论文部分内容阅读
“我想让一盏灯伴随着我的心情而改变颜色”“我想制作一个能够自动净化室内空气的净化器”“我想做一个能够飞上天的东西”……这些儿时的梦想不必等到“以后”再去实现，让我们现在就去做点什么。为什么不呢？
这是北京景山学校吴俊杰老师在为我们团队之前出版的教材《边玩边学Scratch》序言中写过的一段话。现在回头看看，吴老师的很多想法在如今的创客眼里早已不再那么遥不可及。2016年4月底在海口市华侨中学举行的全国中小学生首届校园创客作品大赛中，许多学生创作的创客作品让我们大吃一惊，学生的创造力和想象力出乎我们的意料。
在本次活动中，我校基于纸盒结构的两件创客作品得到了与会大众评委的认可和喜爱。这种“似乎每个人都可以玩起来”的寻常材质，低成本、结构简洁、绿色环保的创客作品（如图1），因其“接地气”的天然属性，无论在学校还是在家庭都受到了欢迎和认可，使创客教育“落入寻常百姓家”真正成为一种现实和可能。
“造物”和“分享”是创客教育的两大典型特征。基于信息技术的“造物”，一般由电路、编程、外形结构件三部分组成。其中，结构件是创客作品最有“面子”，也最能“吸引眼球”的部分。在创客作品创作中，虽然亚克力、铝合金、木板等材料作为结构件相对结实耐用，但对中小学生而言，加工起来难度较大，而且有些工序还有一定的危险性，一般学校也不具备相应的加工设备。纸盒，则是一种更为常见的加工材料。每个家庭都或多或少有一些废旧的包装盒，即使学校专门去买一批回来作为材料使用也不会太贵。更为重要的是，纸盒的材质非常适合在其表面“穿针引线”搭建电路，这就为以“数字电路”为基础的创客作品提供了丰盛适宜的创作土壤。另外，纸盒除了价格低廉、绿色环保以外，非常适合学生在上面用彩笔随意涂鸦，完成自己的个性化作品。
图2所示的就是以纸盒作为结构的创客作品。它采用飞机盒做结构件外形，将超声波传感器、双色LED、蜂鸣器等元器件用热熔胶固定在纸盒上，开孔走线的地方可以使用专用打孔器，或是一端比较尖锐的东西（如杜邦线针头、牙签、细螺丝刀等）来完成打孔工作。最后，在盒子正面用相应颜色画上可爱的卡通造型、写上作品名称及作者姓名，经过编程及调试后，一件个性化十足的创客作品就诞生了。
那么，基于纸盒结构的创客作品，其具体的制作过程是怎样的呢？下面，以我校开展过的三类创客作品为例来说明。
会发光的盒子
制作“会发光的盒子”创客作品的基本思路是用LED发光二极管充当光源，在纸盒表面用彩笔、橡皮泥或各色卡纸装饰出各种效果，再在装饰图案上合适的地方加上LED光源，并用按钮控制，即可实现一些神奇的效果（如图3）。其作品一般的制作流程如下。
1.盒子可采用T1或T2型飞机纸盒（这种类型的纸盒软硬适中，也比较方便翻开盒盖去布线。如果是买来的飞机盒，一般是裁剪好形状的一张平面瓦楞纸，可以让学生自己动手，以完成折叠成型的整个过程）。如果家里有废旧产品包装飞机盒也是可以的，不过最好先在盒子外贴一层彩色纸，覆盖原有商标文字等信息，方便后期制作个性化图案。
2. 在盒子内部用7芯铜导线把LED灯、按键和纽扣电池等连接起来，建议事先在盒子里画好电路连接示意图。
3. 用LED引脚针头在盒子正面打两个小孔，把LED灯头向外穿过小孔固定下来（把盒子正面适当位置掏空并覆盖透光膜，也可以把LED灯隐藏在盒子里面，这样发出的光会有一种比较朦胧的效果）。
4. 用同样的方法把按键在盒子的侧面固定下来。
5. 根据电路示意图把它们和盒子里隐藏的纽扣电池连接到一起。
6. 按下按钮，试一下，如果不亮，检查电路连接有无错误或LED小灯泡是不是坏了。
7. LED小灯泡最好都用同一种型号的，否则有可能会出现不同时点亮的现象。按键根据实际情况可以选择带自锁功能的按键（就是按一下连通，再按一下则断开），这样就不用长时间按在上面了。
坐姿提醒仪
坐姿提醒仪的设计初衷是，通过灯光和声音报警等提醒人们在使用电脑或书本阅读时不要距离太近，以免给身体健康带来隐患。作品采用超声波传感器来探测距离；双色LED（红、绿）来给出灯光提示；蜂鸣器给出声音提示。作品在启用后，如果使用者身体离盒子距离小于程序设定的范围，则LED灯从绿灯变为红灯，同时蜂鸣器发出刺耳的报警声；而当距离超过程序设定的范围时，即使用者距离盒子较远时，则LED灯由红灯变为绿灯，同时蜂鸣器不再发出声音，表示安全的距离。作品简单制作流程如下。
1. 选择一只250mm×200mm
×50mm的飞机盒作为结构件，在盒子正面用铅笔描出超声波传感器和蜂鸣器安装孔位置及大小，然后用细十字螺丝刀或牙签沿着画好的边缘扎出一个圆形，连点成线后用力挤压掉圆形中间部分，安装孔就制作完成了。
2. 把超声波传感器和蜂鸣器从盒子里面头部朝外挤出来，连接好相应数据线后用热熔胶固定。
3. 在盒子的正上方用LED针脚扎三个小洞，把双色LED头朝外插好，在盒子里面连接好数据线后也用热熔胶固定一下，防止松脱。
4. 选择一块Arduino UNO板，依次将超声波传感器、蜂鸣器、双色LED与其对应端口连接好。 5. 用Mixly等软件编写能实现设计意图的程序代码并调试修改后上传Arduino板。
6. 用干电池给Arduino板供电，并把板子及带开关电池盒用强力胶带（或强力双面胶）固定在盒子里面。
7. 在盒子正面用彩色水笔画上小黄人卡通图案并写上作品名称及作者姓名等信息。至此，一个基于纸盒的创客作品就完成了（如图2）。
纸盒小车
每个小朋友都希望拥有一辆属于自己的小车。如果这辆小车还是自己亲自动手制作的智能小车，那种成就感和喜悦感远远不是超市里买来的玩具类产品可以相比的。利用我们身边随处可见的产品包装纸盒，再加上带马达驱动的Arduino板及一些简单的传感器，就可以做出一个类似家里的扫地机器人那样的超酷智能避障小车（如图4）。那么，在制作中有哪些需要注意的地方呢？
1. 纸盒作为机器人小车车体的主要部分，注意要选取那些质量比较好、相对硬度比较高的飞机盒，否则在固定轮胎或打洞时可能会发生变形，影响小车美观和效果。
2. 小车底盘可采用两只TT马达和一只万向轮，安装方便，价格也相对比较实惠。安装TT马达时，要先在盒子两边内侧相对靠后的位置确定好两个马达转轴的位置，并用铅笔做好标记（两只马达位置相对称，转轴朝向指向盒子外侧）。如果手头有合适的打孔器，可直接用来开孔，也可以用小号螺丝刀先开个小孔，再用大号螺丝刀在孔中不断旋转以放大开孔直径，直到马达转轴可在开孔中自由旋转。
3. 根据两只电机上的安装孔尺寸，直接在盒子侧面用小号螺丝刀开孔，并通过拧紧螺丝固定两只马达。用同样的方法在盒底正前方用螺丝固定好万向轮，然后给两只固定好的马达套上轮胎。
4. 在盒子正前方安装好超声波传感器及五个红色的LED小灯泡，使其呈半弧形分布并引出数据线，模仿小车的眼睛和嘴巴（也可以自己个性化设计）。
5. 小车的供电可以采用干电池或锂电池，把用到的电池用强力双面胶固定在盒子里面中间稍靠前的位置，以保持小车运动时的平衡性。
6. 带马达驱动的Arduino板可以根据实际情况固定在盒子内部（小车外观相对简洁）或是盒子的顶部（比较方便连接USB数据线调试程序），并把马达电源线、超声波传感器数据线、LED数据线等连接到Arduino板相应接口上。
7. 用Mixly等软件编写能实现小车避障（同时LED灯闪烁）的程序代码并调试修改后上传Arduino板。
在制作这些创客作品的过程中，学生要经历思考、设计、动手、调试、修改、分享等过程，对学生的锻炼价值极大，学生在学以致用的同时收获了满满的自信。通过这些以纸盒为载体充满生命力的作品，你仿佛能看到创作者的思想和灵魂在其中闪耀。
利用小小纸盒来设计创客课程，简单易学，非常适合学生利用家里的现有材料来完成创客作品，实现他们丰富多样的创意，放飞学生的大大梦想。尤为重要的是，它让普通人家的孩子可以在学校、培训机构、家庭等任何场所里完成创客作品制作。只要你想，随时都可以，而不会受到场地和器材的约束。
在这样一个人人都可以成为创客的时代，你还在等什么？
从今天起，我要做一个创客，面朝大海，春暖花开。
（作者单位：浙江义乌市群星外国语学校）
这是北京景山学校吴俊杰老师在为我们团队之前出版的教材《边玩边学Scratch》序言中写过的一段话。现在回头看看，吴老师的很多想法在如今的创客眼里早已不再那么遥不可及。2016年4月底在海口市华侨中学举行的全国中小学生首届校园创客作品大赛中，许多学生创作的创客作品让我们大吃一惊，学生的创造力和想象力出乎我们的意料。
在本次活动中，我校基于纸盒结构的两件创客作品得到了与会大众评委的认可和喜爱。这种“似乎每个人都可以玩起来”的寻常材质，低成本、结构简洁、绿色环保的创客作品（如图1），因其“接地气”的天然属性，无论在学校还是在家庭都受到了欢迎和认可，使创客教育“落入寻常百姓家”真正成为一种现实和可能。
“造物”和“分享”是创客教育的两大典型特征。基于信息技术的“造物”，一般由电路、编程、外形结构件三部分组成。其中，结构件是创客作品最有“面子”，也最能“吸引眼球”的部分。在创客作品创作中，虽然亚克力、铝合金、木板等材料作为结构件相对结实耐用，但对中小学生而言，加工起来难度较大，而且有些工序还有一定的危险性，一般学校也不具备相应的加工设备。纸盒，则是一种更为常见的加工材料。每个家庭都或多或少有一些废旧的包装盒，即使学校专门去买一批回来作为材料使用也不会太贵。更为重要的是，纸盒的材质非常适合在其表面“穿针引线”搭建电路，这就为以“数字电路”为基础的创客作品提供了丰盛适宜的创作土壤。另外，纸盒除了价格低廉、绿色环保以外，非常适合学生在上面用彩笔随意涂鸦，完成自己的个性化作品。
图2所示的就是以纸盒作为结构的创客作品。它采用飞机盒做结构件外形，将超声波传感器、双色LED、蜂鸣器等元器件用热熔胶固定在纸盒上，开孔走线的地方可以使用专用打孔器，或是一端比较尖锐的东西（如杜邦线针头、牙签、细螺丝刀等）来完成打孔工作。最后，在盒子正面用相应颜色画上可爱的卡通造型、写上作品名称及作者姓名，经过编程及调试后，一件个性化十足的创客作品就诞生了。
那么，基于纸盒结构的创客作品，其具体的制作过程是怎样的呢？下面，以我校开展过的三类创客作品为例来说明。
会发光的盒子
制作“会发光的盒子”创客作品的基本思路是用LED发光二极管充当光源，在纸盒表面用彩笔、橡皮泥或各色卡纸装饰出各种效果，再在装饰图案上合适的地方加上LED光源，并用按钮控制，即可实现一些神奇的效果（如图3）。其作品一般的制作流程如下。
1.盒子可采用T1或T2型飞机纸盒（这种类型的纸盒软硬适中，也比较方便翻开盒盖去布线。如果是买来的飞机盒，一般是裁剪好形状的一张平面瓦楞纸，可以让学生自己动手，以完成折叠成型的整个过程）。如果家里有废旧产品包装飞机盒也是可以的，不过最好先在盒子外贴一层彩色纸，覆盖原有商标文字等信息，方便后期制作个性化图案。
2. 在盒子内部用7芯铜导线把LED灯、按键和纽扣电池等连接起来，建议事先在盒子里画好电路连接示意图。
3. 用LED引脚针头在盒子正面打两个小孔，把LED灯头向外穿过小孔固定下来（把盒子正面适当位置掏空并覆盖透光膜，也可以把LED灯隐藏在盒子里面，这样发出的光会有一种比较朦胧的效果）。
4. 用同样的方法把按键在盒子的侧面固定下来。
5. 根据电路示意图把它们和盒子里隐藏的纽扣电池连接到一起。
6. 按下按钮，试一下，如果不亮，检查电路连接有无错误或LED小灯泡是不是坏了。
7. LED小灯泡最好都用同一种型号的，否则有可能会出现不同时点亮的现象。按键根据实际情况可以选择带自锁功能的按键（就是按一下连通，再按一下则断开），这样就不用长时间按在上面了。
坐姿提醒仪
坐姿提醒仪的设计初衷是，通过灯光和声音报警等提醒人们在使用电脑或书本阅读时不要距离太近，以免给身体健康带来隐患。作品采用超声波传感器来探测距离；双色LED（红、绿）来给出灯光提示；蜂鸣器给出声音提示。作品在启用后，如果使用者身体离盒子距离小于程序设定的范围，则LED灯从绿灯变为红灯，同时蜂鸣器发出刺耳的报警声；而当距离超过程序设定的范围时，即使用者距离盒子较远时，则LED灯由红灯变为绿灯，同时蜂鸣器不再发出声音，表示安全的距离。作品简单制作流程如下。
1. 选择一只250mm×200mm
×50mm的飞机盒作为结构件，在盒子正面用铅笔描出超声波传感器和蜂鸣器安装孔位置及大小，然后用细十字螺丝刀或牙签沿着画好的边缘扎出一个圆形，连点成线后用力挤压掉圆形中间部分，安装孔就制作完成了。
2. 把超声波传感器和蜂鸣器从盒子里面头部朝外挤出来，连接好相应数据线后用热熔胶固定。
3. 在盒子的正上方用LED针脚扎三个小洞，把双色LED头朝外插好，在盒子里面连接好数据线后也用热熔胶固定一下，防止松脱。
4. 选择一块Arduino UNO板，依次将超声波传感器、蜂鸣器、双色LED与其对应端口连接好。 5. 用Mixly等软件编写能实现设计意图的程序代码并调试修改后上传Arduino板。
6. 用干电池给Arduino板供电，并把板子及带开关电池盒用强力胶带（或强力双面胶）固定在盒子里面。
7. 在盒子正面用彩色水笔画上小黄人卡通图案并写上作品名称及作者姓名等信息。至此，一个基于纸盒的创客作品就完成了（如图2）。
纸盒小车
每个小朋友都希望拥有一辆属于自己的小车。如果这辆小车还是自己亲自动手制作的智能小车，那种成就感和喜悦感远远不是超市里买来的玩具类产品可以相比的。利用我们身边随处可见的产品包装纸盒，再加上带马达驱动的Arduino板及一些简单的传感器，就可以做出一个类似家里的扫地机器人那样的超酷智能避障小车（如图4）。那么，在制作中有哪些需要注意的地方呢？
1. 纸盒作为机器人小车车体的主要部分，注意要选取那些质量比较好、相对硬度比较高的飞机盒，否则在固定轮胎或打洞时可能会发生变形，影响小车美观和效果。
2. 小车底盘可采用两只TT马达和一只万向轮，安装方便，价格也相对比较实惠。安装TT马达时，要先在盒子两边内侧相对靠后的位置确定好两个马达转轴的位置，并用铅笔做好标记（两只马达位置相对称，转轴朝向指向盒子外侧）。如果手头有合适的打孔器，可直接用来开孔，也可以用小号螺丝刀先开个小孔，再用大号螺丝刀在孔中不断旋转以放大开孔直径，直到马达转轴可在开孔中自由旋转。
3. 根据两只电机上的安装孔尺寸，直接在盒子侧面用小号螺丝刀开孔，并通过拧紧螺丝固定两只马达。用同样的方法在盒底正前方用螺丝固定好万向轮，然后给两只固定好的马达套上轮胎。
4. 在盒子正前方安装好超声波传感器及五个红色的LED小灯泡，使其呈半弧形分布并引出数据线，模仿小车的眼睛和嘴巴（也可以自己个性化设计）。
5. 小车的供电可以采用干电池或锂电池，把用到的电池用强力双面胶固定在盒子里面中间稍靠前的位置，以保持小车运动时的平衡性。
6. 带马达驱动的Arduino板可以根据实际情况固定在盒子内部（小车外观相对简洁）或是盒子的顶部（比较方便连接USB数据线调试程序），并把马达电源线、超声波传感器数据线、LED数据线等连接到Arduino板相应接口上。
7. 用Mixly等软件编写能实现小车避障（同时LED灯闪烁）的程序代码并调试修改后上传Arduino板。
在制作这些创客作品的过程中，学生要经历思考、设计、动手、调试、修改、分享等过程，对学生的锻炼价值极大，学生在学以致用的同时收获了满满的自信。通过这些以纸盒为载体充满生命力的作品，你仿佛能看到创作者的思想和灵魂在其中闪耀。
利用小小纸盒来设计创客课程，简单易学，非常适合学生利用家里的现有材料来完成创客作品，实现他们丰富多样的创意，放飞学生的大大梦想。尤为重要的是，它让普通人家的孩子可以在学校、培训机构、家庭等任何场所里完成创客作品制作。只要你想，随时都可以，而不会受到场地和器材的约束。
在这样一个人人都可以成为创客的时代，你还在等什么？
从今天起，我要做一个创客，面朝大海，春暖花开。
（作者单位：浙江义乌市群星外国语学校）