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中小學(xué)物聯(lián)網(wǎng)STEAM創(chuàng)客空間解決方案

       一、概述
     （一）什么是創(chuàng)客
       “創(chuàng)客”一詞來源于英文單詞“Maker”，是指出于興趣與愛好，熱衷實踐和創(chuàng)造，善于挖掘新技術(shù)和跨界合作，倡導(dǎo)創(chuàng)新和行動，樂于知識分享和思想交流的人群。創(chuàng)客們樂于在現(xiàn)有的資源下利用新技術(shù)以及數(shù)字化工具創(chuàng)造出新的物品，并在其中融入技術(shù)或藝術(shù)元素。
        創(chuàng)客文化是一種生活方式，不滿足現(xiàn)狀，想要動手去改變，愿意把自己的想法身體力行實現(xiàn)出來，很多東西都是從興趣入手，會去探究，發(fā)現(xiàn)不好的地方，把解決方法做出來，這個過程中可能會有很多的創(chuàng)新。隨著2015年政府工作報告首次提到“創(chuàng)客”一詞，創(chuàng)客文化在國內(nèi)迅速傳播，2016年政府報告再提“工匠精神”更是對創(chuàng)客運動在中國的發(fā)展起到推波助瀾的作用。

   （二）校園創(chuàng)客空間
     校園創(chuàng)客空間是一種開放式創(chuàng)新實驗室，用于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和自我管理能力，把新奇的創(chuàng)意想法變?yōu)楝F(xiàn)實，創(chuàng)造出來，并分享新鮮富有創(chuàng)意的技術(shù)和理念，普及創(chuàng)客思想的新型實驗室。
   （三）中小學(xué)物聯(lián)網(wǎng)分析
      1.物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的需求
      1.1 目前中小學(xué)教育現(xiàn)狀分析
       物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在已經(jīng)走入千家萬戶，數(shù)據(jù)顯示，2017年全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達到4500億美元，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊。未來十年，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的逐步成熟與廣泛應(yīng)用，社會生產(chǎn)、生活的智能化程度將得到不斷提高。如智能家居、智能安防、智慧交通、智慧醫(yī)療、智能電網(wǎng)、智慧物流、智慧環(huán)保、智慧農(nóng)業(yè)等。孩子們作為祖國的未來，普及物聯(lián)網(wǎng)知識是勢在必行的事情。
       中小學(xué)物聯(lián)網(wǎng)課程是以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的科學(xué)啟蒙課程。要把中小學(xué)生培養(yǎng)成具有科學(xué)素養(yǎng)的國民，是一個長期的任務(wù)。然而，早期的科學(xué)教育將對一個人的科學(xué)素養(yǎng)的形成具有決定性的作用。但是中小學(xué)教育以學(xué)科知識為結(jié)構(gòu)，以內(nèi)在知識點為主線進行教學(xué)。那就涉及很多抽象的理論知識，中小學(xué)生普遍難以理解。并且在實驗教學(xué)過程中老師往往設(shè)定統(tǒng)一實驗項目，進行實驗方法的也是固定不變的模式。評價實驗的標(biāo)準是能否正確操作實驗，實驗是否獲得設(shè)定的目的，在這樣的教學(xué)下，學(xué)生實驗方法的科學(xué)性能得到基本的保證，但是也使學(xué)生形成了固定的思維和想法，讓孩子失去了思維的創(chuàng)造多變性，并且孩子的興趣和探索精神也沒有得到開發(fā)。

       1.2中小學(xué)物聯(lián)網(wǎng)教育的意義
       在現(xiàn)代信息社會，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和技術(shù)素養(yǎng)已經(jīng)成為國家教育改革的主流取向，而中小學(xué)的物聯(lián)網(wǎng)教育綜合了計算機、機械、電子、通訊、控制、聲、光、電、磁等多個學(xué)科領(lǐng)域的知識和技能，學(xué)生通過查閱并學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)知識、親手組裝機器人、調(diào)試傳感器、設(shè)計并編寫程序、完成任務(wù)等活動，可以進行大量的信息活動和技術(shù)鍛煉，從而有效的提高了信息素養(yǎng)和技術(shù)素養(yǎng)。中小學(xué)物聯(lián)網(wǎng)教育對激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造欲望，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，強化學(xué)生的手腦并用，發(fā)展學(xué)生的實踐能力，改善學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，促進學(xué)生的終身學(xué)習(xí)有著重要意義。

       2. 中小學(xué)物聯(lián)網(wǎng)教育理念
       以美國工程院士、麻省理工學(xué)院教授 Eward Crawley 創(chuàng)立的CDIO培養(yǎng)模式為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，以誘導(dǎo)的方式，讓學(xué)生由被動的學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)化為主動的學(xué)習(xí)。
課程結(jié)構(gòu)體系分為：認知篇-基礎(chǔ)學(xué)習(xí)篇-基礎(chǔ)作品制作篇—進階作品制作篇-知識拓展篇
課程內(nèi)容體系：背景引入（引發(fā)興趣）—基礎(chǔ)項目學(xué)習(xí)（思維接受）—深入講解（原理理解）—擴散思維（發(fā)揮想象）—同類項目制作學(xué)習(xí)（模仿）—總結(jié)（知識加深）

       3. 中小學(xué)物聯(lián)網(wǎng)教育特點
       領(lǐng)引全國物聯(lián)網(wǎng)教育在中小學(xué)及普教領(lǐng)域的普及，讓孩子的學(xué)習(xí)插上智慧和快樂的翅膀，動起手來，實現(xiàn)夢想，創(chuàng)造未來。

       二、建設(shè)目標(biāo)
    （一）建設(shè)目標(biāo)
1.玩中培養(yǎng)的能力
?在玩中培養(yǎng)孩子的思維和專注能力。
?在玩中培養(yǎng)孩子的模仿與創(chuàng)造能力。
?在玩中培養(yǎng)孩子融入團隊和積極人際關(guān)系。
?在玩中培養(yǎng)孩子運用物聯(lián)網(wǎng)全新科技能力
?在玩中培養(yǎng)孩子快速獲取知識和信息能力
?在玩中培養(yǎng)孩子的自主學(xué)習(xí)能力

2.玩中培養(yǎng)的興趣愛好
?愛學(xué)習(xí)、愛思考、愛發(fā)明、愛合作

孩子們在積極快樂的探索

（二）建成后達到的技術(shù)水平
建成的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室的技術(shù)水平將在中小學(xué)同類領(lǐng)域、同類研究條件下處于領(lǐng)先地位。
（1）具有傳感器采樣、設(shè)備控制、嵌入式開發(fā)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)等基本應(yīng)用開發(fā)培養(yǎng)的能力，可進行物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模擬實驗；
（2）具有支撐學(xué)生自己動手，搭建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境的能力，激發(fā)創(chuàng)新精神；
（3）具有培養(yǎng)學(xué)生對實際物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項目的整體把握的能力；
（4）并為學(xué)生以后的大學(xué)生活和工作打下了堅實的基礎(chǔ)，成為工程師世界的敲門磚。

（三）建成后的預(yù)期效果
  1.基礎(chǔ)教學(xué)與課程實驗的支持
?學(xué)習(xí)可持續(xù)性：Arduino應(yīng)用范圍廣泛，資料開源，全球有大量愛好者和發(fā)燒友，以及大量的制作實例，為學(xué)生以后的大學(xué)生活和工作打下了堅實的基礎(chǔ)。
?通過基于無線zigbee的物聯(lián)網(wǎng)感知系統(tǒng)可以組建無線傳感網(wǎng)絡(luò)，可以形成物物相連，相互感知的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。
  2.項目實踐與學(xué)科競賽的支持
支撐學(xué)科競賽：每個人都有成為發(fā)明家、科學(xué)家、藝術(shù)家和演說家的夢想，為讓每一個有夢想的人提供一個展示自己的機會，讓每一個有夢想的人能在“挑戰(zhàn)中成長”，為此無錫泛太科技有限公司利用自己的科技平臺，做學(xué)生們參加各種大賽的堅強后盾，成就他們的夢想，放飛他們的希望。

三、創(chuàng)客空間建設(shè)方案
（一）創(chuàng)客空間總體布局

   1.創(chuàng)客空間總覽圖
完整的創(chuàng)客空間實驗室主要由教學(xué)區(qū)、操作區(qū)、作品展示區(qū)、加工臺、電子元器件儲存區(qū)、儲物柜和交流討論區(qū)組成。
根據(jù)學(xué)校實驗室大小以及實際規(guī)劃的不同面積和大小對創(chuàng)客空間進行了不同的設(shè)計和規(guī)劃。

泛太創(chuàng)客實驗室效果圖一(參考)

泛太創(chuàng)客實驗室效果圖二(參考)

      學(xué)生活動操作平臺，配置桌椅，可以定制，也可以使用普通的課桌。寬闊的課桌和舒適的座椅，將會有更好的制作體驗。

2.2作品展示區(qū)

    創(chuàng)客實驗室會產(chǎn)生非常多優(yōu)秀的學(xué)生作品，我們要讓跟多的人看到他們的成果，鼓勵和激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造的思維。所以我們需要一個很酷的展示區(qū)。展示區(qū)的職能不僅可以存放學(xué)生的作品，還可以存放一些有趣味性，較高技術(shù)含量的作品，來引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，激發(fā)興趣。

2.3器材收納區(qū)

     創(chuàng)客實驗室的器材管理，將會是學(xué)校面臨的一大難題。我們要制定一套合理的管理辦法，來解決我們硬件資源在使用時出現(xiàn)的問題。所以，我們需要一個合理的收納區(qū)域，來幫助我們解決這樣的問題。

2.4多媒體交流區(qū)

     創(chuàng)客實驗室的網(wǎng)絡(luò)功能，是我們加入網(wǎng)絡(luò)共享平臺的窗口。我們不僅可以完成自身的基本需求，如課堂教學(xué)，編程，查閱資料等；還可以與其他創(chuàng)客分享作品和交流經(jīng)驗。

  7.課程體系