷程后，可以分組親身體驗機器人程序的簡單設(shè)計，如何讓機器人實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎、前進、后退、遇到光亮后噴射滅火等。

程序設(shè)計結(jié)束后讓學(xué)生親身體驗機器人完成預(yù)設(shè)“任務(wù)”過程：A項目是機器人滅火是模擬現(xiàn)實家庭中機器人處理火警的過程。制作一個由計算機程序控制的機器人，在一間模擬平面結(jié)構(gòu)的房間里運動，找到代表房間里火災(zāi)點的正在燃燒的蠟燭并盡快將它撲滅。B項目是機器人綜合技能比賽是中國青少年機器人競賽項目之一。比賽時要求參加代表隊在現(xiàn)場自行拼裝機器人、編制機器人運行程序、調(diào)試和操作機器人。參賽的機器人是程序控制的，競賽中設(shè)置機器人綜合技能比賽的目的是檢驗青少年對機器人技術(shù)的理解和掌握程度，激發(fā)中小學(xué)生對機器人技術(shù)的興趣，培養(yǎng)動手、動腦的能力。C項目是FLL機器人工程挑戰(zhàn)賽，F(xiàn)LL（FIRST LEGO League）是1998年由FIRST機構(gòu)和LEGO集團組建的一個針對9～14歲孩子的國際比賽項目。每年9月份，F(xiàn)IRST LEGO League向所有的隊伍公布年度挑戰(zhàn)項目，鼓勵孩子們用科學(xué)的方式去調(diào)查研究以及自己動手設(shè)計機器人，在輔導(dǎo)員的指導(dǎo)下為機器人進行設(shè)計、搭建、編程工作來解決現(xiàn)實世界中的問題。從比賽開展以來，F(xiàn)IRST已經(jīng)對學(xué)生和學(xué)校產(chǎn)生了積極的影響。

3 結(jié)束語

電子慧谷集合了電子科技、機器人自動控制、3D模型構(gòu)建打印等模塊的內(nèi)容，看似分散的知識技能點卻可通過整合碰撞出創(chuàng)新的火花，比如利用機器人感應(yīng)一氧化碳輸出端口控制光耦繼電器和自動窗、排氣扇實現(xiàn)聯(lián)動，利用3DMAX設(shè)計模塊進行創(chuàng)新實踐的作品《智能性廚房排毒裝置》已送省市參加創(chuàng)新大賽評比。新荷電子智慧谷已經(jīng)成為學(xué)校培育創(chuàng)新種子的土壤，不斷將最新適合這塊土壤的科技內(nèi)涵根植其中，今后一定會結(jié)出更多的碩果。■