基于无线发射与接收技术制作紧急呼救仪的实践

1、基于无线发射与接收技术制作紧急呼救仪的实践STEM教育，即基于科学(Science)、技术(Technology)、 工程(Engineering)和数学(Maths)等不同学科，将原本分散的 学科形成一个整体。STEM教育是美国培养科技创新人才的 关键，受到各级政府的高度重视。micro：bit是基于ARM体系的嵌入式系统，由BBC设 计，用于英国的计算机教育。电路板大小为4 cmX5 cm， 拥有1个ARM Cortex-MO处理器，加速度传感器和磁力传 感器，蓝牙通信和USB连接编程能力，由25个LED组成 的显示屏，2个可编程按钮，可以用USB或者外部电池 供电。一、发现问题形成方案S

2、TEM教育在学校的开展，一般是基于真实情境， 引导学生发现问题。在本实践中，先播放学生遇到紧急 事件无法处理的短视频，引发学生讨论如何能预防此类 家长就在不远处，却未及时救助的情况发生。首先，学生通过头脑风暴，以思维导图的形式提出 各种解决方案。经过Arduino及micro：bit等智能硬件比对硬 件大小、是否外接其他传感器、编程难易程度、灵敏度等 各项指标综合考量，学生立刻被micro：bit体积小、自带各类 传感器、内置无线电技术等优势吸引了。尤其方便的是， 一块小小的开发板，用一根USB连接线连接到计算机，烧 录程序的过程就是向U盘存文件，甚至不用安装软件，直 接打开Makecode官

3、网就可以开始编程。其次，大部分学生采纳了一键呼救方案，即学生携 带一块呼救板，家长携带一块接收板，利用无线发射与 接收技术实现短距离、低功耗通信。最后，确定方案后，学生选择材料，列出材料清 单，结合学校和学生个人情况，尽可能选择节能环保材 料或自制材料。二，知识储备建立模型目前STEM教育课程主要是学校选修课或社团课， 一般不会直接取代某门常规课程，毕竟它的知识系统性 较弱，开设该课程的目的是为了培养学生的综合素养和 创造能力。所以在着手制订项目时，由学生选择合适的 硬件，再学习硬件基本知识。教师现场演示操作要点， 并将做好的微课发送给学生，以便不明白的学生反复观 摩，不断学习。需要注意的是，

4、本项目在组建团队时，两到三人 为一个小团队，第一轮研发测试呼救板，教师手持接收 板进行反馈；第二轮根据呼救板研发接收板，教师手持 呼救板进行反馈；第三轮将两个小团队组合为一个大团 队，自行测试，进行阶段性大团队自评、互评及师评。1.制作呼救板首先，将呼救板无线组别设置在某个通道内，例 如，设置组为1,再确认按下按钮A比较危险，显示图 标“X”；按下按钮B比较安全，显示图标编 程界面如图1所示，课堂现场如图2所示。图1图22制作接收板接收板必须和呼救板设置组在一个通道内，即呼 救板设置在一组，接收板也必须在一组，否则二者无法 通信。在接收板收到数据的瞬间，立刻做出智能判断： 如果接收到数据0,比

5、较危险，显示图标“X”；如果 接收到数据1,比较安全，显示图标“广。程序如图 3所示。图33制作产品原型学完新知识，立刻将解决方案物化，根据情境， 不断调整，运用新学的知识，调用各学科知识及以往经 验，完成发射板与接收板的编程设计制作，填写测试记 录表，创新创意最佳触发与接收方式，形成整个产品的 技术核心设计。三、测试数据验证方案本课基于生活中的问题，产生需求，提出紧急呼救 仪的设计，依据思维始于问题的心理学原理，进行头脑 风暴，设计紧急呼救仪；运用编程制作、应用“紧急呼 救仪”。此时，micro：bit开发板仅仅是一个技术载体， 通过基础的数学知识，外显的技术、工程一条明线，隐 含着科学及人

6、文素养这条暗线，潜移默化地培养学生的 核心素养及科技创新能力。学生能够利用学到的知识，立即测试数据（三次以 上），用数据验证此预设方案是否可行，这样能够帮助 学生更好地理解相应课程内容的应用价值，进而提升学 生的学习动机，激发学习热情。另外，能够使学生更好 地领悟到作品应用的场合，感受到信息技术的魅力及 其与日常生活的紧密联系，从而使学生更加热爱和享 受生活。在教学中，教师尽量设置具有强大吸引力的情境 导入，从而提高学生的学习积极性。通过情境表演的方 式召开产品发布会（戏剧手法夸张地表达产品的重要性 及优势），极大地激发了学生的学习热情，开拓了学生 的思维。情境表演就是再次在全班的见证下，验证

7、团队方案 是否可行。故我校的STEM课程在每次项目过程中，都 邀请学生对自己的作品或产品进行脱稿讲解，听取学生 的质疑申辩，让每位学生都有机会表达自己的想法，形 成自己的理念及正确的价值观。通过这种完成作品并验证、现场答辩的方式，使 学生能够为了维护自己产品立场，充分准备辩词，认真 学习课程知识点，多次熟练技能操作过程；因为需要提 问，学生也要充分熟悉各个环节，还有一部分学生， 受到课堂启发，转而在课后发明各类产品或装置，并 申请国家专利，目前我校已经有4名学生获得了国家专 利证书。优化改进分享推广测试验证方案后，根据答辩方向，不断改进紧急呼 救仪方案、优化产品，螺旋上升地进行产品迭代升级。1

8、程序优化本次实践，很多学生情急之下，不好分辨哪个是 A键？哪个是B键？所以程序可以改成当按下A键或B键 都发出求救信号；同时，受到谚语“没有消息就是好消 息”的启发，决定没有危险不发送信号。制作呼救板、接收板的程序分别如图4、图5所示。图4图52产品优化（1）防水问题设计电子产品需要考虑防水问题，所以，很多学生 想到了使用透明防水袋解决问题。（2）艺术性3D打印选修班的学生提议产品要美观，有艺术性， 可以用3D建模软件设计各种类型的外壳，如手环、指 环、臂环、胸牌、耳扣等，不仅美观，还可以让其成为 多功能的智能穿戴设备，使得产品的生命周期更长。3分享推广产品原型完成后，倡导学生反思，复盘整个项目过 程，进行全方案文字、图片等详细过程的分享，并将自 己团队的micro：bit作品及产品在互联网上发布并推广， 扩大关注面，也期望得到更多反馈和支持，打破校园壁 垒，跨校甚至跨区域、跨国交流，不断结对前行，形成 更强的团队凝聚力，甚至众筹产品，满足更多人便捷、 高效的生活需求。在此过程中，教师帮助学生利用自己所学的知识、 思维方式、模型等进行创作，同时注重学生创新人格的 培养。通过STEM课程的学习，学生不仅提升自身的信 息素养、科技素养、人文素养，还以专题学习、兴趣课 程、拓展应用等形式开展教育活动，从而满足自身对