小小盒子 大大夢想

劉金鵬

“我想讓一盞燈伴隨著我的心情而改變顏色”“我想制作一個能夠自動凈化室內空氣的凈化器”“我想做一個能夠飛上天的東西”……這些兒時的夢想不必等到“以后”再去實現，讓我們現在就去做點什么。為什么不呢？

這是北京景山學校吳俊杰老師在為我們團隊之前出版的教材《邊玩邊學Scratch》序言中寫過的一段話。現在回頭看看，吳老師的很多想法在如今的創客眼里早已不再那么遙不可及。2016年4月底在海口市華僑中學舉行的全國中小學生首屆校園創客作品大賽中，許多學生創作的創客作品讓我們大吃一驚，學生的創造力和想象力出乎我們的意料。

在本次活動中，我校基于紙盒結構的兩件創客作品得到了與會大眾評委的認可和喜愛。這種“似乎每個人都可以玩起來”的尋常材質，低成本、結構簡潔、綠色環保的創客作品（如圖1），因其“接地氣”的天然屬性，無論在學校還是在家庭都受到了歡迎和認可，使創客教育“落入尋常百姓家”真正成為一種現實和可能。

“造物”和“分享”是創客教育的兩大典型特征。基于信息技術的“造物”，一般由電路、編程、外形結構件三部分組成。其中，結構件是創客作品最有“面子”，也最能“吸引眼球”的部分。在創客作品創作中，雖然亞克力、鋁合金、木板等材料作為結構件相對結實耐用，但對中小學生而言，加工起來難度較大，而且有些工序還有一定的危險性，一般學校也不具備相應的加工設備。紙盒，則是一種更為常見的加工材料。每個家庭都或多或少有一些廢舊的包裝盒，即使學校專門去買一批回來作為材料使用也不會太貴。更為重要的是，紙盒的材質非常適合在其表面“穿針引線”搭建電路，這就為以“數字電路”為基礎的創客作品提供了豐盛適宜的創作土壤。另外，紙盒除了價格低廉、綠色環保以外，非常適合學生在上面用彩筆隨意涂鴉，完成自己的個性化作品。

圖2所示的就是以紙盒作為結構的創客作品。它采用飛機盒做結構件外形，將超聲波傳感器、雙色LED、蜂鳴器等元器件用熱熔膠固定在紙盒上，開孔走線的地方可以使用專用打孔器，或是一端比較尖銳的東西（如杜邦線針頭、牙簽、細螺絲刀等）來完成打孔工作。最后，在盒子正面用相應顏色畫上可愛的卡通造型、寫上作品名稱及作者姓名，經過編程及調試后，一件個性化十足的創客作品就誕生了。

那么，基于紙盒結構的創客作品，其具體的制作過程是怎樣的呢？下面，以我校開展過的三類創客作品為例來說明。

會發光的盒子

制作“會發光的盒子”創客作品的基本思路是用LED發光二極管充當光源，在紙盒表面用彩筆、橡皮泥或各色卡紙裝飾出各種效果，再在裝飾圖案上合適的地方加上LED光源，并用按鈕控制，即可實現一些神奇的效果（如圖3）。其作品一般的制作流程如下。

1.盒子可采用T1或T2型飛機紙盒（這種類型的紙盒軟硬適中，也比較方便翻開盒蓋去布線。如果是買來的飛機盒，一般是裁剪好形狀的一張平面瓦楞紙，可以讓學生自己動手，以完成折疊成型的整個過程）。如果家里有廢舊產品包裝飛機盒也是可以的，不過最好先在盒子外貼一層彩色紙，覆蓋原有商標文字等信息，方便后期制作個性化圖案。

2. 在盒子內部用7芯銅導線把LED燈、按鍵和紐扣電池等連接起來，建議事先在盒子里畫好電路連接示意圖。

3. 用LED引腳針頭在盒子正面打兩個小孔，把LED燈頭向外穿過小孔固定下來（把盒子正面適當位置掏空并覆蓋透光膜，也可以把LED燈隱藏在盒子里面，這樣發出的光會有一種比較朦朧的效果）。

4. 用同樣的方法把按鍵在盒子的側面固定下來。

5. 根據電路示意圖把它們和盒子里隱藏的紐扣電池連接到一起。

6. 按下按鈕，試一下，如果不亮，檢查電路連接有無錯誤或LED小燈泡是不是壞了。

7. LED小燈泡最好都用同一種型號的，否則有可能會出現不同時點亮的現象。按鍵根據實際情況可以選擇帶自鎖功能的按鍵（就是按一下連通，再按一下則斷開），這樣就不用長時間按在上面了。

坐姿提醒儀

坐姿提醒儀的設計初衷是，通過燈光和聲音報警等提醒人們在使用電腦或書本閱讀時不要距離太近，以免給身體健康帶來隱患。作品采用超聲波傳感器來探測距離；雙色LED（紅、綠）來給出燈光提示；蜂鳴器給出聲音提示。作品在啟用后，如果使用者身體離盒子距離小于程序設定的范圍，則LED燈從綠燈變為紅燈，同時蜂鳴器發出刺耳的報警聲；而當距離超過程序設定的范圍時，即使用者距離盒子較遠時，則LED燈由紅燈變為綠燈，同時蜂鳴器不再發出聲音，表示安全的距離。作品簡單制作流程如下。

1. 選擇一只250mm×200mm

×50mm的飛機盒作為結構件，在盒子正面用鉛筆描出超聲波傳感器和蜂鳴器安裝孔位置及大小，然后用細十字螺絲刀或牙簽沿著畫好的邊緣扎出一個圓形，連點成線后用力擠壓掉圓形中間部分，安裝孔就制作完成了。

2. 把超聲波傳感器和蜂鳴器從盒子里面頭部朝外擠出來，連接好相應數據線后用熱熔膠固定。

3. 在盒子的正上方用LED針腳扎三個小洞，把雙色LED頭朝外插好，在盒子里面連接好數據線后也用熱熔膠固定一下，防止松脫。

4. 選擇一塊Arduino UNO板，依次將超聲波傳感器、蜂鳴器、雙色LED與其對應端口連接好。

5. 用Mixly等軟件編寫能實現設計意圖的程序代碼并調試修改后上傳Arduino板。

6. 用干電池給Arduino板供電，并把板子及帶開關電池盒用強力膠帶（或強力雙面膠）固定在盒子里面。

7. 在盒子正面用彩色水筆畫上小黃人卡通圖案并寫上作品名稱及作者姓名等信息。至此，一個基于紙盒的創客作品就完成了（如圖2）。

紙盒小車

每個小朋友都希望擁有一輛屬于自己的小車。如果這輛小車還是自己親自動手制作的智能小車，那種成就感和喜悅感遠遠不是超市里買來的玩具類產品可以相比的。利用我們身邊隨處可見的產品包裝紙盒，再加上帶馬達驅動的Arduino板及一些簡單的傳感器，就可以做出一個類似家里的掃地機器人那樣的超酷智能避障小車（如圖4）。那么，在制作中有哪些需要注意的地方呢？

1. 紙盒作為機器人小車車體的主要部分，注意要選取那些質量比較好、相對硬度比較高的飛機盒，否則在固定輪胎或打洞時可能會發生變形，影響小車美觀和效果。

2. 小車底盤可采用兩只TT馬達和一只萬向輪，安裝方便，價格也相對比較實惠。安裝TT馬達時，要先在盒子兩邊內側相對靠后的位置確定好兩個馬達轉軸的位置，并用鉛筆做好標記（兩只馬達位置相對稱，轉軸朝向指向盒子外側）。如果手頭有合適的打孔器，可直接用來開孔，也可以用小號螺絲刀先開個小孔，再用大號螺絲刀在孔中不斷旋轉以放大開孔直徑，直到馬達轉軸可在開孔中自由旋轉。

3. 根據兩只電機上的安裝孔尺寸，直接在盒子側面用小號螺絲刀開孔，并通過擰緊螺絲固定兩只馬達。用同樣的方法在盒底正前方用螺絲固定好萬向輪，然后給兩只固定好的馬達套上輪胎。

4. 在盒子正前方安裝好超聲波傳感器及五個紅色的LED小燈泡，使其呈半弧形分布并引出數據線，模仿小車的眼睛和嘴巴（也可以自己個性化設計）。

5. 小車的供電可以采用干電池或鋰電池，把用到的電池用強力雙面膠固定在盒子里面中間稍靠前的位置，以保持小車運動時的平衡性。

6. 帶馬達驅動的Arduino板可以根據實際情況固定在盒子內部（小車外觀相對簡潔）或是盒子的頂部（比較方便連接USB數據線調試程序），并把馬達電源線、超聲波傳感器數據線、LED數據線等連接到Arduino板相應接口上。

7. 用Mixly等軟件編寫能實現小車避障（同時LED燈閃爍）的程序代碼并調試修改后上傳Arduino板。

在制作這些創客作品的過程中，學生要經歷思考、設計、動手、調試、修改、分享等過程，對學生的鍛煉價值極大，學生在學以致用的同時收獲了滿滿的自信。通過這些以紙盒為載體充滿生命力的作品，你仿佛能看到創作者的思想和靈魂在其中閃耀。

利用小小紙盒來設計創客課程，簡單易學，非常適合學生利用家里的現有材料來完成創客作品，實現他們豐富多樣的創意，放飛學生的大大夢想。尤為重要的是，它讓普通人家的孩子可以在學校、培訓機構、家庭等任何場所里完成創客作品制作。只要你想，隨時都可以，而不會受到場地和器材的約束。

在這樣一個人人都可以成為創客的時代，你還在等什么？

從今天起，我要做一個創客，面朝大海，春暖花開。

（作者單位：浙江義烏市群星外國語學校）