STEAM教育理念下的中学物理创意设计活动

文/广州市番禺区市桥侨联中学 佟雪梅

STEAM教育就是集科学、技术、工程、艺术、数学多学科融合的综合教育，它作为一种培养复合型人才的跨学科整合教育模式，对提升学生创新、创造能力具有重要作用与积极意义。本文介绍了LED灯焊接与创作案例、人工智能创意作品案例。

一、LED灯焊接与创作案例

1.摩擦力方向显示器

我们设计了这样一个器材：能够显示鞋底受到的摩擦力方向，同时LED箭头灯亮的器材。可以直观地显示受到向前（或者向后）的摩擦力方向。

2.神奇的臂膀

为了展示液压启动以及杠杆原理的应用。液压控制上下左右可移动的臂膀；在三个关节上分别装上液压装置来操控臂膀的上下左右的移动。并且有箭头灯指示上下移动的方向。利用注射器把机械上下左右移动，操作在麒麟臂外的针管使得麒麟臂旋转或向上或向下移动，操作向上或向下的针管上的按钮可以使麒麟臂上的LED灯向上亮或向下亮，以此来模拟运动信号，真实的运动请以实物为准。

液压控制上下左右移动；在关节上分别装上液压装置来操控臂膀的移动，并且有箭头灯指示上下移动的方向，能够很好地用于展示液压的应用和杠杆的使用。

3.超级英雄之闪烁装备

英雄头上戴着一个蓝色的、方形的、上面有自行焊接的LED灯发光的帽子，其中一套LED灯闪烁，帽子周围有彩色的花纹装饰，象征着荣誉。蓝色的铠甲，铠甲前有隆起的条纹，象征着健壮和强大；背后有自行焊接的LED灯为后面的士兵们照明；超级英雄手上还套着四个蓝色的铠甲代表着所向披靡的力量。超级英雄手上的勇者宝剑，是队员利用扫把、泡沫填充物等废旧用品，根据学生们心目中的英雄武器精心上色并制作而成的。

五彩缤纷的LED灯闪烁的帽子，背后具有艺术感的灯光，设计合理的系列装备，是一件极具创新的英雄的服装。前后LED灯可以用于照明、用于装饰和代表荣耀。而他手上的勇者宝剑是英雄身上具备的勇气与才华的标志。

二、人工智能创意作品案例

1.空调挡风板自动控制器

市面上有热销的空调挡风板，它主要目的是避免空调风对人直吹，但装了挡风板之后，风带出的风盘踞在挡风板附近，不能传输到各处，空调挡风板的周围比较冷，空调就认为“室温”已经降低到所设定的温度，因此就不再制冷了，导致室温偏高。针对这不装挡风板时叫冷，装了挡风板又叫热的情况，设计了空调挡风板自动控制器。

在空调挡风板的一个侧轴上安装舵机，与温度传感器连接。当室温升高达到一定温度时，空调挡风板升起，使冷风吹出，降低室内温度。降低到某一温度下时，挡风板又落下，挡住冷风。

当室温升高达到一定温度时，舵机启动，空调挡风板升起，使冷风吹出，降低室内温度。降低到某一温度下时，舵机反向转动，挡风板又落下，挡住冷风。

2.轮椅导盲器

轮椅导盲器可分为两部分，上面是光线传感器组成的灯光系统，下面是超声波测距仪组成的报警系统。这个装置上的光线传感器，在黑暗之中LED灯会闪烁，可以让行人更明显的注意到盲人，让盲人在黑暗中也能更好的出行，在白天，灯会自动关闭，起到节能的作用。这套灯是由焊接技术拼接成的LED灯群，灯群的形状是一颗六芒星，灯的旁边是一个光线传感器。

轮椅导盲器的核心部分是超声波测距仪，它是由编程技术和电子元件组成的，它能测出前方50厘米的身位。超声波测距仪的下方是按钮，左边的按钮控制关闭，右边的按钮控制开启。遇到障碍物时，轮椅导盲器的蜂鸣器会发出警报，从而起到一个提醒的作用。

3.学校菜园浇水自动报警器

学校菜园需要浇水，学生们每次浇水不知道浇多少，浇水少了不够用，浇水多了对菜不好。因此，设计一个湿度报警器，当湿度达到一定值的时候，由灯光和声音“报警”，学生听到声音或看到灯光，就停止浇水。

浇水自动报警器由湿度传感器和灯光报警器和声音报警器以及芯片和程序组成。湿度传感器检测土壤湿度，当土壤湿度达到一定程度时，就会灯亮声响，自动报警，提醒学生停止浇水。