







人工智能與科技創新融合教育作為一種新的教育模式,具有廣闊的應用前景和重要的實踐意義。下面幾個案例就是人工智能與科技創新融合教育培養學生創新能力的豐碩成果。
自主送貨無人機
有一次,魏鈺凌同學隨媽媽參加婚禮,現場的一個小插曲引起他的注意。
原來,策劃者設計了一個別致的戴婚戒環節。戒指被吊在無人機上送到舞臺,結果由于晃動劇烈,幾次嘗試才拿到戒指。
這個小插曲帶給魏鈺凌啟示,他決定制作一個自帶運輸艙的無人機,既可以送戒指還可以送糖果,更能夠代替外賣員運送外賣。如果發生疫情,無人機加載上導航系統也可以投遞藥品及防疫用品,避免直接接觸就能將物品送達指定地點。相比人工,無人機省時、省力,同時成本低。
說干就干,魏鈺凌隨即開始在家里搗鼓起來,他將自己的無人機部分配件加以利用,制作能裝載貨物的無人機。
經過幾個月的課余努力,三次迭代,這種帶運輸艙的無人機終于實現了近距離完成相關任務的功能??墒?,怎樣才能實現遠距離定點傳送的功能呢?
就這一關鍵問題,魏鈺凌帶著作品請教了學校的科技輔導老師。老師提示他,要想實現無人機遠距離自主運輸功能,需要在無人機上加裝一個導航系統,同時利用人工智能編的程序來加以控制。
隨后,魏鈺凌在老師的輔導下,通過自學相關人工智能編程知識等,最終制作了具備全部設計功能的自主送貨無人機模型,如圖1所示。
火災報警器
暑假,張欣蕊同學的媽媽在廚房煲雞湯,忘記到點關火,結果點燃了灶臺旁的抹布,廚房頓時冒出濃煙。幸好張欣蕊在客廳看電視,及時發現火情,撲滅了剛剛起勢的火。事后,張欣蕊就想,是不是可以做一個火災報警器放在廚房,當察覺到火光或煙霧時就可以報警呢?
在學校的機器人社團課上,張欣蕊注意到,材料配件中有一個火焰傳感器,于是就向老師請教它的用法。老師介紹,火焰傳感器是用來感光的,可以感受到光的強度,只要跟其他配件結合使用,就可以做出一個火災報警器。
既然是報警器,自然需要發聲的零件,張欣蕊回憶起之前的課堂上,老師曾帶著大家學習了蜂鳴器,于是她馬上開始了探索。
張欣蕊設想,利用火焰傳感器,在感受到光的強度屬于正常光時,蜂鳴器不會鳴叫,反之,蜂鳴器便會發出警報。
有了設想之后,張欣蕊開始編寫程序、搭建硬件,最終呈現的效果很完美。
作品運行流程如圖2所示。
自動變速風扇
夏天,媽媽在客廳打掃衛生,不一會兒就熱得滿頭大汗。周新華同學注意到電風扇雖然不停地吹,可是送風范圍和距離有限,也不好移動,媽媽總是借不上風。他把風速開到最大,媽媽連忙阻止,說太浪費電!于是周新華有了一個想法:風扇可不可以根據人的遠近自己調節風速呢?
為了設計制作出自動變速風扇,周新華在學校請教了老師,老師建議他加上傳感器試一試。
經過查詢資料,周新華注意到一種超聲波傳感器,它能通過超聲波測量距離,風扇風速可以借助它隨著探測到的距離變化而變化。根據這個原理,周新華設計出了運行流程,如圖3所示。
周新華準備好風扇、超聲波傳感器、Romeo小車等硬件設備,并編寫了程序。經過不斷測試與調試,他終于設計制作出了自動變速風扇。
盲道識別手杖
在等公交車的時候,張子健同學注意到人行道上有一條黃色的專道,上面還有凹凸條,一問才知道,這是為視障人員設計的盲道。他注意觀察了一番,感覺盲道設計雖然很貼心,但是如果遇到盲道拐彎或者出現障礙物,該怎么提醒視障人員呢?他發現,視障人員通常都要帶一根手杖探路,這不就是突破口嗎!
有了這個發現,張子健開始設計盲道識別手杖,希望借助它能夠引導視障人員在盲道上安全行走。
在機器人課程上,張子健很快就學會了讓小車走直線、轉彎,并且學習了如何檢測障礙物。
在信息老師的提示下,張子健決定使用超聲波傳感器來探測障礙物。他與同組的小伙伴連接硬件并編寫程序,成功制作了一根新型手杖。這根手杖能夠引導視障人員走直線、拐彎,并且在探得前方0.5米處出現障礙物時就立刻停下來,也就是具備避障功能。
這些案例展示了人工智能與科技創新融合教育對學生創造力的培養作用。通過學習和實踐,學生能夠運用人工智能和科技創新的知識和技能,解決實際問題并創造出對社會有益的作品。
在未來的教育工作中,我們應該進一步推廣人工智能與科技創新融合教育,鼓勵學生發揮創造力和創新精神,推動科技的應用與發展,并為解決實際問題提供更多創新解決方案。