小小創(chuàng)客 緩緩?fù)懽?br/>——訪江蘇省無錫市僑誼實(shí)驗(yàn)中學(xué)郭嘉濠

■本刊記者 秦銀銀

作為目前國務(wù)院批準(zhǔn)建設(shè)的唯一國家傳感網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)，江蘇省無錫市積極利用自身優(yōu)勢，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)教育應(yīng)用，特別是連續(xù)多年成功舉辦世界物聯(lián)網(wǎng)博覽會，讓眾多學(xué)校創(chuàng)客教育成果獲得廣泛關(guān)注。無錫市僑誼實(shí)驗(yàn)中學(xué)“IOT 創(chuàng)客工坊”（以下簡稱IOT）以此為契機(jī)，推動學(xué)校教育變革，短短幾年，就成為學(xué)校的王牌社團(tuán)。

初三學(xué)生郭嘉濠是IOT 的一名成員，加入社團(tuán)僅僅兩年多的時間就取得了不俗的成績。其中，他設(shè)計的“冰球記分系統(tǒng)”獲第十七屆全國中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐大賽一等獎。從進(jìn)校時對編程知之甚少的“小白”到能熟練編程的創(chuàng)客，郭嘉濠一直在努力。

初識物聯(lián)網(wǎng)

自學(xué)DBS 語言后自制代碼、在同學(xué)群里刷代碼刷到被禁言，翻看姐姐的高中信息技術(shù)課本后自制網(wǎng)頁被點(diǎn)贊，設(shè)計調(diào)查問卷、將班級好玩的事情上傳到自制網(wǎng)站上……與很多同齡人不一樣的是，郭嘉濠的業(yè)余時間被代碼充斥著。

“科技創(chuàng)新意味著什么？物聯(lián)網(wǎng)又是什么？在上初中之前，我對它們一無所知。”上初中后，在學(xué)校社團(tuán)招新現(xiàn)場，IOT“致力于科技創(chuàng)新”的標(biāo)語吸引了郭嘉濠的目光，他毫不猶豫地加入其中。社團(tuán)課堂上有老師妙語連珠的講解，課堂外有豐富的實(shí)踐活動，這些都帶領(lǐng)郭嘉濠慢慢走進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)的世界。

在一次實(shí)踐活動中，郭嘉濠和社員們來到巡塘古鎮(zhèn)。別小看這個古鎮(zhèn)，它可到處都有物聯(lián)網(wǎng)的痕跡！“物聯(lián)網(wǎng)土壤監(jiān)測器”“物聯(lián)網(wǎng)氣象站”“物聯(lián)網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測器”“物聯(lián)網(wǎng)垃圾桶”“物聯(lián)網(wǎng)路燈”……物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與古鎮(zhèn)的完美融合讓郭嘉濠沉醉其中，也心生向往。

一次課堂上，老師要求每個小組為無人超市的某個部分賦予物聯(lián)網(wǎng)功能。IOT成員們被分成多個小組，小組成員根據(jù)自己的特長承擔(dān)不同的職責(zé)，郭嘉濠在小組中是“程序設(shè)計師”。他和組員們“盯上了”自動門。

“一般無人超市安裝的都是普通的自動門，小偷最容易在人們進(jìn)門的瞬間‘得手’，如果在進(jìn)門時能提醒人們，就能避免被偷。”郭嘉濠決定專注于為自動門賦予防止人跟功能。

郭嘉濠（左）參加世界物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新大賽

然而，初次嘗試系統(tǒng)編程的郭嘉濠只會用語音播報、稱重以及紅外對射模塊，對循光、循跡模塊卻一知半解。這讓想要一展拳腳的他有些無所適從：不了解搭建模型的材料，圖形化編程運(yùn)用不熟練，小組成員之間不熟悉……

雖然過程很艱難，但最終搭建的無人超市模型實(shí)現(xiàn)了當(dāng)初設(shè)計的功能：只要有人跟隨在另一個人的后面企圖同時進(jìn)門，自動門就會發(fā)出報警聲，起到提示作用。

獻(xiàn)禮冬奧會

學(xué)習(xí)編程及物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)知識一段時間后，在科技輔導(dǎo)老師楊賢的鼓勵下，郭嘉濠決定參加以“科技冬奧會”為主題的第十七屆全國中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐大賽。冬奧會那么多項(xiàng)目，如何選取合適的切入點(diǎn)？他有些苦惱。

一次，郭嘉濠在家觀看冰球比賽時發(fā)現(xiàn)冰球的速度很快，裁判想要判斷冰球是否進(jìn)網(wǎng)就必須時刻保持高度的專注力。他靈光一閃：何不做一個冰球記分系統(tǒng)以減輕裁判的壓力？

要做好冰球記分系統(tǒng)，首先要解決的是編程問題。“我使用的是圖形化編程，很好上手。”這一次，郭嘉濠信心滿滿。但在制作過程中他發(fā)現(xiàn)，程序?qū)搿⑦\(yùn)行需要時間，找到問題更需要時間，常常因?yàn)橐粋€問題，他不得不把所有程序從頭到尾翻看多遍，非常麻煩。

其次就是設(shè)計模型。這對于習(xí)慣在鍵盤上操作的郭嘉濠來說是個挑戰(zhàn)。“我的手不靈活，有時拿剪刀剪東西，剪著剪著就歪了，但為了做好模型，我不得不‘拼’了。”下定決心的郭嘉濠又遇到了一個問題：如何選取合適的材料？普通材料要么太軟，支撐力不夠；要么太硬，不便切割。怎么辦？

除了詢問老師和父母，郭嘉濠還來到學(xué)校的科技活動室尋找靈感。當(dāng)看到師兄制作的“醫(yī)院呼叫系統(tǒng)”中用到的一種智能太陽板，他眼前一亮：就是它了。購買相關(guān)材料后，他開始畫設(shè)計圖，制作、組裝零部件，連接器材……屬于他的真正意義上的第一個創(chuàng)新作品“冰球記分系統(tǒng)”很快就出爐了。然而，由于編寫的程序不長，且外觀笨重，所以該系統(tǒng)的初次測試效果并不理想。

郭嘉濠沒有灰心，他在楊老師的指導(dǎo)下對“冰球記分系統(tǒng)”進(jìn)行了升級：用稱重模塊感應(yīng)冰球是否到達(dá)網(wǎng)內(nèi)，從而確定記分；用OLED 顯示屏顯示分?jǐn)?shù)，并能在大比分與小比分之間來回跳轉(zhuǎn)，以便更清晰地顯示分?jǐn)?shù)；加裝語音模塊，進(jìn)球時能播報分?jǐn)?shù)，讓觀眾在看球的同時知曉場上的比分情況。這一次，不僅原來短短的代碼變成一長串，笨重的模型也變得輕巧。

郭嘉濠（右三）和同學(xué)們向到訪的西門子公司代表介紹冰球記分系統(tǒng)

“‘冰球記分系統(tǒng)’雖然看上去很簡單，但要考慮的東西很多。郭嘉濠的思維很縝密，也很有耐心。”楊老師表示，“冰球記分系統(tǒng)”能在第十七屆全國中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐大賽獲得一等獎，她一點(diǎn)都不意外。

郭嘉濠（左一）演示課堂實(shí)驗(yàn)自制溫度計

創(chuàng)客初長成

隨著知識和經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，郭嘉濠也注重將物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)知識應(yīng)用到學(xué)習(xí)中。

一次，楊老師在講解完密度計的原理之后，讓IOT 成員們用吸管等材料自制密度計。大家都做出了成品，但測試幾次之后發(fā)現(xiàn)，最終的密度還需用公式計算得出，不僅費(fèi)時，還很容易出錯。

郭嘉濠另辟蹊徑，想通過編程讓電腦代替人腦計算，做一個電子密度計：先用壓力計測一個參照物浸沒在液體中所受的浮力，再除以體積與常數(shù)g 的乘積，就可以得到液體的密度。然而，由于參照物的體積未知，用排水法固然能測出體積，但實(shí)驗(yàn)室的量杯分度值是5 毫升，這樣就會導(dǎo)致測不精準(zhǔn)。怎么辦？用所測純凈水的浮力除以水的密度與常數(shù)g 的乘積，不就可以推算出參照物的體積了嗎？按照設(shè)想，郭嘉濠將阿基米德原理編入程序，在最后測試時，測出的密度非常精準(zhǔn)。

郭嘉濠（右二）參加無錫青少年科技創(chuàng)新教育峰會

郭嘉濠（右三）參加第十七屆全國中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐大賽

“郭嘉濠擅長將復(fù)雜的東西簡單化，他做的電子密度計與網(wǎng)上售價兩千多的電子密度計功能差不多。”不僅僅是楊老師，學(xué)校物理老師試用了郭嘉濠做的電子密度計后，也連連稱贊。

短短兩年間，郭嘉濠從一個靦腆的小男孩成長為思維活躍、在比賽現(xiàn)場頭頭是道的少年，“當(dāng)發(fā)現(xiàn)自己愛上科技創(chuàng)新，并將遇到問題就去探究變成自己的習(xí)慣，就離成功不遠(yuǎn)了。這也是我一直想養(yǎng)成的習(xí)慣。”愛上科技創(chuàng)新的他不僅收獲了榮譽(yù)，更是完成了自己的蛻變。