“互聯網+電子創客”——智能家居系統制作活動方案

柯世民

【摘 要】人類已經進入“信息智能文明”時代，學習知識的途徑不斷增多，利用“互聯網+”不僅可以引導學生對知識信息的高效獲取，更能讓學生對知識進行整合、轉化，培養學生創新能力。

【關鍵詞】互聯網+；電子創客；活動方案

一、本方案的背景：互聯網+、核心素養

（1）時代要求：“互聯網+”是當前的時代趨勢，已經勢不可擋。我們身處在4.0網絡智能時代的黎明時期，尤其是云、微、客的興起，學習的主體和時空都在改變。運用網絡閱讀和學習，將成為未來的常態，成為獲取知識形成能力的方法，網絡深度融入經濟社會、融入人民生活，它將會影響教師的教和學生的學，甚至顛覆教學的形態。隨著科技裝備和技術的日新月異，更多的工具將用于學習，更多的平臺將提供學習服務，電子智能創客的出現已是時代的必然。

（2）人才的要求：2014年教育部印發《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》，提出一個關鍵詞“核心素養”。“核心素養”已成為“后課改”時代的靶心。北京師范大學生命科學學院劉恩山教授認為，“核心素養”是一種跨學科素養，它強調各學科都要培養對學生終身發展有影響的東西。因此，作為一個教育工作者，培養學生的知識獲取途徑，培養學生的學習方法，培養學生的創新能力，培養對一個學生終身都有用的東西，這是很最重要的。

二、本方案的目標

終極目標：培養學生核心素養——教會學生學習、引導主動分析思考、樂于創新

人類已經進入“信息智能文明”時代，“互聯網+”突破時空藩籬。當下，科學的學習方法并非是知識的“簡單堆砌”和“常速積累”，而是學會對知識及信息的高效地獲取、整合、轉化、再創造的方法。作為科技創新的老師，教會學生學習就尤其重要，本項目意在改變過去不適的人才培養模式，通過讓學生制作電子產品，不斷思考，培養學生的創新能力。

在電子創客的培養中，一個首要的任務就是引導學生查找資料，教會學生學習。通過開展本課題活動，學生不僅能把物理和信息技術學科中老師所教的理論運用于實踐，而且在實踐活動中也能驗證更新所學的知識，經過“已有知識——實踐——更新知識——再實踐——智慧”的過程，培養學生思考、智慧、科學地解決問題，點燃他們的科學熱情之火，并逐步引導他們建立自己的方法，主動地分析思考問題。

具體目標：制作出一套智能家居系統

根據學生的期望、興趣，引導學生利用互聯網，收集喜歡的電子項目，然后與老師同學討論學習它的原理、探索它的組裝制作過程，在制作中進一步分析思考，學習相關的理論。這樣一步一步地利用互網絡學習電子技術，不斷實踐、更新、總結形成自己的特色創新電子產品，運用觸摸開關，聲控開關，紅外開關，邏輯電路等制作出一套智能家居系統。

三、本方案的創新點和重難點

本方案的創新點：

①應用互聯網培養學生核心素養。

②在電子產品的制作開發中培養學生核心素養。

③運用觸摸開關，聲控開關，紅外開關、邏輯電路等制作出一套智能家居。

本方案的難點：引導學習電子基礎理論

本方案的重點：互聯網下的學習習慣方法養成及電子理論學習

四、本方案所需設備環境及理論

1.本方案所需設備環境

互聯網絡環境和電子實驗室。在互聯網絡環境中，每位學生配置一臺平板電腦或臺式電腦，在電子實驗室，提供常見的電子元器件：二極管、三極管、電阻、電容、可調電阻、三端穩壓、焊接元件板、三極管放大電路散件、電路集成運放板散件、呼吸燈散件、紅外感應干手器散件、搶答器散件，常用的電子檢測儀器：萬用表、穩壓電源、函數信號發生器、模擬與數字示波器，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：人才培養不僅是課程內容上要適合每個學生，在學生的學習方式等一些特性上也要適合每一個學生。這樣才能實施個性化教育，成就每個學生成長的精彩，學生才能學到對自己一身都有用的東西。

知識技能理論：普通高中物理學、電學、計算機等理論

五、本方案活動過程和步驟【時間：2017年9月——2018年3月】

第一周，在高一與高二年級組織報名，選擇有代表性的50名學生進行本項目的實驗。明確本次活動計劃的任務和目標，并制定相應的活動培訓紀律和安全方案，同時還讓學生熟悉互聯網電腦室和電子實驗室。第二周，教會學生怎樣使用互聯網進行學習，讓學生明白學習的途徑，掌握在互聯網環境下的常用學習方法，對“互聯網+”、微課、慕課、翻轉課堂、網易、可汗學院等有一個全新的認識。第三、四周，利用互聯網引導學習電子元件的基礎知識。本部分內容可以按照網絡已提供的《電子基礎技能》的微課內容進行學習，同時分小組在實驗室探討常見五類電子元件的外形、參數、性能及使用方法。第五周，機動。第六周，引導學生采用多種學習方式，學會萬用表的使用，學會元件的檢測，電流、電壓的測量。第七周，學生根據自己的情況，在網上購買簡單的電子套件（比如：電子門鈴、呼吸燈、流水燈、聲控開關等）進行嘗試性組裝。通過組裝引導學生自己利用網絡去解決存在的問題。第八、九周，模擬電子理論的探索。門鈴為什么會響，流水燈為什么會交替閃亮，引導學生去探討，在互聯網中尋找答案，從而引導學生去學習模擬電子線路的基礎理論知識，熟悉模擬電路的基本原理。第十周，機動，學生半期考試。第十一周，組合學校每年的科技節，開展電子作品的制作比賽。第十二、十三周，引導學生利用互聯網網絡，了解數字邏輯電路的應用，學習數字邏輯電路的知識。第十四周，引導學生組裝數字時鐘，讓學生自主查找電路的原理，學會分析振蕩電路、編碼器、譯碼器的工作原理。第十五、十六周，引導學生在互聯網中學習arduino可編程單片機，了解單片機的最小系統制作，了解智能控制的過程，熟悉串并行數據信號傳輸的原理，理解智能控制過程。第十七周，利用arduino的集成模塊，制作調試智能小車。第十八周，機動放假。第十九、二十周，學生發現身邊的問題，利用互聯網中收集的資料，購制元件或模塊，運用觸摸開關，聲控開關，紅外開關、邏輯電路等制作形成智能家居，制作自己的創新作品。第二十一，對學生創新的作品展示，對學生的核心素養進行調查，并寫出總結和研究報告。

六、可能出現的問題及解決預案

（1）選擇的研究主體對電子不感興趣。作為研究對像的主體學生，一定要喜歡電子技術這門知識，有的學習只停留在口頭上，只是一時興起，如果有這樣的學生，最好勸其參加其它實驗小組。

（2）研究主體對原理理解不透。這屬于正常現象，因為任何一門學科的理論基礎都是前人豐富知識的總結，在半年的時間只能教會學生解決問題的辦法，發現問題才是學生進步的開始。

（3）參考資料欠缺。如果某部分的內容在網絡中介紹較少，或知識比較前沿，可以由指導教師收集相關的信息或提供相關解決內容補充于網絡中，供學生參考。

七、本方案預期成果

運用觸摸開關，聲控開關，紅外開關、邏輯電路等制作出整套智能家居。同時形成一套“互聯網+電子制作”對學生核心素養培養有參考價值的研究成果報告。

總之，本項目不僅能教會學生學習，培養學生的創新能力，更重要的是提高學生的核心素養，為探索科技校本課程的作用提供有力證據。