“由不喝水引發的智慧”項目案例

修雅平

（山東大學附屬中學 山東濟南 250012）

一、項目簡介

項目主題：兒童智能水壺的設計；適用年級：5-6年級學生；參與人數：18人，分6個小組；所需時間：10周。

二、項目背景

青少年正處在身體生長非常重要的時期，但往往對喝水不感興趣，水分得不到及時的補充，而引起各種健康問題，比如咽部紅腫、疼痛、發炎、咳嗽等癥狀。創新項目小組的老師帶領學生針對出現的這些問題而進行解決方案的研究，最終討論決定實現一款督促學生喝水的智能水壺，能達到喝水量一旦不足即可提醒喝水的效果。

三、項目目標

設計一款具有提醒功能的兒童智能水壺。利用信息技術、科學、工程、藝術等多學科知識解決學生不愛喝水的問題，體驗知識與生活的聯系。

（一）學科目標

▲信息技術：了解物聯網的相關知識；掌握單片機的基本原理；學會使用3Done設計水壺造型；掌握Arduino的編程與應用。

▲科學：知道水對人體的影響。

▲藝術：會設計水壺3D外觀造型，燈光顏色進行設置。

▲工程：能對程控電路進行設計。

（二）核心素養

▲審美情趣：通過設計水壺造型，培養感知、欣賞、評價美的意識和能力。

▲批判性思維：在調試水壺過程中，能多角度、辯證地分析問題并能做出調整方案。

▲勇于探究：能不斷探索、積極尋求水壺具有提醒功能的解決方法。

▲信息意識：通過學習物聯網，能主動去適應社會化信息發展趨勢；能對項目進行市場調研與分析，提升信息收集和處理的基本素養。

▲問題解決：能根據學生不愛喝水的真實情景提出問題，并能制定合理的解決方案。

▲技術運用能力：具有工程思維，能將水壺提醒喝水的創意和方案轉化為有形物品。

四、項目規劃

利用Arduino的強大數控功能設計出適合本項目的電路，并實現程序控制；根據解決方案設計出水壺的基本模型，利用3D打印進行實現。喝水的提醒方式為聲音和燈光兩種。

五、項目流程

（一）第一階段項目啟動

頭腦風暴，集結問題。項目伊始，同學們針對“青少年不愛喝水”的問題分小組進行頭腦風暴，老師鼓勵學生自由、異想天開的想法，盡可能多的提方案。有的學生想用水壺作為載體，讓水壺實現聲音提醒功能；有的學生想讓水壺實現燈光提醒功能，這樣即使上課也不影響大家；有的學生想讓水壺實現顯示功能，能顯示多長時間沒有喝水了；有的學生想讓水壺實現凈化和溫度功能……學生們根據實施可行度將他們的各種想法進行綜合考量，集結了一些可操作性的建議，逐步提煉出了一個以解決“如何讓水壺提醒喝水”為核心問題的兒童智能水壺設計思路。

（二）第二階段：項目實施

①小組分工，制定小組契約。根據學生的意愿來進行分組，然后適當調整，當學生提交他們合作伙伴時，老師進行權衡，確保每組具備做項目的綜合能力。然后建立小組契約。

②運用工具，展開項目設計。◆學生列出“知道/需要知道”清單。項目小組成員首先列出已經知道的與項目驅動問題有關的信息，然后再列出大家認為要解決問題和要知道的信息。老師會為學生提供他們在探索各種知識以及將這些知識應用到實際的過程中所需的資源。◆針對“需要知道”清單，進行探究性學習。◆根據解決方案設計出基本模型，利用3D打印進行實現，經多次設計與磨合，定下智能水壺的基本框架。◆后期完善，小組交叉合作。

（三）第三階段：項目展示

利用Arduino的強大數控功能設計出適合本項目的電路，并實現程序控制，經實踐智能水壺電路工作正常。

（四）第四階段：用戶意向調研

作品成型后，組員們開展了對本項目作品的市場調研，經過近兩周的調研后，得到的用戶反饋比較理想，也有不少用戶反饋實用的建議。

（五）第五階段：產品市場分析

①市場前景：這款兒童智能水壺的受眾是3-18歲未成年兒童。產品分為線上銷售和線下銷售配合。線上銷售以淘寶、京東為主，線下銷售可以是超市的兒童用品區、步行街、學校門口、嬰幼兒用品連鎖店，兒童醫院超市等。

②產品趨勢：根據個人喜好顯示不同的聲音獎勵，也可以私人定制。外殼可以進行最佳手感舒適度設計。

③需要改進：外觀設計需再次斟酌，使其進入市場有足夠吸引力；功能單一，可增加更多互動效果。

④與同類產品比較：市面上的智能水壺在實用性和使用性上的設計居多，注重考量水壺的儲水量，有一些保溫、保冷的水壺。我們設計的智能兒童水壺可以在綜合傳統樣式的水壺基礎上考慮到兒童喝水的樂趣，為增進互動式體驗而設立實實在在看得到的獎勵效應，從而使兒童養成良好的喝水習慣。

（六）第六階段：項目評價及反思

為提高學生個體綜合能力、學生參與度和體驗感，通過系列評價表，評價學生在項目實施前，項目實施中和項目實施后的整體表現。

六、教師反思

項目式學習必須是讓學生感覺到這個項目真實有用，對社會有所貢獻，社會對他們有所反饋的。本案例從學生本身的真實需要出發，以現實問題為載體，給學生搭建一個學習、探究合作的平臺，讓學生能“學以致用”。項目學習應用真實環境實踐更有利于學生批判性思維的發展，激發更多創新想法，無論是糾正錯誤還是創新改進，每一次突破都讓學生們解決問題的能力得到一次提升。