修雅平

（山東大學(xué)附屬中學(xué) 山東濟(jì)南 250012）

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

項(xiàng)目主題：兒童智能水壺的設(shè)計(jì)；適用年級(jí)：5-6年級(jí)學(xué)生；參與人數(shù)：18人，分6個(gè)小組；所需時(shí)間：10周。

二、項(xiàng)目背景

青少年正處在身體生長(zhǎng)非常重要的時(shí)期，但往往對(duì)喝水不感興趣，水分得不到及時(shí)的補(bǔ)充，而引起各種健康問(wèn)題，比如咽部紅腫、疼痛、發(fā)炎、咳嗽等癥狀。創(chuàng)新項(xiàng)目小組的老師帶領(lǐng)學(xué)生針對(duì)出現(xiàn)的這些問(wèn)題而進(jìn)行解決方案的研究，最終討論決定實(shí)現(xiàn)一款督促學(xué)生喝水的智能水壺，能達(dá)到喝水量一旦不足即可提醒喝水的效果。

三、項(xiàng)目目標(biāo)

設(shè)計(jì)一款具有提醒功能的兒童智能水壺。利用信息技術(shù)、科學(xué)、工程、藝術(shù)等多學(xué)科知識(shí)解決學(xué)生不愛(ài)喝水的問(wèn)題，體驗(yàn)知識(shí)與生活的聯(lián)系。

（一）學(xué)科目標(biāo)

▲信息技術(shù)：了解物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)知識(shí)；掌握單片機(jī)的基本原理；學(xué)會(huì)使用3Done設(shè)計(jì)水壺造型；掌握Arduino的編程與應(yīng)用。

▲科學(xué)：知道水對(duì)人體的影響。

▲藝術(shù)：會(huì)設(shè)計(jì)水壺3D外觀造型，燈光顏色進(jìn)行設(shè)置。

▲工程：能對(duì)程控電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（二）核心素養(yǎng)

▲審美情趣：通過(guò)設(shè)計(jì)水壺造型，培養(yǎng)感知、欣賞、評(píng)價(jià)美的意識(shí)和能力。

▲批判性思維：在調(diào)試水壺過(guò)程中，能多角度、辯證地分析問(wèn)題并能做出調(diào)整方案。

▲勇于探究：能不斷探索、積極尋求水壺具有提醒功能的解決方法。

▲信息意識(shí)：通過(guò)學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)，能主動(dòng)去適應(yīng)社會(huì)化信息發(fā)展趨勢(shì)；能對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研與分析，提升信息收集和處理的基本素養(yǎng)。

▲問(wèn)題解決：能根據(jù)學(xué)生不愛(ài)喝水的真實(shí)情景提出問(wèn)題，并能制定合理的解決方案。

▲技術(shù)運(yùn)用能力：具有工程思維，能將水壺提醒喝水的創(chuàng)意和方案轉(zhuǎn)化為有形物品。

四、項(xiàng)目規(guī)劃

利用Arduino的強(qiáng)大數(shù)控功能設(shè)計(jì)出適合本項(xiàng)目的電路，并實(shí)現(xiàn)程序控制；根據(jù)解決方案設(shè)計(jì)出水壺的基本模型，利用3D打印進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。喝水的提醒方式為聲音和燈光兩種。

五、項(xiàng)目流程

（一）第一階段項(xiàng)目啟動(dòng)

頭腦風(fēng)暴，集結(jié)問(wèn)題。項(xiàng)目伊始，同學(xué)們針對(duì)“青少年不愛(ài)喝水”的問(wèn)題分小組進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，老師鼓勵(lì)學(xué)生自由、異想天開(kāi)的想法，盡可能多的提方案。有的學(xué)生想用水壺作為載體，讓水壺實(shí)現(xiàn)聲音提醒功能；有的學(xué)生想讓水壺實(shí)現(xiàn)燈光提醒功能，這樣即使上課也不影響大家；有的學(xué)生想讓水壺實(shí)現(xiàn)顯示功能，能顯示多長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有喝水了；有的學(xué)生想讓水壺實(shí)現(xiàn)凈化和溫度功能……學(xué)生們根據(jù)實(shí)施可行度將他們的各種想法進(jìn)行綜合考量，集結(jié)了一些可操作性的建議，逐步提煉出了一個(gè)以解決“如何讓水壺提醒喝水”為核心問(wèn)題的兒童智能水壺設(shè)計(jì)思路。

（二）第二階段：項(xiàng)目實(shí)施

①小組分工，制定小組契約。根據(jù)學(xué)生的意愿來(lái)進(jìn)行分組，然后適當(dāng)調(diào)整，當(dāng)學(xué)生提交他們合作伙伴時(shí)，老師進(jìn)行權(quán)衡，確保每組具備做項(xiàng)目的綜合能力。然后建立小組契約。

②運(yùn)用工具，展開(kāi)項(xiàng)目設(shè)計(jì)?！魧W(xué)生列出“知道/需要知道”清單。項(xiàng)目小組成員首先列出已經(jīng)知道的與項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)問(wèn)題有關(guān)的信息，然后再列出大家認(rèn)為要解決問(wèn)題和要知道的信息。老師會(huì)為學(xué)生提供他們?cè)谔剿鞲鞣N知識(shí)以及將這些知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際的過(guò)程中所需的資源?！翎槍?duì)“需要知道”清單，進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)?！舾鶕?jù)解決方案設(shè)計(jì)出基本模型，利用3D打印進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，經(jīng)多次設(shè)計(jì)與磨合，定下智能水壺的基本框架?！艉笃谕晟疲〗M交叉合作。

（三）第三階段：項(xiàng)目展示

利用Arduino的強(qiáng)大數(shù)控功能設(shè)計(jì)出適合本項(xiàng)目的電路，并實(shí)現(xiàn)程序控制，經(jīng)實(shí)踐智能水壺電路工作正常。

（四）第四階段：用戶意向調(diào)研

作品成型后，組員們開(kāi)展了對(duì)本項(xiàng)目作品的市場(chǎng)調(diào)研，經(jīng)過(guò)近兩周的調(diào)研后，得到的用戶反饋比較理想，也有不少用戶反饋實(shí)用的建議。

（五）第五階段：產(chǎn)品市場(chǎng)分析

①市場(chǎng)前景：這款兒童智能水壺的受眾是3-18歲未成年兒童。產(chǎn)品分為線上銷(xiāo)售和線下銷(xiāo)售配合。線上銷(xiāo)售以淘寶、京東為主，線下銷(xiāo)售可以是超市的兒童用品區(qū)、步行街、學(xué)校門(mén)口、嬰幼兒用品連鎖店，兒童醫(yī)院超市等。

②產(chǎn)品趨勢(shì)：根據(jù)個(gè)人喜好顯示不同的聲音獎(jiǎng)勵(lì)，也可以私人定制。外殼可以進(jìn)行最佳手感舒適度設(shè)計(jì)。

③需要改進(jìn)：外觀設(shè)計(jì)需再次斟酌，使其進(jìn)入市場(chǎng)有足夠吸引力；功能單一，可增加更多互動(dòng)效果。

④與同類產(chǎn)品比較：市面上的智能水壺在實(shí)用性和使用性上的設(shè)計(jì)居多，注重考量水壺的儲(chǔ)水量，有一些保溫、保冷的水壺。我們?cè)O(shè)計(jì)的智能兒童水壺可以在綜合傳統(tǒng)樣式的水壺基礎(chǔ)上考慮到兒童喝水的樂(lè)趣，為增進(jìn)互動(dòng)式體驗(yàn)而設(shè)立實(shí)實(shí)在在看得到的獎(jiǎng)勵(lì)效應(yīng)，從而使兒童養(yǎng)成良好的喝水習(xí)慣。

（六）第六階段：項(xiàng)目評(píng)價(jià)及反思

為提高學(xué)生個(gè)體綜合能力、學(xué)生參與度和體驗(yàn)感，通過(guò)系列評(píng)價(jià)表，評(píng)價(jià)學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施前，項(xiàng)目實(shí)施中和項(xiàng)目實(shí)施后的整體表現(xiàn)。

六、教師反思

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)必須是讓學(xué)生感覺(jué)到這個(gè)項(xiàng)目真實(shí)有用，對(duì)社會(huì)有所貢獻(xiàn)，社會(huì)對(duì)他們有所反饋的。本案例從學(xué)生本身的真實(shí)需要出發(fā)，以現(xiàn)實(shí)問(wèn)題為載體，給學(xué)生搭建一個(gè)學(xué)習(xí)、探究合作的平臺(tái)，讓學(xué)生能“學(xué)以致用”。項(xiàng)目學(xué)習(xí)應(yīng)用真實(shí)環(huán)境實(shí)踐更有利于學(xué)生批判性思維的發(fā)展，激發(fā)更多創(chuàng)新想法，無(wú)論是糾正錯(cuò)誤還是創(chuàng)新改進(jìn)，每一次突破都讓學(xué)生們解決問(wèn)題的能力得到一次提升。