江偉 楊興麗

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》明確提出：“著力提高學(xué)生服務(wù)國(guó)家、服務(wù)人民的社會(huì)責(zé)任感，勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問(wèn)題的實(shí)踐能力。著力培養(yǎng)學(xué)生良好的審美情趣，努力使學(xué)生具有中華文化底蘊(yùn)、中國(guó)特色社會(huì)主義共同理想、國(guó)際視野，成為社會(huì)主義合格建設(shè)者和可靠接班人。”這一系列要求的提出，契合了當(dāng)前創(chuàng)客教育的培養(yǎng)目標(biāo)。而我們?cè)谶M(jìn)行學(xué)校創(chuàng)客教育實(shí)踐的過(guò)程中，首先讓學(xué)生思考的就是自己的創(chuàng)意除了可以為自己的生活和學(xué)習(xí)帶來(lái)便利，更多的是能對(duì)別人、對(duì)社會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響。

例如，2018年科技創(chuàng)新興趣小組的第一個(gè)產(chǎn)品是“小夜燈相框”，學(xué)生們首先想到的是：街上的路燈徹夜通明，會(huì)浪費(fèi)多少電；進(jìn)入漆黑的房間，一時(shí)找不到電燈開(kāi)關(guān)，那是多么急人的一件事；房屋裝修，不得不在某一個(gè)顯眼的位置安一盞燈，那是多么影響美觀而又不迫不得已的一件事。如果讓小燈藏在畫(huà)中，當(dāng)人經(jīng)過(guò)時(shí)點(diǎn)亮，而人一旦離開(kāi)，又會(huì)自動(dòng)熄滅，會(huì)不會(huì)給我們的生活帶來(lái)更多溫馨？討論這些，學(xué)生們是興奮的，通過(guò)自己的發(fā)明，能為別人分憂(yōu)，學(xué)生的成就感油然而生。

● 基本要求

（1）相框的圖片要精美，且要與燈或者光明有關(guān)，圖片本身應(yīng)充滿(mǎn)詩(shī)情畫(huà)意。

（2）相框裝飾有藝術(shù)感，且與圖片內(nèi)容相配合，構(gòu)成一個(gè)整體。

（3）LED燈在相框中要擺放合理，具有藝術(shù)性。

（4）情況①：當(dāng)人走近時(shí)小燈亮起，人離開(kāi)后小燈自動(dòng)熄滅；

情況②：當(dāng)人擊掌時(shí)，小燈亮起，人離開(kāi)后小燈自動(dòng)熄滅；

情況③：在小燈亮起時(shí)，播放一段音樂(lè)；

……

● 硬件需求

1.制作藝術(shù)相框（如圖1）

首先，對(duì)家庭的裝修風(fēng)格進(jìn)行考察，從整體上考慮相框的風(fēng)格，如果是中式風(fēng)格就選一些明清樣式的相框，如果是歐式風(fēng)格就選一些哥特式的圖案，如果是兒童房，當(dāng)然就選富有童趣的相框作品。

然后，利用學(xué)校的數(shù)控雕刻機(jī)和鋸床制作富有個(gè)性化，又與房間整體布局一致的藝術(shù)相框。在制作相框的同時(shí)，考慮控制板的安裝位置和布線(xiàn)的規(guī)范?？梢苑抡諕扃姷牟季址绞剑瑢⒖刂瓢灏惭b在鐘芯的位置，也可以安裝在一側(cè)或下方。

最后，加一塊后蓋板，將所有線(xiàn)路和控制板隱藏起來(lái)，做成一個(gè)規(guī)范的產(chǎn)品包裝。

2.Arduino控制板

為了節(jié)約空間和便于安裝，我們采用迷你控制板和9V電池供電，如上頁(yè)圖2所示。

3.七彩LED高亮小燈

為了讓畫(huà)面呈現(xiàn)更豐富的色彩，我們采用高亮多彩小燈，可以通過(guò)編程改變RGB值的辦法讓同一盞小燈呈現(xiàn)豐富多彩的燈光效果（如上頁(yè)圖3）。

4.關(guān)于燈火及星光等的精美圖片

圖片可以自己繪制，也可以在網(wǎng)絡(luò)中選取合適的圖片并用彩色打印機(jī)打印出來(lái)，甚至可以用激光切割機(jī)進(jìn)行直接切割，形成立體的裝飾畫(huà)（如圖4）。

5.功能性拓展器材

（1）人體紅外線(xiàn)傳感器。圖5元件可以檢測(cè)到人體的熱釋電紅外線(xiàn)，是一種較特殊的紅外線(xiàn)傳感器。當(dāng)附近有人走動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生微弱的紅外線(xiàn)輻射，此類(lèi)紅外線(xiàn)會(huì)被模塊檢測(cè)到，并輸出電平信號(hào)；當(dāng)附近沒(méi)人或者人停止移動(dòng)時(shí)，就不觸發(fā)事件。它就像青蛙的眼睛一樣，只對(duì)移動(dòng)的紅外線(xiàn)信號(hào)產(chǎn)生反應(yīng)。依據(jù)此功能，我們可以把產(chǎn)品改裝為自動(dòng)門(mén)鈴、溫馨提示臺(tái)等。

（2）小喇叭及MP3播放模塊。小喇叭主要用于提示音設(shè)置，如果要加入語(yǔ)音或歌曲提示，需要增加MP3模塊配合使用（如圖6）。MP3播放模塊存放在SD卡中的MP3文件中，注意SD卡中的MP3文件應(yīng)當(dāng)存放在一個(gè)MP3文件夾中，并且這個(gè)文件夾必須放在SD卡的根目錄上，MP3文件夾中的音樂(lè)文件名稱(chēng)前4個(gè)字符必須是數(shù)字，如0002、0035、0289等。編寫(xiě)程序時(shí)就用文件的序號(hào)指定播放文件。

（3）微型開(kāi)關(guān)。主要用于一段時(shí)間關(guān)閉所有功能或部分功能而設(shè)計(jì)。

（4）杜邦線(xiàn)等。

● 制作步驟

1.相框制作

使用數(shù)控雕刻機(jī)不但可以制作出規(guī)范形狀的相框作品，還可以根據(jù)家庭裝修風(fēng)格制作出具有復(fù)雜雕刻工藝的浮雕作品（如圖7）。與一般相框不同，本相框背部設(shè)計(jì)為一個(gè)盒子狀，用于隱藏布線(xiàn)和安裝控制板。在盒子內(nèi)部設(shè)計(jì)用于卡線(xiàn)的線(xiàn)槽，如圖8所示，兩種不同的布線(xiàn)方式，所用到的程序也不同，呈現(xiàn)出來(lái)的效果也不同，第一種布線(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)多燈異步點(diǎn)亮，第二種只能實(shí)現(xiàn)兩種狀態(tài)。最后，在相應(yīng)的地方用鉆床打出合適的安裝孔，用于安裝LED彩燈。

2.控制板及線(xiàn)路安裝

可以采用標(biāo)準(zhǔn)Arduino控制板，也可以采用迷你控制板，如果要制作較復(fù)雜的布線(xiàn)，可以增加一塊擴(kuò)展板用于更多接口的設(shè)計(jì)，再安裝一塊9V電池，基本線(xiàn)路就完成了。如果不用電池供電，而是使用220V市電，可使用9V充電器代替電池（如上頁(yè)圖9）。

畫(huà)框最上方為人體紅外線(xiàn)傳感器，用于檢測(cè)人體離畫(huà)框的距離。下方為喇叭，可以呼入控制板中的音樂(lè)程序。

3.程序設(shè)計(jì)及調(diào)試

運(yùn)用Mixly進(jìn)行編程，設(shè)計(jì)思路如圖10所示，基礎(chǔ)程序如圖11所示。

4.產(chǎn)品展示（如圖12）

在產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，不但培養(yǎng)了學(xué)生的程序思維、工程思維，更重要的是使其在主動(dòng)動(dòng)手實(shí)踐的過(guò)程中體驗(yàn)了發(fā)現(xiàn)美、創(chuàng)造美的過(guò)程，體驗(yàn)了為社會(huì)、為家庭、為他人貢獻(xiàn)智慧所帶來(lái)的樂(lè)趣。

● 產(chǎn)品后期拓展

1.音樂(lè)門(mén)將小門(mén)童

如圖13所示，我們用LED代替老虎脖子上的鈴鐺，將小喇叭安裝到小朋友嘴巴的位置，當(dāng)有客人到來(lái)時(shí)，自動(dòng)播放歡迎辭，給人以新鮮而熱情的感覺(jué)。反之，可以充分利用人體紅外線(xiàn)傳感器的功能，將其改裝成音樂(lè)門(mén)鈴，提示主人有客人到訪(fǎng)，如果再加入攝像頭模塊，就變成了一個(gè)隱形的監(jiān)控器，將門(mén)口的信息及時(shí)傳遞到室內(nèi)，進(jìn)而幫助主人辨別來(lái)客身份。

2.儲(chǔ)柜指示燈

日常，外部的燈光很難照到儲(chǔ)物柜的最深處，我們利用人體紅外傳感器，就可以在外部燈光照不到的地方安裝感應(yīng)燈，當(dāng)手伸到這些地方時(shí)，小燈自動(dòng)亮起，可以幫助我們迅速找到需要的物品。