丁輝
創新思維是指以新穎、獨創的方法解決問題的思維過程。如何提高學生的創新思維能力?我認為可從以下幾個方面努力。
一是認真觀察生活。對生活中的信息進行加工處理,得到有用的信息,即創新點。比如,嬰兒用的尿不濕里的白色晶體具有吸水特性,可引導學生利用這一特性拓展其用途。有的學生想到利用它來種花,這樣就不至于每天都要澆水。
二是從國內外一些重大新聞事件中找出創新點。比如,某學生曾在電視新聞中看到研究人員通過計算機控制機械手,于是他想,能否實現用語音控制?
三是去工廠參觀。我曾帶領學生去涂膜玻璃工廠參觀,看見工人在用手推砝碼摩擦玻璃,后來經過詢問得知工人是在檢測涂層玻璃的耐溶劑性。由此我們設想,能否設計一臺自動化檢測儀?于是,我們請教了相關專家,了解到涂膜玻璃是一種新興產業,產品具有隔熱、保溫、防水、隔音、節能等性能。涂膜玻璃的檢測方法還比較落后,特別是涂層耐溶劑測試儀更是行業空白,目前只能用人工的方法來測試。
我們結合機器人自動化控制的原理,設計了涂層耐溶劑自動測試儀,可以自動檢測透明涂層玻璃以及貼膜玻璃的耐溶劑性、隔熱及光學性能。
四是觀看科教類電視節目。通過觀看別人的發明,可以從中得到啟發。
接下來,我用一個實例,淺論如何帶領學生利用linkhoy創意平臺及開源硬件制作創意作品。
一、創意來源
某學生發現,下雨天,當衣服曬在屋外,人又不在家時,衣服會因來不及收而被淋濕。于是他提出利用雨滴傳感器、主控板、控制繼電器等制作一個自動收放曬衣架的裝置。
二、利用linkboy創意平臺及開源硬件制作創意作品
1.1inkboy創意平臺
linkboy是一款免費的國產圖形化編程仿真平臺,能快速搭建編程邏輯,只需幾分鐘就能完成從創意萌發到軟件設計、電路模塊連接和機械結構組裝,并迅速搭建出實物原型的過程,適用于中小學校開展創客教育。
2.雨滴傳感器
雨滴傳感器是一種傳感裝置,主要用于檢測是否下雨及雨量的大小,廣泛應用于汽車自動刮水系統、智能燈光系統和智能天窗系統等。
其工作原理為:接上5V電源,電源燈亮,感應板上沒有水滴時,DO輸出為高電平,開關指示燈滅;滴一滴水,DO輸出為低電平,開關指示燈亮;刷掉上面的水滴,DO又恢復到輸出高電平狀態。AO模擬輸出可以連接單片機的AD口,檢測滴在上面的雨量大小,DO TTL數字輸出也可以連接單片機,檢測是否有水。
3.linkboy具體實踐操作
(1)在arduino主控板系列中選擇arduino主板類,再選擇控制器HRO,將其拖到編輯區,如圖1所示。
(2)在傳感輸入模塊系列中選擇數值傳感器類,再選擇雨滴傳感器,將其拖到編輯區,如圖2所示。
(3)在驅動輸出模塊系列中選擇馬達和驅動類,再選擇繼電器,將其拖到編輯區,如圖3所示。
(4)在虛擬環境中進行電路搭建與連線,根據提示信息進行電路連線,如圖4所示。
(5)進行編程,如圖5所示。
(6)當雨滴傳感器檢測到的水滴數量大于等于100時,接通繼電器,繼電器接通馬達,完成收衣服的操作。完整電路及程序圖如圖6所示。
三、拓展練習
1.當外界光線變暗時,學生看書時常常忘記開燈,影響視力,能否通過arduinouno與光線傳感器控制繼電器,實現自動控制開燈或關燈?可參考如圖7所示的電路搭建與程序圖。
2.生活中經常出現外出忘關窗戶的現象,能否用arduinouno、光線傳感器、雨滴傳感器控制繼電器的開與關,從而控制馬達旋轉,達到控制窗戶開關的目的?可參考如圖8所示的電路搭建與程序圖。