“由不喝水引发的智慧”项目案例

修雅平

（山东大学附属中学 山东济南 250012）

一、项目简介

项目主题：儿童智能水壶的设计；适用年级：5-6年级学生；参与人数：18人，分6个小组；所需时间：10周。

二、项目背景

青少年正处在身体生长非常重要的时期，但往往对喝水不感兴趣，水分得不到及时的补充，而引起各种健康问题，比如咽部红肿、疼痛、发炎、咳嗽等症状。创新项目小组的老师带领学生针对出现的这些问题而进行解决方案的研究，最终讨论决定实现一款督促学生喝水的智能水壶，能达到喝水量一旦不足即可提醒喝水的效果。

三、项目目标

设计一款具有提醒功能的儿童智能水壶。利用信息技术、科学、工程、艺术等多学科知识解决学生不爱喝水的问题，体验知识与生活的联系。

（一）学科目标

▲信息技术：了解物联网的相关知识；掌握单片机的基本原理；学会使用3Done设计水壶造型；掌握Arduino的编程与应用。

▲科学：知道水对人体的影响。

▲艺术：会设计水壶3D外观造型，灯光颜色进行设置。

▲工程：能对程控电路进行设计。

（二）核心素养

▲审美情趣：通过设计水壶造型，培养感知、欣赏、评价美的意识和能力。

▲批判性思维：在调试水壶过程中，能多角度、辩证地分析问题并能做出调整方案。

▲勇于探究：能不断探索、积极寻求水壶具有提醒功能的解决方法。

▲信息意识：通过学习物联网，能主动去适应社会化信息发展趋势；能对项目进行市场调研与分析，提升信息收集和处理的基本素养。

▲问题解决：能根据学生不爱喝水的真实情景提出问题，并能制定合理的解决方案。

▲技术运用能力：具有工程思维，能将水壶提醒喝水的创意和方案转化为有形物品。

四、项目规划

利用Arduino的强大数控功能设计出适合本项目的电路，并实现程序控制；根据解决方案设计出水壶的基本模型，利用3D打印进行实现。喝水的提醒方式为声音和灯光两种。

五、项目流程

（一）第一阶段项目启动

头脑风暴，集结问题。项目伊始，同学们针对“青少年不爱喝水”的问题分小组进行头脑风暴，老师鼓励学生自由、异想天开的想法，尽可能多的提方案。有的学生想用水壶作为载体，让水壶实现声音提醒功能；有的学生想让水壶实现灯光提醒功能，这样即使上课也不影响大家；有的学生想让水壶实现显示功能，能显示多长时间没有喝水了；有的学生想让水壶实现净化和温度功能……学生们根据实施可行度将他们的各种想法进行综合考量，集结了一些可操作性的建议，逐步提炼出了一个以解决“如何让水壶提醒喝水”为核心问题的儿童智能水壶设计思路。

（二）第二阶段：项目实施

①小组分工，制定小组契约。根据学生的意愿来进行分组，然后适当调整，当学生提交他们合作伙伴时，老师进行权衡，确保每组具备做项目的综合能力。然后建立小组契约。

②运用工具，展开项目设计。◆学生列出“知道/需要知道”清单。项目小组成员首先列出已经知道的与项目驱动问题有关的信息，然后再列出大家认为要解决问题和要知道的信息。老师会为学生提供他们在探索各种知识以及将这些知识应用到实际的过程中所需的资源。◆针对“需要知道”清单，进行探究性学习。◆根据解决方案设计出基本模型，利用3D打印进行实现，经多次设计与磨合，定下智能水壶的基本框架。◆后期完善，小组交叉合作。

（三）第三阶段：项目展示

利用Arduino的强大数控功能设计出适合本项目的电路，并实现程序控制，经实践智能水壶电路工作正常。

（四）第四阶段：用户意向调研

作品成型后，组员们开展了对本项目作品的市场调研，经过近两周的调研后，得到的用户反馈比较理想，也有不少用户反馈实用的建议。

（五）第五阶段：产品市场分析

①市场前景：这款儿童智能水壶的受众是3-18岁未成年儿童。产品分为线上销售和线下销售配合。线上销售以淘宝、京东为主，线下销售可以是超市的儿童用品区、步行街、学校门口、婴幼儿用品连锁店，儿童医院超市等。

②产品趋势：根据个人喜好显示不同的声音奖励，也可以私人定制。外壳可以进行最佳手感舒适度设计。

③需要改进：外观设计需再次斟酌，使其进入市场有足够吸引力；功能单一，可增加更多互动效果。

④与同类产品比较：市面上的智能水壶在实用性和使用性上的设计居多，注重考量水壶的储水量，有一些保温、保冷的水壶。我们设计的智能儿童水壶可以在综合传统样式的水壶基础上考虑到儿童喝水的乐趣，为增进互动式体验而设立实实在在看得到的奖励效应，从而使儿童养成良好的喝水习惯。

（六）第六阶段：项目评价及反思

为提高学生个体综合能力、学生参与度和体验感，通过系列评价表，评价学生在项目实施前，项目实施中和项目实施后的整体表现。

六、教师反思

项目式学习必须是让学生感觉到这个项目真实有用，对社会有所贡献，社会对他们有所反馈的。本案例从学生本身的真实需要出发，以现实问题为载体，给学生搭建一个学习、探究合作的平台，让学生能“学以致用”。项目学习应用真实环境实践更有利于学生批判性思维的发展，激发更多创新想法，无论是纠正错误还是创新改进，每一次突破都让学生们解决问题的能力得到一次提升。