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摘要：山东省肥城市龙山小学自2015年起利用学校创客空间“桃娃梦工坊”不断摸索探究基于STEM教育理念下的学生创新能力培养的方法和途径，目前在相关方面积累的丰富的实践经验，形成了学生创新能力培养“三步走”的特色STEM教育模式。
关键词：创新能力培养;仿制+改进;生活中的灵感;新闻热点中的灵感
中图分类号：G4文献标识码：A文章编号：（2020）-25-360
近几年，创客教育在中小学中得到了广泛的开展，学校开展创客教育的形式各有不同，有的学校开设与创客相关的校本课程，如3D设计、Scratch互动编程、Appinventor手机图形化编程、arduino开源硬件等课程;有的学校开设创客社团，利用多种创客技术手段，基于项目式教学的方式，进行社团小组“造物”活动;有的学校将创客教育与相应学科（数学、科学、信息技术、综合实践）进行融合，实施“普惠化”的创客教育。
1.在“仿制+改进”中学习创客基本技能
笔者认为这是创新能力培养的初期阶段，也是最容易实施的阶段。在这个阶段，教师应鼓励学生多去仿制生活中现有的东西，如果一开始就按部就班、分门别类的给小学生讲授创客知识的话，他们接受起来是比较困难的，毕竟有些知识（如编程、电路、传感器原理等）对小学生来讲有些深奥。
如笔者在教学中，让学生先仿制一件家庭生活中的物品，有一组学生选择了用三合板仿制马桶。在仿制过程中，孩子们很快学会了板材的切割、组装、 拼装等简单的木工技能。设计完成后外观挺像，但是基本没有什么自动化功能，然后这组学生一起讨论改进的地方，并做了很多调研工作，最终决定在传统马桶的不足之处、马桶使用人群上做创新改进。针对传统马桶用手翻动盖和垫非常不卫生的情况，学生们采用红外发射接收传感器加舵机，实现了马桶盖和垫起落的非接触控制;针对老年人使用马桶后不方便站立的情况，学生设计了自动扶手功能，使用时，可通过非接触红外发射接收传感器控制扶手的升起或落下;针对幼儿或小孩个子较矮无法正常使用传统马桶，学生们设计了小孩专用的马桶升降台，当小孩站上时，升降台自动升起，使小孩升到一个可以正常使用的高度，使用完成后升降台会自动落下;针对残疾人群可能连非接触按键都无法正常使用的问题，孩子们想到了语音控制，在网购平台购买了一款语音控制板，但是学生们在平时学习中没有接触过语音控制板，笔者也是第一次使用这种语音控制板，所以我与学生一起上网查资料、做笔记共同学习语音控制板的使用，最终实现了语音控制马桶的所有功能。
这个作品荣获了2018年山东省青少年机器人竞赛第一名、2018年中国青少年机器人竞赛二等奖的好成绩。在这种“研发”模式下，学生不仅仅是完成了一件创客作品，更重要的是让学生学会了如何借助互联网去学习知识、解决问题的方法。这要远比我们在课堂上进行知识填鸭式的教学要高效得多。
2.在生活中寻找创客灵感
经过第一阶段“仿制+改进”的实践学习，学生们已经掌握了一些创客技术，完全可以自主进行创客实践。此时，我积极引导学生根据自己在生活中找到的创新灵感自主设计制作作品，进入创客学习的第二阶段——自主创客实践。
笔者所带创客社团中，有位同学在乘坐家庭轿车的时候，经常听到爸爸抱怨前方大货车遮挡观察视线，容易造成誤闯红灯进而引发交通事故。他把这个问题带到了创客社团中讨论，很快学生们就制定了一个初步解决方案：在小车内安装一个设备，当前方路口信号灯为黄灯或红灯时，车内设备报警提示驾驶员减速刹车。孩子们的发现和创意非常好，但我还是给他们提出了一个问题：信号灯和小车内提醒装置是两个独立的系统，如何让小车内的装置准确获得路口信号灯切换时的信号呢？针对这个问题，几个创客成员一起上网查了很多资料，了解了信号灯的工作原理，并且注意到一般的信号灯路口会在地下铺设感应线圈，用来监测车辆是否有闯红灯、越线等违法行为。
由此，孩子们打算从感应线圈上做文章，当信号灯切换成黄灯或红灯时感应线圈通电产生磁场，此时车辆通过感应线圈上方时如果车内监测设备能检测出有磁场，就闪烁红灯发出警报音，提醒驾驶员前方视线遮挡路口信号灯已经红灯，需减速停车。接下来，就是找到这种能检测磁场的传感器，学生分组在网上查资料，在网店上咨询商家，最终找到了一种符合条件的传感器：霍尔传感器，然后就是搭建模型、线路连接、编写程序，防误闯红灯系统就这样研制出来了。
经过这个阶段的培养，学生们会真切地体会到科技创新其实并不像想象中的那样复杂。对于善于创新的人来说，丰富多彩的生活就是取之不尽、用之不竭的灵感源泉。
3.从热点新闻中发现创意
随着互联网科技的发展，我们很容易就能获取大量资讯。我们要积极引导学生从这些资讯中，筛选出社会关注度较高、可以利用创客技术去解决的“有问题“的新闻。实践证明，往往基于由此设计出来的创客作品实用性很高。
如前段时间，新闻媒体关注度较高的“高空抛物”现象，一段时间成了社会普遍关注的热点。社团成员从新闻资讯中发现这一热度问题后，大家对这一问题进行集中研讨，提出能否利用创客技术获取物体下落的高度，这样就能根据高度锁定物体抛出前所在的楼层。想法很好，但是实践起来却不容易，里面涉及了初中物理自由落体的相关知识，尤其是对社团中的低年级学生来说难度较大。对此，我们成立了一个以高年级学生为主的攻坚小组，先从自由落体运动规律的学习开始，再到涉及到的传感器的使用，最终设计了以下方案：S和S2为已知量，利用传感器1和2通过公式“S=V0T+1/2gT2g”，计算出物体经过传感器1时的速度V0;再根据公式“V0=gT1”推导出物体从抛出下落至传感器1处时的时间T1;然后根据自由落体距离和时间的公式“S1=1/2gT12”计算出物体下落至传感器1的高度;最后物体下落的高度H = S1+S+S2;用该数值除以楼层间的高度就能得到抛物处所在的大体楼层。方案出来后，学生们开始动手制作，在制作过程中又出现了很多问题，首先是单一的激光发射器是发射一条激光，物体下落时触碰光线的可能性很小，再有设备安置的问题既不能影响小区道路的通行又需要覆盖面积广。总之，创新并不神秘，创客并不高不可攀，只要自己平时留心观察周围的事物、关注新闻热点、勤动手、勤动脑，创新就是很简单、很自然的事情。作者简介：邹杨，山东省肥城市龙山小学教师。
关键词：创新能力培养;仿制+改进;生活中的灵感;新闻热点中的灵感
中图分类号：G4文献标识码：A文章编号：（2020）-25-360
近几年，创客教育在中小学中得到了广泛的开展，学校开展创客教育的形式各有不同，有的学校开设与创客相关的校本课程，如3D设计、Scratch互动编程、Appinventor手机图形化编程、arduino开源硬件等课程;有的学校开设创客社团，利用多种创客技术手段，基于项目式教学的方式，进行社团小组“造物”活动;有的学校将创客教育与相应学科（数学、科学、信息技术、综合实践）进行融合，实施“普惠化”的创客教育。
1.在“仿制+改进”中学习创客基本技能
笔者认为这是创新能力培养的初期阶段，也是最容易实施的阶段。在这个阶段，教师应鼓励学生多去仿制生活中现有的东西，如果一开始就按部就班、分门别类的给小学生讲授创客知识的话，他们接受起来是比较困难的，毕竟有些知识（如编程、电路、传感器原理等）对小学生来讲有些深奥。
如笔者在教学中，让学生先仿制一件家庭生活中的物品，有一组学生选择了用三合板仿制马桶。在仿制过程中，孩子们很快学会了板材的切割、组装、 拼装等简单的木工技能。设计完成后外观挺像，但是基本没有什么自动化功能，然后这组学生一起讨论改进的地方，并做了很多调研工作，最终决定在传统马桶的不足之处、马桶使用人群上做创新改进。针对传统马桶用手翻动盖和垫非常不卫生的情况，学生们采用红外发射接收传感器加舵机，实现了马桶盖和垫起落的非接触控制;针对老年人使用马桶后不方便站立的情况，学生设计了自动扶手功能，使用时，可通过非接触红外发射接收传感器控制扶手的升起或落下;针对幼儿或小孩个子较矮无法正常使用传统马桶，学生们设计了小孩专用的马桶升降台，当小孩站上时，升降台自动升起，使小孩升到一个可以正常使用的高度，使用完成后升降台会自动落下;针对残疾人群可能连非接触按键都无法正常使用的问题，孩子们想到了语音控制，在网购平台购买了一款语音控制板，但是学生们在平时学习中没有接触过语音控制板，笔者也是第一次使用这种语音控制板，所以我与学生一起上网查资料、做笔记共同学习语音控制板的使用，最终实现了语音控制马桶的所有功能。
这个作品荣获了2018年山东省青少年机器人竞赛第一名、2018年中国青少年机器人竞赛二等奖的好成绩。在这种“研发”模式下，学生不仅仅是完成了一件创客作品，更重要的是让学生学会了如何借助互联网去学习知识、解决问题的方法。这要远比我们在课堂上进行知识填鸭式的教学要高效得多。
2.在生活中寻找创客灵感
经过第一阶段“仿制+改进”的实践学习，学生们已经掌握了一些创客技术，完全可以自主进行创客实践。此时，我积极引导学生根据自己在生活中找到的创新灵感自主设计制作作品，进入创客学习的第二阶段——自主创客实践。
笔者所带创客社团中，有位同学在乘坐家庭轿车的时候，经常听到爸爸抱怨前方大货车遮挡观察视线，容易造成誤闯红灯进而引发交通事故。他把这个问题带到了创客社团中讨论，很快学生们就制定了一个初步解决方案：在小车内安装一个设备，当前方路口信号灯为黄灯或红灯时，车内设备报警提示驾驶员减速刹车。孩子们的发现和创意非常好，但我还是给他们提出了一个问题：信号灯和小车内提醒装置是两个独立的系统，如何让小车内的装置准确获得路口信号灯切换时的信号呢？针对这个问题，几个创客成员一起上网查了很多资料，了解了信号灯的工作原理，并且注意到一般的信号灯路口会在地下铺设感应线圈，用来监测车辆是否有闯红灯、越线等违法行为。
由此，孩子们打算从感应线圈上做文章，当信号灯切换成黄灯或红灯时感应线圈通电产生磁场，此时车辆通过感应线圈上方时如果车内监测设备能检测出有磁场，就闪烁红灯发出警报音，提醒驾驶员前方视线遮挡路口信号灯已经红灯，需减速停车。接下来，就是找到这种能检测磁场的传感器，学生分组在网上查资料，在网店上咨询商家，最终找到了一种符合条件的传感器：霍尔传感器，然后就是搭建模型、线路连接、编写程序，防误闯红灯系统就这样研制出来了。
经过这个阶段的培养，学生们会真切地体会到科技创新其实并不像想象中的那样复杂。对于善于创新的人来说，丰富多彩的生活就是取之不尽、用之不竭的灵感源泉。
3.从热点新闻中发现创意
随着互联网科技的发展，我们很容易就能获取大量资讯。我们要积极引导学生从这些资讯中，筛选出社会关注度较高、可以利用创客技术去解决的“有问题“的新闻。实践证明，往往基于由此设计出来的创客作品实用性很高。
如前段时间，新闻媒体关注度较高的“高空抛物”现象，一段时间成了社会普遍关注的热点。社团成员从新闻资讯中发现这一热度问题后，大家对这一问题进行集中研讨，提出能否利用创客技术获取物体下落的高度，这样就能根据高度锁定物体抛出前所在的楼层。想法很好，但是实践起来却不容易，里面涉及了初中物理自由落体的相关知识，尤其是对社团中的低年级学生来说难度较大。对此，我们成立了一个以高年级学生为主的攻坚小组，先从自由落体运动规律的学习开始，再到涉及到的传感器的使用，最终设计了以下方案：S和S2为已知量，利用传感器1和2通过公式“S=V0T+1/2gT2g”，计算出物体经过传感器1时的速度V0;再根据公式“V0=gT1”推导出物体从抛出下落至传感器1处时的时间T1;然后根据自由落体距离和时间的公式“S1=1/2gT12”计算出物体下落至传感器1的高度;最后物体下落的高度H = S1+S+S2;用该数值除以楼层间的高度就能得到抛物处所在的大体楼层。方案出来后，学生们开始动手制作，在制作过程中又出现了很多问题，首先是单一的激光发射器是发射一条激光，物体下落时触碰光线的可能性很小，再有设备安置的问题既不能影响小区道路的通行又需要覆盖面积广。总之，创新并不神秘，创客并不高不可攀，只要自己平时留心观察周围的事物、关注新闻热点、勤动手、勤动脑，创新就是很简单、很自然的事情。作者简介：邹杨，山东省肥城市龙山小学教师。