芬兰LUMA中心实践教学纪实（二）

韩宝江

在芬兰坦佩雷理工大学（Tampere University of Technology，简称TUT）的LUMA中心，中国访问团成员亲自体验了LUMA中心的实践教学，本期将介绍其中的操作体验主题活动课程。

一、遥控机器人

中心教师为学员们提供了两种机器人操控体验，类似游戏活动（见图1）。其中一种体验活动是在地上平铺一大张较厚的白纸，边长近2米，四周用薄木板围成正方形框区。框内放置若干个圆球形机器人，分别由不同的iPad来遥控。学员启动相关的应用程序后，通过手指触屏控制球体的滚动方向和速度，对于指尖的触碰力度和技巧等有一定的要求。

更奇妙的是，操作者可以在iPad屏幕上选定不同颜色，球体会沿着滚动轨迹在白纸上喷涂出相应颜料的线条。因此，可以通过iPad来遥控指挥球体充当画笔的角色，在白纸上滚动的同时喷出不同的颜料，形成五彩斑斓的图画。当然，还可以多人分工、协作，共同完成一幅作品。除了控制球体运动的操作技巧，学员还可以充分发挥联想和想象，随心所欲地在头脑中建构各种图形、画面，最终在白纸上呈现出来并配以合适的颜色，这使遥控体验活动增加了艺术创造和审美鉴赏的功能。

第二种体验活动是用胶条在地面上设计好相对复杂的迷宫图。用iPad来遥控球体，指挥球体从入口处开始，在迷宫中行进，要求球体不能压线，更不能越过“墙体”，最后顺利到达出口。在没有违规的前提下，完成全程路线用时最短者胜。这个活动看似简单，但实际上控制好球体却并不容易，操控者须在方向和速度两个方面做好协调。特别是在转弯处，如果方向和速度控制不好，球体往往会“翻墙”出界，甚至连续跨越“墙体”，彻底失控。对于初次体验者而言，能够顺利而规范地指挥球体走完全程就已经很棒了，这是个需要反复训练才能有效提升成绩的体验项目。

二、制作感光灯

这是一个相对复杂的动手体验任务。LUMA中心提供了制作感光灯的基本材料，每一套包括三极管、电解电容、光敏电阻、电阻、LED、导线、电路板、木箱片等，多个工作台上还有大量相应的辅助加工工具。学员们要在中心教师的指导下亲自动手组装一个小型的感光灯，中心将把这些感光灯作为礼物送给学员（见图2）。

1.光敏元件

学员们在中心所练习操作的是一种光声控灯电路，要用到光敏电阻，其工作原理是基于内光电效应，利用这一原理制成的照明设备可具有白天灭、晚上亮的功能。将设备置于暗处，LED 灯亮;置于亮处，LED灯灭。晚上效果更明显，关掉日光灯，灯亮;打开日光灯，灯灭。该电器设备可以作为停电备用灯，或用于尚未供电的地方照明，当然也可以应用到更多其他场合。

2.工作原理

学员们在中心得以近距离地观察和了解光敏电阻或光导管。这是一种特殊的电阻，阻值会随着光照强度的变化而变化。光敏电阻器通常会设计成薄片结构，以便吸收更多光能。为了提高灵敏度，光敏电阻的电极常采用梳状。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在具有透光镜的密封管壳里就构成了光敏电阻，可以避免因受潮而影响灵敏度。光敏电阻属半导体光敏元件，除具灵敏度高、反应速度快等特点外，在高温、多湿的恶劣环境下，还能保持高度的稳定性和可靠性，因此可广泛应用于照相机、验钞机、石英钟、夜灯、光声控开关、路灯自动开关以及各种光控玩具等光自动开关控制领域。

3.组装元件

中心教师带领学员们先把电子元件材料仔细分类，逐一介绍各电子元件的名称和功能。颜色不一样的电阻，其功能也不一样。由于采用的是已经备好的材料，免去了用电表测试电阻值的步骤，大家可以放心地直接组装。

教师一边示范，一边细致地讲解。多数学员在日常生活中很少接触这些电子元件。在教师的指导下，学员们尝试着在电路板上找到标识的位置，将各个元件穿过电路板上相应的小孔并固定。把电子元件安装在电路板上时，有时需要把较长的铁线部分进行适度加工，使其带有一定的弯曲弧度，可以避免伤到手指;有的元件要把握好相应的规格和尺度，如LED灯的铁线上有个凸出的节点，安装时达到凸出点就好，铁线长的一端要连接正极，短的一端连接负极;电容元件务必要按照颜色对应组装，如白色对白色、黑色对黑色，不能连错。

所有电子元件都准确安装到电路板上后，将电烙铁通电加热，融化焊丝，将电子元件焊接在特定位置，形成稳定而有效的电路。最后，还要把多余的铁丝用钳子剪掉，使电路板尽量平整，这样做不只是为了使外形看上去美观，更是为了在使用时更加安全方便。学员们在焊接的过程中学会了安全并正确地使用电烙铁。电烙铁的铁头温度可超过300摄氏度，要正确使用才可避免烫伤自己或他人;用完电烙铁后要及时拔下插头断电，完全冷却后收纳。

最后一步是给整个电路板设备外装一个小木盒。学员们需要用热溶胶把6片边缘带有交错齿的木片进行粘合，形成牢固的木盒。打开开关，透明玻璃片上LUMA中心的LOGO就会发出晶莹而闪烁的蓝光（见图3）。

4.活动感受

这个活动任务跟国内中小学的通用技术课程有诸多相似之处，学员用半成品材料按照说明书（或教师指导）进行组装，最终完成一个作品。相比较而言，这个任务更复杂，更有深度。

一是动手操作获得第一手经验。多数学员此前完全没有接触过类似的组装活动，在加工过程中遇到了很多困难，产生了多种情绪的变化。一个看似简单的任务，实际操作起来并没有预想的那么容易，“事非经历不知难”“绝知此事要躬行”，尽管很多人都有高学历的教育背景，甚至颇有教育科研成果。

二是合作协同达成目标。既包括师生之间的合作沟通，也包括学员之间的互帮互助。先行一步的学员指导协助后进的学员解决困难，有成功经验的分享，有不同观点的交流，有反复试错、走弯路后的“柳暗花明”，有协作带来的高效。

三是严谨规范的科学操作。从整体上看，自然科学比人文社会科学更准确、细致、规范，一个电子元件的细节安装失误或者偏差可能会导致整个设备无法有效运行，行为与结果之间存在着直接的因果关系，实际效果可以直观地呈现出来，事实会做出明确的裁判。

四是体验成功并深度探究。历经反复的尝试与加工后，灯具终于正常发挥功能，这个过程能使人感到愉悦并产生成就感。在此基础上，学员们进一步提出了新的设想：是否可以添加发声装置，使灯亮起来的同时能播放设定的乐曲？或者存储多首乐曲备选？是否可以增加装置，使灯具能够感应环境光线的强弱而自动调节亮度以实现增效节能？是否可以增加装置，实现灯启动时的亮度从与环境一致逐渐达到最亮，关闭时的亮度逐渐降到与环境一致，通过这种延时渐变的方式减少明暗骤变给人眼带来的不适？

三、加工LOGO布袋

中心教师提供了带有LUMA中心LOGO的胶贴，学员使用尖嘴夹子小心地把多余的边角材料清除，形成一个LOGO胶贴图案;然后把一个粗布手提袋平铺在工作台上，将LOGO胶贴平整地粘贴在袋子的一面;接着转移到一台通电加热仪的圆形金属平台上，按下操纵把手，上下两个金属盘将合住压紧布袋，观察倒计时读秒屏幕，两分钟后抬起把手，LOGO胶贴图案就会固定在布袋上（见图4）。白色胶贴配黑色布袋，黑色胶贴配白色布袋。当然还可以继续丰富LOGO胶贴的颜色。

这个印制有LUMA中心LOGO标志的粗布手提袋同样是赠送给学员的，可以容纳前一环节学员自己动手组装完成的感光灯，还可以替代塑料袋作为日常生活中的得力用具，这一方面为LUMA中心设计了无数流动的广告，另一方面也宣传了芬兰人民一貫爱护自然的环保理念。

（责任编辑   郭向和）