互動 體驗 積累 創(chuàng)新——蘇州市吳江區(qū)鱸鄉(xiāng)實驗小學電子慧谷活動案例

■周迎春

多年生多來為層，本面鱸、推鄉(xiāng)多進實元”驗化的小教理學學念通，，重過努點貫力突徹探“破以、索符合本校實際的科技特色學校創(chuàng)建之路，取得初步成效。

1 電子慧谷簡介

結合學校地處松陵鎮(zhèn)區(qū)，附近臺資電子企業(yè)眾多，且臺灣籍學生集中的實際，學校于2011年8月建設新荷電子智慧谷，使其成為學生科學探索和發(fā)現的沃土。智慧谷分電子產品發(fā)展展版介紹區(qū)、電子百拼區(qū)、科學魔法師及高級制作體驗區(qū)、創(chuàng)新實踐展示區(qū)、CCD成像體驗區(qū)、3D影音欣賞區(qū)、3D建模打印探索區(qū)、機器人教學組裝區(qū)、機器人創(chuàng)意實踐區(qū)等。學校成立相應的新荷電子科技社團及機器人社團，在培養(yǎng)學生對電子科技興趣的同時，提高其創(chuàng)新能力。2012年5月，吳江區(qū)科協(xié)在學校舉辦了百名科學家進校園活動，賁德院士與鱸小機器人制作小組學生進行了親切的座談，關秀清教授為鱸鄉(xiāng)實驗三年級師生作了題為“植物的王國”的講座。

2 電子慧谷活動方案

2.1 3D影音欣賞，體驗主動式3D成像新技術

3D主動式眼鏡是3D顯示技術一個重要的組成部分。主動快門式3D技術，配合主動式快門3D眼鏡使用。這種3D技術在電視和投影機上面應用得最為廣泛，資源相對較多，而且圖像效果出色，受到很多廠商推崇和采用，不過其匹配的3D眼鏡價格較高。主動快門式3D主要是通過提高畫面的刷新率來實現3D效果的，通過把圖像按幀一分為二，形成對應左眼和右眼的兩組畫面，連續(xù)交錯顯示出來，同時紅外信號發(fā)射器將同步控制快門式3D眼鏡的左右鏡片開關，使左、右雙眼能夠在相應的時刻看到相應畫面。這項技術能夠保持畫面的原始分辨率，很輕松地讓用戶享受到真正的全高清3D效果，而且不會造成畫面亮度降低。一般情況下，3D液晶電視屏幕刷新頻率必須達到120 Hz以上，也就是讓左、右眼均接收到頻率在60 Hz以上的圖像，才能保證用戶看到連續(xù)而不閃爍的3D圖像效果。

學校建設的3D影音欣賞區(qū)由3D寬屏投影和環(huán)繞音響組成，并購置了48付3D眼鏡，能滿足整班學生觀看需要。學生邊聽教師介紹邊用主動式3D眼鏡觀賞體驗《小海龜歷險記》《貓狗大戰(zhàn)》，科教片《人體血管》等3D影片，“3D影院”把學生帶入逼真的3D世界的同時，也使同學們了解到3D成像技術的知識，體驗到3D影院的效果，3D影音新技術的神奇。這些影片都是從“中國3D”等網站上下載，這些相關網站可以為學校的3D影院不斷提供適合小學生觀看的片源。

2.2 3D建模及打印，引領學生進入3D新世界

1）3D打印技術背景。“3D打印”這一誕生于20世紀80年代的技術如今風靡全球，美國《時代》周刊已將3D打印產業(yè)列為“美國十大增長最快的工業(yè)”；英國《經濟學人》雜志認為這項技術將與數字化生產模式一起推動實現新的工業(yè)革命，將3D打印技術列為第三次技術革命范疇。

美國國家增材制造創(chuàng)新協(xié)會（National Additive Manufacturing Innovation Institute）欲利用這種新型的高科技3D打印技術重塑美國傳統(tǒng)的裝配線制造業(yè)。理論上來說，這種技術可以用來生產任何東西，包括噴氣式飛機、房屋、電腦、遙控飛機、自行車等各類物體都可以直接通過3D打印機打印出來，而無需工廠來生產。今年3月，奧巴馬向國會提議投資10億美元到全美制造業(yè)創(chuàng)新網絡（National Network of Manufacturing Innovation），奧巴馬政府稱此舉將提升美國整體競爭力。

2）目前，3D打印使產品供應鏈的格局和人們的生活方式都發(fā)生了轉變。而且它的應用范圍非常廣泛，很多方面和我們生活密切相關。

食品行業(yè)：英國?？巳卮髮W研究人員，去年推出世界首臺3D巧克力打印機。建筑設計：在建筑業(yè)里，工程師和設計師們已經接受了用3D打印機打印的建筑模型，這種方法快速、成本低、環(huán)保，同時制作精美，完全合乎設計者的要求，同時又能節(jié)省大量材料。醫(yī)療行業(yè)：最近，一位83歲的老人由于患有慢性的骨頭感染，因此換上了由3D打印機“打印”出來的下顎骨，這是世界上首例使用3D打印產品做人體骨骼的案例。

3D打印技術還廣泛地應用于汽車制造業(yè)、傳統(tǒng)制造業(yè)、科學研究、配件、飾品等領域，3D打印機可以完成很多在現在看起來匪夷所思的事，從某種角度來說，很多想象到的東西，都可以通過3D打印直接得到。在未來3D打印還有可能走進千家萬戶，融入到我們的生活中，像電腦一樣普及。

3D打印技術介紹完畢后，視頻介紹3D打印樂器、巧克力DIY、3D沙雕創(chuàng)意等視頻，讓學生感受3D打印技術的神奇，激發(fā)其探索的欲望。

3）3DMAX創(chuàng)意建模及打印。3D Studio Max，常簡稱為3ds Max或MAX，是基于PC系統(tǒng)的三維動畫渲染和制作軟件。該軟件功能強大，我們找到其與3D打印技術的銜接點，對學生進行基本立體圖形的3D建模；布爾運算（模型加減）；擠出、車削命令的基本功能；下載的3D模型的合并整合等，把有創(chuàng)新亮點的作品另存為STL格式，由3D打印機打印輸出。學生全過程與計算機軟件3DMAX互動，然后近距離觀察自己的作品被打印成形，拉近了學生與最新3D技術的距離，激發(fā)了他們探索3D科學新世界的興趣。

2.3 電子積木拼接，激發(fā)學生探索電子微世界的奧秘

電子積木拼接區(qū)分電子百拼區(qū)、高級制作體驗區(qū)，在電子展品展示區(qū)陳列的是一些家用電器，這些電器都是學生家長自愿捐獻的，學校選擇其中的近80份陳列在這里，同學們從這里可以了解近年來電子科技突飛猛進的發(fā)展。

首先播放電子積木拼接的視頻（5歲兒童30秒完成一項作品拼接），消除學生對電子積木的陌生感和神秘感，增強其探索未知科技領域的信心。然后布置任務，小組比賽完成指定任務的拼接調試。完成后教師結合案例講解線路原理，相關的電子元器件的功能，萬用表測試三極管、二極管、電阻、電容的方法等。

2.4 機器人創(chuàng)意及實踐，互動中萌發(fā)創(chuàng)新火花

電子智慧谷的未來工程師機器工作室分教學組裝區(qū)和機器人創(chuàng)意實踐區(qū)。學生從PPT介紹的機器人科技發(fā)展的歷程后，可以分組親身體驗機器人程序的簡單設計，如何讓機器人實現轉彎、前進、后退、遇到光亮后噴射滅火等。

程序設計結束后讓學生親身體驗機器人完成預設“任務”過程：A項目是機器人滅火是模擬現實家庭中機器人處理火警的過程。制作一個由計算機程序控制的機器人，在一間模擬平面結構的房間里運動，找到代表房間里火災點的正在燃燒的蠟燭并盡快將它撲滅。B項目是機器人綜合技能比賽是中國青少年機器人競賽項目之一。比賽時要求參加代表隊在現場自行拼裝機器人、編制機器人運行程序、調試和操作機器人。參賽的機器人是程序控制的，競賽中設置機器人綜合技能比賽的目的是檢驗青少年對機器人技術的理解和掌握程度，激發(fā)中小學生對機器人技術的興趣，培養(yǎng)動手、動腦的能力。C項目是FLL機器人工程挑戰(zhàn)賽，FLL（FIRST LEGO League）是1998年由FIRST機構和LEGO集團組建的一個針對9～14歲孩子的國際比賽項目。每年9月份，FIRST LEGO League向所有的隊伍公布年度挑戰(zhàn)項目，鼓勵孩子們用科學的方式去調查研究以及自己動手設計機器人，在輔導員的指導下為機器人進行設計、搭建、編程工作來解決現實世界中的問題。從比賽開展以來，FIRST已經對學生和學校產生了積極的影響。

3 結束語

電子慧谷集合了電子科技、機器人自動控制、3D模型構建打印等模塊的內容，看似分散的知識技能點卻可通過整合碰撞出創(chuàng)新的火花，比如利用機器人感應一氧化碳輸出端口控制光耦繼電器和自動窗、排氣扇實現聯動，利用3DMAX設計模塊進行創(chuàng)新實踐的作品《智能性廚房排毒裝置》已送省市參加創(chuàng)新大賽評比。新荷電子智慧谷已經成為學校培育創(chuàng)新種子的土壤，不斷將最新適合這塊土壤的科技內涵根植其中，今后一定會結出更多的碩果。■