智能隔離柱的設計制作及其教學應用

崔維貞

為了激發學生的創新思維，培養創新能力，很多學校開設了發明創造校本課程。但在實際授課過程中，因為缺少教具、學具的配合，教學效率并不高。于是，我設計制作了教具作品—— 智能隔離柱，用于演示創新過程，輔助教學。

一、創意來源

小區或公共場所的停車場內通常會安裝一些隔離柱，它們的作用是對機動車進行隔離，阻止機動車進入特殊的區域。傳統隔離柱是一個剛性的柱子，功能單一，不能進行主動告警。在照明不佳的情況下，某些無倒車輔助設施的機動車容易碰撞隔離柱，造成損毀。

二、方案設計

針對傳統隔離柱的弊端，智能隔離柱應具備兩個功能：在柱體上安裝接近傳感器和聲光報警器，當車輛過于靠近隔離柱時，隔離柱能主動告警，從而避免碰撞；柱體使用柔性材料或與地面柔性連接，具備緩沖功能，即使發生碰撞也能減輕損壞程度。

三、模型制作

1.截取一塊木板和一段PVC管分別作為底座和隔離柱的柱體，將4根彈簧的上端固定在管柱內壁，適當拉長后將其下端固定在底座上，這樣就將柱體柔性固定在了底座上，如圖1。

2.根據警示燈、接近傳感器、聲光報警器的尺寸，在柱體的中上端鉆3個小孔，把3個電子元器件安裝在柱體上，如圖2。

3.把一塊小型蓄電池放在柱體內部的托架上，在柱體頂端固定一塊小型光伏板，并嵌裝一個電源開關。

4.將電源、開關、電子元器件的電路連接起來，把多余的導線收進柱體。

5.打印作品名稱貼、功能介紹貼，將其粘貼在底座和柱體上。在柱體上粘貼紅白相間的反光貼紙，既美觀又能起到警示作用。如圖3。

至此，用于演示創新技法和過程的教具——智能隔離柱就完成了。

四、功能驗證

1.打開電源開關，用玩具車慢慢靠近柱體。當距離柱體約20 厘米時，聲光報警器就會閃光并發出“滴滴”的聲音，如圖4。

2.玩具車用力撞擊柱體，柱體受到沖擊后向一側傾斜，如圖5。移動玩具車，柱體在彈簧的作用下迅速恢復直立狀態。

若在柱體上加裝一個與警示燈相連的光控開關，在演示時擋住感光探頭，警示燈就會自動點亮，在黑暗的環境中起到照明、警示的作用。

缺點列舉法和組合發明法是最常用的兩種發明技法。

缺點列舉法就是找出現有物品的缺點并加以改進，制作出更方便實用的物品。智能隔離柱就是針對傳統隔離柱無主動告警、無碰撞緩沖的缺點進行改進。

組合發明法是將幾個物品組合在一起，或是選取幾個物品的某些部分重新進行組合，從而獲得一件新的多功能物品。智能隔離柱就是把傳統隔離柱與接近傳感器、聲光報警器等組合在一起，實現主動告警的功能。

創新作品要善于運用“聲光電磁”，添加必要且醒目的說明文字，使演示過程生動形象、一目了然。智能隔離柱既能閃光和發出聲音，又貼有醒目的說明文字，提高了作品演示時的觀賞性，能幫助學生快速理解作品。

發明創造的步驟一般為：創意來源—方案設計—模型制作—功能驗證—改進完善—推廣應用等。通過智能隔離柱這項具體的發明實例，學生對發明創造步驟的理解進一步加深。

人們的需要是發明創造的起點。只要留心觀察身邊的事物，開動腦筋思考，大量創新的“火花”就會從你的頭腦里蹦出來。一起行動吧！下一個小小發明家就是你！

（欄目編輯：李瑚）