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摘 要:阳光小学创客小社团开展“arduino开源机器人体验”课题研究已有两年,成员们通过大量的体验和实操联系,充分掌握了arduino开源机器人使用原理,并在课程中自发创新了很多有趣的新作品;更在老师的带领和指导下完成了学校《arduino开源机器人体验》校本课程手册的汇编,可以让更多的小伙伴们见证我们的成长,跟随我们的成长步伐走进“arduino开源机器人体验”的学习中。并从中找到快乐和锻炼。
关键词:防近视智能装置;设计研究
一、问题的提出与研究目的
(一)问题的提出
在上课的过程中,我们发现越来越多的同学开始带上了眼镜来上课。通过了解,知道很多同学戴眼镜是因为开始出现了近视的现象。我们在思考是什么原因导致了近视?有什么方法可以预防近视呢?于是,我们决定研究近视的原因并制作出能防止近视的装置。
(二)研究目的
同學越来越多近视的出现,往往是一些不好的习惯导致的。为此,我们决定通过调查之后,设计“防近视智能装置”,来提醒同学们纠正问题,降低近视的出现。
二、提出假设
在家里学习用眼过程中,提醒用眼的环境并可以改变亮度的台灯,改善用眼环境;久坐提醒器,提醒在学习中的同学能够注意学习时间并及时休息。
三、研究的方法和过程
(一)研究的方法
1.文献资料法
查阅目前全国小学近视的情况与分析,研究造成近视的几个主要原因:
(1)用眼环境不合适,过亮或者过暗。
(2)学习或者看电视的坐姿不对。
(3)长时间用眼,导致用眼疲劳。
2.采访调查法
(1)采访有近视的同学,询问他们平时的用眼情况。发现他们从来没有关注过他们的用眼环境是不是合适的亮度,一般只是开了灯或者在比较暗的情况下用眼;用眼时长一般连续使用1小时以上,眼睛没有得到充分的休息。
(2)与老师交流,了解最佳用眼环境和用眼时长的一些基本信息,并把想法和老师交流。
3.实验法
使用传感器,调节我们的最佳用眼环境,制作一个智能的台灯;使用超声波制作能够检测时长的久坐提醒器。
(二)研究过程
1.材料准备阶段
制作这两个智能装置的材料我们选用学习过的Arduino和相应的传感器,有超声波,LCD显示屏,LED灯,蜂鸣器,角度传感器。
2.研究制作阶段
我们设计“智能台灯”小组有两个制作方案:(1)使用光线传感器,根据周围光线的强弱达到控制LED灯的亮度;(2)使用角度传感器控制LED的亮度。经过讨论之后,我们决定将两个方案的方式合并在一起,第一个方案中的光线传感器来判定周边的环境是否合适,如果不合适则LED红灯亮起,通过角度传感器调节到合适的亮度;如果合适,则不亮灯,表示目前的环境亮度适合用眼的亮度,硬件连接图如下图所示:
我们设计“久坐提醒器”作为一个放置在桌子前方的一个装置,在有人坐下的时候能够检测并开始计时,LCD屏显示相应的时间,当达到一定时间的时候,蜂鸣器会响起,需要离开位置声音关闭;如果我们只是离开了一下就坐会,蜂鸣器会继续响起,只有离开的时间较长时才会重新计算时间,并显示休息的时间与上次久坐的时间,硬件连接图如下:
3.制作实物,成品展示
第一步,我们通过绘图软件设计台灯的形状与大小,借用老师的激光切割机进行模型的切割,在制作的过程中,我们制作的模型由于太高,导致摆动的幅度比较大,而且有折断的危险。这时候老师提醒可以使用“工”字形的结构作为支撑。
第二步,我们设计完台灯的时候发现要用来设计“久坐提醒器“比较困难,所以我们选择了使用积木的形式来搭建这个装置。
第三步,制作完实物之后,我们开始进行编程,我们先确定好需要达到的效果,一步一步的编程调试来达到预期的目标。
四、研究结果及其分析
我们设计“智能台灯”和“久坐提醒器”这两个装置的制作并不复杂,在使用过程中,对改正一些容易造成近视的习惯是有用处的,如在使用台灯的时候能够知道自己是否处在合适的环境当中,并调节亮度;能够避免长时间坐在位置上而没有活动。
五、讨论或反思
我们在选择“防近视智能装置设计研究”这个课题研究时,充分发挥了全体小组成员的聪明才智。小组成员自从提出问题之后,向老师学习调研方法,采集数据,分析数据,最后总结讨论,确保我们的研究是有价值的,可行的,有意义的。在这个过程中,我们发现在生活中细节影响了我们的健康,也是我们没有去注意的一个问题。
在整个研究过程中,我们小组成员中在整理原因和想办法解决问题的过程中,发现一个“久坐提醒器”的研究还不足以解决这个问题,于是多加了一个“智能台灯”的制作。
在制作完成之后,我们又试验了他们的功能,来确保制作的“防近视智能装置”是能够合理使用的。最终我们还发现了一个缺点,当两个装置放在桌面上时,会占据大面积的位置,如果将两个装置合二为一的话,才是能够给大家使用的一个装置。
六、结论
本研究通过发现容易造成近视的几个原因,通过制作智能设备来帮助形成良好的用眼习惯。用眼疲劳和用眼环境的问题,我们通过制作两个“防近视智能装置”来解决。“智能台灯”有效的解决了我们用眼环境过亮或者过暗的问题,相比见到过的调节亮度的台灯并不会提醒使用者,此装置做到了提醒使用者调节亮度,让用眼环境处于舒适的状态;“久坐提醒器”解决了我们容易出现用眼疲劳的问题,固定的休息时间,能让我们的眼睛和身体其他的功能得到充分的休息,使我们能够高效的学习。
七、反思体会
(一)学生篇
田茂怡:我是本次小课题研究小组的组长,这种课题研究的学习方式还是第一次体验。在这次的小课题研究活动中,我学习到了课堂中没有学习到的知识和方法。首先是合作的重要性,作为一个小组长,需要有合理的分工。其次是方法的重要性,在这次小课题中,我们需要获取量的信息来确保我们这次研究是真实的,有意义的,不能只在小组讨论中得出结果。最后在整个研究过程中,运用到了很多知识,这些知识都是以前接触过的,但是放在一起使用发现有不一样的使用效果。
徐是荃:在这次的制作过程中,我是技术的担当。一开始的时候,我认为自己一个人就能够完成设计的过程。设计的过程并不顺利,经常会遇到较难的问题时,直接请教老师,寻求帮助,老师却让我先回去进行小组讨论,实在没有解决的办法再请教老师。事实证明,团队的作用是很大的,其他的成员都给了我很大的帮助。
周逸凡:我们制作了两个装置,一个的编程比较简单,一个比较难。台灯的编程大家讨论得出目标之后还是比较容易实现的。“久坐提醒器”虽然我们的功能和目标都是明确的,但是还是编写不出来。
杨帆:结构的拼搭让我感受到学习机器人并不只是用来玩的,还能做出有意义的东西出来。搭建的过程失误了好多次,消耗了好多时间。虽然我是负责搭建的,不过还是参与了编程的部分,学习到了新知识。
李沛恩:经过老师的提醒,我和组员一起分析,功能一点点的实现。最大的感受是,在遇到比较复杂的问题是,要像这次编程一样,一步步的实现达到最终效果。
(二)指导老师篇
麦澄:本次小课题研究,采用了PBL的学习方法。这是一个以学生为中心的学习方法,在不断的引导中,将学生的精力发挥到最大。在整个课题的研究过程中,看到了学生们每次上课都有飞跃的进步。
首先,培养小组成员之间需要能够进行有效的合作,在整个团队中,每个人都需要发挥出自己的长处,才能够让整个进度能够快速的往前走。其次是培养了学生开始有多维度思考问题的能力,不再是一开始的闭门造车,懂得从各方面去探索,实践,选择可行的方案。然后培养学生尽可能的利用现有的资源和方法达成自己的目标。最后培养学生反思的习惯,总结反思的过程,能够让学生有更大的进步。
关键词:防近视智能装置;设计研究
一、问题的提出与研究目的
(一)问题的提出
在上课的过程中,我们发现越来越多的同学开始带上了眼镜来上课。通过了解,知道很多同学戴眼镜是因为开始出现了近视的现象。我们在思考是什么原因导致了近视?有什么方法可以预防近视呢?于是,我们决定研究近视的原因并制作出能防止近视的装置。
(二)研究目的
同學越来越多近视的出现,往往是一些不好的习惯导致的。为此,我们决定通过调查之后,设计“防近视智能装置”,来提醒同学们纠正问题,降低近视的出现。
二、提出假设
在家里学习用眼过程中,提醒用眼的环境并可以改变亮度的台灯,改善用眼环境;久坐提醒器,提醒在学习中的同学能够注意学习时间并及时休息。
三、研究的方法和过程
(一)研究的方法
1.文献资料法
查阅目前全国小学近视的情况与分析,研究造成近视的几个主要原因:
(1)用眼环境不合适,过亮或者过暗。
(2)学习或者看电视的坐姿不对。
(3)长时间用眼,导致用眼疲劳。
2.采访调查法
(1)采访有近视的同学,询问他们平时的用眼情况。发现他们从来没有关注过他们的用眼环境是不是合适的亮度,一般只是开了灯或者在比较暗的情况下用眼;用眼时长一般连续使用1小时以上,眼睛没有得到充分的休息。
(2)与老师交流,了解最佳用眼环境和用眼时长的一些基本信息,并把想法和老师交流。
3.实验法
使用传感器,调节我们的最佳用眼环境,制作一个智能的台灯;使用超声波制作能够检测时长的久坐提醒器。
(二)研究过程
1.材料准备阶段
制作这两个智能装置的材料我们选用学习过的Arduino和相应的传感器,有超声波,LCD显示屏,LED灯,蜂鸣器,角度传感器。
2.研究制作阶段
我们设计“智能台灯”小组有两个制作方案:(1)使用光线传感器,根据周围光线的强弱达到控制LED灯的亮度;(2)使用角度传感器控制LED的亮度。经过讨论之后,我们决定将两个方案的方式合并在一起,第一个方案中的光线传感器来判定周边的环境是否合适,如果不合适则LED红灯亮起,通过角度传感器调节到合适的亮度;如果合适,则不亮灯,表示目前的环境亮度适合用眼的亮度,硬件连接图如下图所示:
我们设计“久坐提醒器”作为一个放置在桌子前方的一个装置,在有人坐下的时候能够检测并开始计时,LCD屏显示相应的时间,当达到一定时间的时候,蜂鸣器会响起,需要离开位置声音关闭;如果我们只是离开了一下就坐会,蜂鸣器会继续响起,只有离开的时间较长时才会重新计算时间,并显示休息的时间与上次久坐的时间,硬件连接图如下:
3.制作实物,成品展示
第一步,我们通过绘图软件设计台灯的形状与大小,借用老师的激光切割机进行模型的切割,在制作的过程中,我们制作的模型由于太高,导致摆动的幅度比较大,而且有折断的危险。这时候老师提醒可以使用“工”字形的结构作为支撑。
第二步,我们设计完台灯的时候发现要用来设计“久坐提醒器“比较困难,所以我们选择了使用积木的形式来搭建这个装置。
第三步,制作完实物之后,我们开始进行编程,我们先确定好需要达到的效果,一步一步的编程调试来达到预期的目标。
四、研究结果及其分析
我们设计“智能台灯”和“久坐提醒器”这两个装置的制作并不复杂,在使用过程中,对改正一些容易造成近视的习惯是有用处的,如在使用台灯的时候能够知道自己是否处在合适的环境当中,并调节亮度;能够避免长时间坐在位置上而没有活动。
五、讨论或反思
我们在选择“防近视智能装置设计研究”这个课题研究时,充分发挥了全体小组成员的聪明才智。小组成员自从提出问题之后,向老师学习调研方法,采集数据,分析数据,最后总结讨论,确保我们的研究是有价值的,可行的,有意义的。在这个过程中,我们发现在生活中细节影响了我们的健康,也是我们没有去注意的一个问题。
在整个研究过程中,我们小组成员中在整理原因和想办法解决问题的过程中,发现一个“久坐提醒器”的研究还不足以解决这个问题,于是多加了一个“智能台灯”的制作。
在制作完成之后,我们又试验了他们的功能,来确保制作的“防近视智能装置”是能够合理使用的。最终我们还发现了一个缺点,当两个装置放在桌面上时,会占据大面积的位置,如果将两个装置合二为一的话,才是能够给大家使用的一个装置。
六、结论
本研究通过发现容易造成近视的几个原因,通过制作智能设备来帮助形成良好的用眼习惯。用眼疲劳和用眼环境的问题,我们通过制作两个“防近视智能装置”来解决。“智能台灯”有效的解决了我们用眼环境过亮或者过暗的问题,相比见到过的调节亮度的台灯并不会提醒使用者,此装置做到了提醒使用者调节亮度,让用眼环境处于舒适的状态;“久坐提醒器”解决了我们容易出现用眼疲劳的问题,固定的休息时间,能让我们的眼睛和身体其他的功能得到充分的休息,使我们能够高效的学习。
七、反思体会
(一)学生篇
田茂怡:我是本次小课题研究小组的组长,这种课题研究的学习方式还是第一次体验。在这次的小课题研究活动中,我学习到了课堂中没有学习到的知识和方法。首先是合作的重要性,作为一个小组长,需要有合理的分工。其次是方法的重要性,在这次小课题中,我们需要获取量的信息来确保我们这次研究是真实的,有意义的,不能只在小组讨论中得出结果。最后在整个研究过程中,运用到了很多知识,这些知识都是以前接触过的,但是放在一起使用发现有不一样的使用效果。
徐是荃:在这次的制作过程中,我是技术的担当。一开始的时候,我认为自己一个人就能够完成设计的过程。设计的过程并不顺利,经常会遇到较难的问题时,直接请教老师,寻求帮助,老师却让我先回去进行小组讨论,实在没有解决的办法再请教老师。事实证明,团队的作用是很大的,其他的成员都给了我很大的帮助。
周逸凡:我们制作了两个装置,一个的编程比较简单,一个比较难。台灯的编程大家讨论得出目标之后还是比较容易实现的。“久坐提醒器”虽然我们的功能和目标都是明确的,但是还是编写不出来。
杨帆:结构的拼搭让我感受到学习机器人并不只是用来玩的,还能做出有意义的东西出来。搭建的过程失误了好多次,消耗了好多时间。虽然我是负责搭建的,不过还是参与了编程的部分,学习到了新知识。
李沛恩:经过老师的提醒,我和组员一起分析,功能一点点的实现。最大的感受是,在遇到比较复杂的问题是,要像这次编程一样,一步步的实现达到最终效果。
(二)指导老师篇
麦澄:本次小课题研究,采用了PBL的学习方法。这是一个以学生为中心的学习方法,在不断的引导中,将学生的精力发挥到最大。在整个课题的研究过程中,看到了学生们每次上课都有飞跃的进步。
首先,培养小组成员之间需要能够进行有效的合作,在整个团队中,每个人都需要发挥出自己的长处,才能够让整个进度能够快速的往前走。其次是培养了学生开始有多维度思考问题的能力,不再是一开始的闭门造车,懂得从各方面去探索,实践,选择可行的方案。然后培养学生尽可能的利用现有的资源和方法达成自己的目标。最后培养学生反思的习惯,总结反思的过程,能够让学生有更大的进步。