STEAM教育理念下的中學物理創意設計活動

佟雪梅

STEAM教育就是集科學、技術、工程、藝術、數學多學科融合的綜合教育，它作為一種培養復合型人才的跨學科整合教育模式，對提升學生創新、創造能力具有重要作用與積極意義。本文介紹了LED燈焊接與創作案例、人工智能創意作品案例。

一、LED燈焊接與創作案例

1.摩擦力方向顯示器

我們設計了這樣一個器材：能夠顯示鞋底受到的摩擦力方向，同時LED箭頭燈亮的器材。可以直觀地顯示受到向前（或者向后）的摩擦力方向。

2.神奇的臂膀

為了展示液壓啟動以及杠桿原理的應用。液壓控制上下左右可移動的臂膀;在三個關節上分別裝上液壓裝置來操控臂膀的上下左右的移動。并且有箭頭燈指示上下移動的方向。利用注射器把機械上下左右移動，操作在麒麟臂外的針管使得麒麟臂旋轉或向上或向下移動，操作向上或向下的針管上的按鈕可以使麒麟臂上的LED燈向上亮或向下亮，以此來模擬運動信號，真實的運動請以實物為準。

液壓控制上下左右移動;在關節上分別裝上液壓裝置來操控臂膀的移動，并且有箭頭燈指示上下移動的方向，能夠很好地用于展示液壓的應用和杠桿的使用。

3.超級英雄之閃爍裝備

英雄頭上戴著一個藍色的、方形的、上面有自行焊接的LED燈發光的帽子，其中一套LED燈閃爍，帽子周圍有彩色的花紋裝飾，象征著榮譽。藍色的鎧甲，鎧甲前有隆起的條紋，象征著健壯和強大;背后有自行焊接的LED燈為后面的士兵們照明;超級英雄手上還套著四個藍色的鎧甲代表著所向披靡的力量。超級英雄手上的勇者寶劍，是隊員利用掃把、泡沫填充物等廢舊用品，根據學生們心目中的英雄武器精心上色并制作而成的。

五彩繽紛的LED燈閃爍的帽子，背后具有藝術感的燈光，設計合理的系列裝備，是一件極具創新的英雄的服裝。前后LED燈可以用于照明、用于裝飾和代表榮耀。而他手上的勇者寶劍是英雄身上具備的勇氣與才華的標志。

二、人工智能創意作品案例

1.空調擋風板自動控制器

市面上有熱銷的空調擋風板，它主要目的是避免空調風對人直吹，但裝了擋風板之后，風帶出的風盤踞在擋風板附近，不能傳輸到各處，空調擋風板的周圍比較冷，空調就認為“室溫”已經降低到所設定的溫度，因此就不再制冷了，導致室溫偏高。針對這不裝擋風板時叫冷，裝了擋風板又叫熱的情況，設計了空調擋風板自動控制器。

在空調擋風板的一個側軸上安裝舵機，與溫度傳感器連接。當室溫升高達到一定溫度時，空調擋風板升起，使冷風吹出，降低室內溫度。降低到某一溫度下時，擋風板又落下，擋住冷風。

當室溫升高達到一定溫度時，舵機啟動，空調擋風板升起，使冷風吹出，降低室內溫度。降低到某一溫度下時，舵機反向轉動，擋風板又落下，擋住冷風。

2.輪椅導盲器

輪椅導盲器可分為兩部分，上面是光線傳感器組成的燈光系統，下面是超聲波測距儀組成的報警系統。這個裝置上的光線傳感器，在黑暗之中LED燈會閃爍，可以讓行人更明顯的注意到盲人，讓盲人在黑暗中也能更好的出行，在白天，燈會自動關閉，起到節能的作用。這套燈是由焊接技術拼接成的LED燈群，燈群的形狀是一顆六芒星，燈的旁邊是一個光線傳感器。

輪椅導盲器的核心部分是超聲波測距儀，它是由編程技術和電子元件組成的，它能測出前方50厘米的身位。超聲波測距儀的下方是按鈕，左邊的按鈕控制關閉，右邊的按鈕控制開啟。遇到障礙物時，輪椅導盲器的蜂鳴器會發出警報，從而起到一個提醒的作用。

3.學校菜園澆水自動報警器

學校菜園需要澆水，學生們每次澆水不知道澆多少，澆水少了不夠用，澆水多了對菜不好。因此，設計一個濕度報警器，當濕度達到一定值的時候，由燈光和聲音“報警”，學生聽到聲音或看到燈光，就停止澆水。

澆水自動報警器由濕度傳感器和燈光報警器和聲音報警器以及芯片和程序組成。濕度傳感器檢測土壤濕度，當土壤濕度達到一定程度時，就會燈亮聲響，自動報警，提醒學生停止澆水。

責任編輯 黃銘釗