智能隔离柱的设计制作及其教学应用

◎山东省胶州市瑞华实验小学 崔维贞

为了激发学生的创新思维，培养创新能力，很多学校开设了发明创造校本课程。但在实际授课过程中，因为缺少教具、学具的配合，教学效率并不高。于是，我设计制作了教具作品——智能隔离柱，用于演示创新过程，辅助教学。

一、创意来源

小区或公共场所的停车场内通常会安装一些隔离柱，它们的作用是对机动车进行隔离，阻止机动车进入特殊的区域。传统隔离柱是一个刚性的柱子，功能单一，不能进行主动告警。在照明不佳的情况下，某些无倒车辅助设施的机动车容易碰撞隔离柱，造成损毁。

二、方案设计

针对传统隔离柱的弊端，智能隔离柱应具备两个功能：在柱体上安装接近传感器和声光报警器，当车辆过于靠近隔离柱时，隔离柱能主动告警，从而避免碰撞；柱体使用柔性材料或与地面柔性连接，具备缓冲功能，即使发生碰撞也能减轻损坏程度。

缺点列举法和组合发明法是最常用的两种发明技法。

缺点列举法就是找出现有物品的缺点并加以改进，制作出更方便实用的物品。智能隔离柱就是针对传统隔离柱无主动告警、无碰撞缓冲的缺点进行改进。

组合发明法是将几个物品组合在一起，或是选取几个物品的某些部分重新进行组合，从而获得一件新的多功能物品。智能隔离柱就是把传统隔离柱与接近传感器、声光报警器等组合在一起，实现主动告警的功能。

三、模型制作

1.截取一块木板和一段PVC 管分别作为底座和隔离柱的柱体，将4 根弹簧的上端固定在管柱内壁，适当拉长后将其下端固定在底座上，这样就将柱体柔性固定在了底座上，如图1。

2.根据警示灯、接近传感器、声光报警器的尺寸，在柱体的中上端钻3个小孔，把3 个电子元器件安装在柱体上，如图2。

图2

3.把一块小型蓄电池放在柱体内部的托架上，在柱体顶端固定一块小型光伏板，并嵌装一个电源开关。

4.将电源、开关、电子元器件的电路连接起来，把多余的导线收进柱体。

5.打印作品名称贴、功能介绍贴，将其粘贴在底座和柱体上。在柱体上粘贴红白相间的反光贴纸，既美观又能起到警示作用。如图3。

图3

至此，用于演示创新技法和过程的教具——智能隔离柱就完成了。

创新作品要善于运用“声光电磁”，添加必要且醒目的说明文字，使演示过程生动形象、一目了然。智能隔离柱既能闪光和发出声音，又贴有醒目的说明文字，提高了作品演示时的观赏性，能帮助学生快速理解作品。

四、功能验证

1.打开电源开关，用玩具车慢慢靠近柱体。当距离柱体约20厘米时，声光报警器就会闪光并发出“滴滴”的声音，如图4。

图4

2.玩具车用力撞击柱体，柱体受到冲击后向一侧倾斜，如图5。移动玩具车，柱体在弹簧的作用下迅速恢复直立状态。

图5

若在柱体上加装一个与警示灯相连的光控开关，在演示时挡住感光探头，警示灯就会自动点亮，在黑暗的环境中起到照明、警示的作用。

发明创造的步骤一般为：创意来源—方案设计—模型制作—功能验证—改进完善—推广应用等。通过智能隔离柱这项具体的发明实例，学生对发明创造步骤的理解进一步加深。

人们的需要是发明创造的起点。只要留心观察身边的事物，开动脑筋思考，大量创新的“火花”就会从你的头脑里蹦出来。一起行动吧！下一个小小发明家就是你！