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中小學物聯網STEAM創客空間解決方案

       一、概述
     （一）什么是創客
       “創客”一詞來源于英文單詞“Maker”，是指出于興趣與愛好，熱衷實踐和創造，善于挖掘新技術和跨界合作，倡導創新和行動，樂于知識分享和思想交流的人群。創客們樂于在現有的資源下利用新技術以及數字化工具創造出新的物品，并在其中融入技術或藝術元素。
        創客文化是一種生活方式，不滿足現狀，想要動手去改變，愿意把自己的想法身體力行實現出來，很多東西都是從興趣入手，會去探究，發現不好的地方，把解決方法做出來，這個過程中可能會有很多的創新。隨著2015年政府工作報告首次提到“創客”一詞，創客文化在國內迅速傳播，2016年政府報告再提“工匠精神”更是對創客運動在中國的發展起到推波助瀾的作用。

   （二）校園創客空間
     校園創客空間是一種開放式創新實驗室，用于培養學生的創新能力和自我管理能力，把新奇的創意想法變為現實，創造出來，并分享新鮮富有創意的技術和理念，普及創客思想的新型實驗室。
   （三）中小學物聯網分析
      1.物聯網產業鏈的需求
      1.1 目前中小學教育現狀分析
       物聯網現在已經走入千家萬戶，數據顯示，2017年全球物聯網市場規模將達到4500億美元，物聯網產業發展前景廣闊。未來十年，隨著物聯網技術的逐步成熟與廣泛應用，社會生產、生活的智能化程度將得到不斷提高。如智能家居、智能安防、智慧交通、智慧醫療、智能電網、智慧物流、智慧環保、智慧農業等。孩子們作為祖國的未來，普及物聯網知識是勢在必行的事情。
       中小學物聯網課程是以培養學生科學素養為宗旨的科學啟蒙課程。要把中小學生培養成具有科學素養的國民，是一個長期的任務。然而，早期的科學教育將對一個人的科學素養的形成具有決定性的作用。但是中小學教育以學科知識為結構，以內在知識點為主線進行教學。那就涉及很多抽象的理論知識，中小學生普遍難以理解。并且在實驗教學過程中老師往往設定統一實驗項目，進行實驗方法的也是固定不變的模式。評價實驗的標準是能否正確操作實驗，實驗是否獲得設定的目的，在這樣的教學下，學生實驗方法的科學性能得到基本的保證，但是也使學生形成了固定的思維和想法，讓孩子失去了思維的創造多變性，并且孩子的興趣和探索精神也沒有得到開發。

       1.2中小學物聯網教育的意義
       在現代信息社會，培養學生的信息素養和技術素養已經成為國家教育改革的主流取向，而中小學的物聯網教育綜合了計算機、機械、電子、通訊、控制、聲、光、電、磁等多個學科領域的知識和技能，學生通過查閱并學習物聯網知識、親手組裝機器人、調試傳感器、設計并編寫程序、完成任務等活動，可以進行大量的信息活動和技術鍛煉，從而有效的提高了信息素養和技術素養。中小學物聯網教育對激發學生的創造欲望，培養學生的創新精神，強化學生的手腦并用，發展學生的實踐能力，改善學生的學習方式，促進學生的終身學習有著重要意義。

       2. 中小學物聯網教育理念
       以美國工程院士、麻省理工學院教授 Eward Crawley 創立的CDIO培養模式為基礎，以產品研發到產品運行的生命周期為載體，以誘導的方式，讓學生由被動的學習，轉化為主動的學習。
課程結構體系分為：認知篇-基礎學習篇-基礎作品制作篇—進階作品制作篇-知識拓展篇
課程內容體系：背景引入（引發興趣）—基礎項目學習（思維接受）—深入講解（原理理解）—擴散思維（發揮想象）—同類項目制作學習（模仿）—總結（知識加深）

       3. 中小學物聯網教育特點
       領引全國物聯網教育在中小學及普教領域的普及，讓孩子的學習插上智慧和快樂的翅膀，動起手來，實現夢想，創造未來。

       二、建設目標
    （一）建設目標
1.玩中培養的能力
?在玩中培養孩子的思維和專注能力。
?在玩中培養孩子的模仿與創造能力。
?在玩中培養孩子融入團隊和積極人際關系。
?在玩中培養孩子運用物聯網全新科技能力
?在玩中培養孩子快速獲取知識和信息能力
?在玩中培養孩子的自主學習能力

2.玩中培養的興趣愛好
?愛學習、愛思考、愛發明、愛合作

孩子們在積極快樂的探索

（二）建成后達到的技術水平
建成的物聯網專業實驗室的技術水平將在中小學同類領域、同類研究條件下處于領先地位。
（1）具有傳感器采樣、設備控制、嵌入式開發、無線傳感器網絡組網等基本應用開發培養的能力，可進行物聯網應用模擬實驗；
（2）具有支撐學生自己動手，搭建物聯網應用環境的能力，激發創新精神；
（3）具有培養學生對實際物聯網應用項目的整體把握的能力；
（4）并為學生以后的大學生活和工作打下了堅實的基礎，成為工程師世界的敲門磚。

（三）建成后的預期效果
  1.基礎教學與課程實驗的支持
?學習可持續性：Arduino應用范圍廣泛，資料開源，全球有大量愛好者和發燒友，以及大量的制作實例，為學生以后的大學生活和工作打下了堅實的基礎。
?通過基于無線zigbee的物聯網感知系統可以組建無線傳感網絡，可以形成物物相連，相互感知的物聯網系統。
  2.項目實踐與學科競賽的支持
支撐學科競賽：每個人都有成為發明家、科學家、藝術家和演說家的夢想，為讓每一個有夢想的人提供一個展示自己的機會，讓每一個有夢想的人能在“挑戰中成長”，為此無錫泛太科技有限公司利用自己的科技平臺，做學生們參加各種大賽的堅強后盾，成就他們的夢想，放飛他們的希望。

三、創客空間建設方案
（一）創客空間總體布局

   1.創客空間總覽圖
完整的創客空間實驗室主要由教學區、操作區、作品展示區、加工臺、電子元器件儲存區、儲物柜和交流討論區組成。
根據學校實驗室大小以及實際規劃的不同面積和大小對創客空間進行了不同的設計和規劃。

泛太創客實驗室效果圖一(參考)

泛太創客實驗室效果圖二(參考)

      學生活動操作平臺，配置桌椅，可以定制，也可以使用普通的課桌。寬闊的課桌和舒適的座椅，將會有更好的制作體驗。

2.2作品展示區

    創客實驗室會產生非常多優秀的學生作品，我們要讓跟多的人看到他們的成果，鼓勵和激發學生創造的思維。所以我們需要一個很酷的展示區。展示區的職能不僅可以存放學生的作品，還可以存放一些有趣味性，較高技術含量的作品，來引導學生發散思維，激發興趣。

2.3器材收納區

     創客實驗室的器材管理，將會是學校面臨的一大難題。我們要制定一套合理的管理辦法，來解決我們硬件資源在使用時出現的問題。所以，我們需要一個合理的收納區域，來幫助我們解決這樣的問題。

2.4多媒體交流區

     創客實驗室的網絡功能，是我們加入網絡共享平臺的窗口。我們不僅可以完成自身的基本需求，如課堂教學，編程，查閱資料等；還可以與其他創客分享作品和交流經驗。

  7.課程體系