学科融通课程强化了不同学科之间的融通与互动,鼓励突破学科之间的界限,倡导开展跨学科学习,培养适应未来社会的人才。6月27—28日,百人计划班开始实施《基于Arduino的智能家居控制系统》研究课程。
【提前预习】
2022年6月26日晚,在学科教师向勇、唐黎明、张立、陈棪婷的带领下,《基于Arduino的智能家居控制系统》研究课程小组的同学在天府实外高级中学1-3-13教室对于物联网、智能家居、Arduino系统进行了提前预习,同学以小组为单位,对物联网的概念及应用进行搜索,之后开启讨论,在讨论中发现疑点,记录问题,理清思路。
学科教师组织同学们进行前置学习
【问题清单】
①物联网如何让生活起居变得更便捷?
②物联网技术在医疗领域的影响?
③物联网如何优化我们的生活方式?
④物联网对教育方式和教育资源有哪些影响?
⑤物联网的未来会怎么样?
【专家讲座】
27日上午,成都电子科技大学专职实验教师周娴老师在天府实外高级中学1-3-13教室,为同学带来了《物联网技术对于社会发展的影响》的专题讲座。
周老师从物联网的定义讲到物联网的应用,物联网中的“物”被抽象为“智能对象”、“智能物体”包含:有生命的人、智能传感器,服务机器人。物联网分为感知层、传输层、智能感知层三层。
传感器是感知技术的关键,物理、化学、生物等领域都有所涉及,传感器将数据传输给数据分析层进行数据处理,由此做出智能决策,智能决策是物联⽹信息处理技术中追求的最重要的⽬标。
【分组讨论】
周老师带领同学们针对“智能生活应用”进行讨论,同学们从“智能工业”、“智能环保”、“智能家居”、“智能医疗”等方面出发,进行了资料查询并制作PPT上台介绍小组成果。
同学们进行小组讨论,由小组代表进行发言
【动手操作】
下午,杨珂老师带来了讲座《Aruino硬件与开发环境介绍》,同学们认识了Arduino的起源、硬件设备组成、开发环境。同学们也通过查找资料针对以下问题对设备进行分类与初步了解。
①什么是Arduino?
②它能做什么?
③该如何学习?
在全体指导老师的带领下,同学们展开了“Arduino开发入门”的实验课程,同学们运用编程工具开始了简单的Arduino的运用研究。同学们在动手的过程中虽然遇到了很多困难,但在老师的指导下,很快便找到突破口,攻破了一个又一个难题。在程序运作成功的时候,大家都充满自豪感。
同学们利用Arduino套件开展操作设计实验
【头脑风暴】
6月28日上午八点半到九点半,周娴老师带领大家在录播教室开展了头脑风暴,介绍了Design thinking的设计思维,这里所说的设计是广义的设计,是以探索人的需要为出发点,创造出符合其需要的解决方案。
同学们在老师的带领下,定义智能小屋的功能。通过对老师、家长、同学的提问了解现实生活中的问题,然后记录整合,这既锻炼了同学们团结协作的能力,又锻炼了逻辑思维能力。
接着,绘制人物肖像,总结不同人群的不同需求,并进行小组发言分享成果。以人为本,选择感兴趣的研究方向,确定了Arduino智能厕所门、Arduino自动温控水温调节系统、自动遮雨晾衣系统四个课题。又研讨了功能板块、结构设计、软件设计和硬件设计,最后小组分工并进行任务进度规划。
【学科融合】
这个世界正面临着百年未有之大变局,科学技术特别是人工智能成指数级的发展,正在深刻地改变人类社会的秩序,也正在深刻地改变人类的思维、生产、生活和学习方式。这种变化具有不可预期性,对人类生存与发展将是一个颠覆性的变革。中小学作为基础教育阶段,由于受升学考试的制约,我们的学习与社会缺乏广泛的联系,“知识学习”与“社会环境”中的学习实践仅具有象征意义。为了适应未来社会对人才的需要,我们需要思考如何在打牢基础知识的同时,将知识学习与实践性学习紧密结合,使我们所学的知识,能融会贯通、触类旁通,使我们的知识,成为一种见识、意识、胆识。
依据国家新版课程标准的要求,学校“学科融通课程“研发团队首批开发并尝试实施“学科融通课程(一)”。旨在通过不同学科领域的专家学者和学校老师的密切合作,指导我们以学科知识为基础,进行跨学科的整合式学习和实践。通过自主学习、合作学习、探究式学习和体验式学习,激发我们自身的学习动力,激发学习潜能,在与社会接触的过程中,在沉浸式学习中,逐渐提升我们发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力,提升我们的创新意识和创新能力,建构为实现中华民族的伟大复兴而学习的理想和信念。
参与课程研究的专家、老师、学生合影
【学生感悟】
在没有了解这项关于智能家居控制系统的课题之前,我们一直以为Arduino开发是一个复杂、枯燥的过程。但是通过接受两位来自电子科技大学的老师的指导,我对Arduino有了一个更全面的认识:Arduino是通过各种各样的传感器来感知环境,通过控制灯光、马达和其他装置来反馈、影响环境的开发系统,它可以使用现有的电子元件并与其他软件交互从而开发出令人惊艳的互动作品。
两位老师在传授专业知识的过程中融入了游戏环节,帮助我们在探索课题研究方向的时候激发创新思维,融合每个成员的智慧,让我们拥有足够的信心进行下一步的课题研究。
学校开展学科融通课程,让我们有机会与不同领域的专家学者密切合作,并且以学科知识为基础,通过“动手做”,在沉浸式学习中,提升我们的创新意识与创新能力,这对我们未来的全方位发展无疑是有巨大的积极影响的。
——【籁阁宝】组
之前我们在学校已经学习信息学算法竞赛中已经系统掌握许多基础算法和数据结构的知识,通过在学习了长达两天的研学课程后,我第一次接触到了Arduino,一个可以把指令化为现实的系统。这给我打开了一扇新世界的大门,我们突然有了许多的灵感。并且在过程中,老师不断鼓励我们去思考,去探索。在这个过程中我收获良多,也明确了未来的方向。
——【光宗耀组】组
在开展研学之前,我们是一群天天打代码完成各种OJ题目,通过完成刷题获取快感的人。但学习之后我们发现,将代码与实验结合真的很有意思也很有成就感。听到Arduino的时候我以为很难,被它复杂的外表差点劝退。没想到组装很容易,可以实现的功能很多。有了模块之后就可以轻松制作自己想要的硬件,并且它是开源的,使用起来很方便。老师的课堂气氛很是活跃,让我们小组配合,团结合作制作出各有千秋的东西。过程当然很曲折,热情高涨过,也失落过。从满腹激情到汗水背后的复杂心情,点点滴滴无不令我们回味无常。但汗水预示着结果也见证着收获,无疑成功让我们更加喜欢上了Arduino,想要更深入去了解它。
——【天天斗地主】组
随着社会的发展及经济水平的提高,人们对居住环境的要求随之逐渐提高,近年来,智能家居成为研究的热点并得到以快速发展。在我们日常生活中,智能家居的身影无不出现在每个角落:扫地机器人、自动窗帘、自动电饭煲、天猫精灵......对于新时代的好朋友,我们很少了解它们究竟是怎么制作的,只是想象一定有很复杂的系统支撑着。在经过两天的电子科大专家的讲解和指导,我们对于Arduino有了一个全新的认识,知道如何通过硬件和程序结合控制自己的东西、各种传感器感知环境,虽然其中失败了许多次,但这种实验的快乐让我对智能系统更加自信,最后自己也做出了不错的作品。整个课程以一种轻松、愉悦的氛围学习,激发了我的创新力、独立解决难题的能力、团队合作的配合力,打破了传统应试化教育,让我正真的从发现——实践——创新中成长。学科之间是相互联系的,无论是这次的智能家居,还是未来的更多挑战我会以积极的心去面对。感谢学校提供了这个平台,对我们的综合素质有极大的影响。
——【老六组】组