中小学物联网STEAM创客空间解决方案

       一、概述
     （一）什么是创客
       “创客”一词来源于英文单词“Maker”，是指出于兴趣与爱好，热衷实践和创造，善于挖掘新技术和跨界合作，倡导创新和行动，乐于知识分享和思想交流的人群。创客们乐于在现有的资源下利用新技术以及数字化工具创造出新的物品，并在其中融入技术或艺术元素。
        创客文化是一种生活方式，不满足现状，想要动手去改变，愿意把自己的想法身体力行实现出来，很多东西都是从兴趣入手，会去探究，发现不好的地方，把解决方法做出来，这个过程中可能会有很多的创新。随着2015年政府工作报告首次提到“创客”一词，创客文化在国内迅速传播，2016年政府报告再提“工匠精神”更是对创客运动在中国的发展起到推波助澜的作用。

   （二）校园创客空间
     校园创客空间是一种开放式创新实验室，用于培养学生的创新能力和自我管理能力，把新奇的创意想法变为现实，创造出来，并分享新鲜富有创意的技术和理念，普及创客思想的新型实验室。
   （三）中小学物联网分析
      1.物联网产业链的需求
      1.1 目前中小学教育现状分析
       物联网现在已经走入千家万户，数据显示，2017年全球物联网市场规模将达到4500亿美元，物联网产业发展前景广阔。未来十年，随着物联网技术的逐步成熟与广泛应用，社会生产、生活的智能化程度将得到不断提高。如智能家居、智能安防、智慧交通、智慧医疗、智能电网、智慧物流、智慧环保、智慧农业等。孩子们作为祖国的未来，普及物联网知识是势在必行的事情。
       中小学物联网课程是以培养学生科学素养为宗旨的科学启蒙课程。要把中小学生培养成具有科学素养的国民，是一个长期的任务。然而，早期的科学教育将对一个人的科学素养的形成具有决定性的作用。但是中小学教育以学科知识为结构，以内在知识点为主线进行教学。那就涉及很多抽象的理论知识，中小学生普遍难以理解。并且在实验教学过程中老师往往设定统一实验项目，进行实验方法的也是固定不变的模式。评价实验的标准是能否正确操作实验，实验是否获得设定的目的，在这样的教学下，学生实验方法的科学性能得到基本的保证，但是也使学生形成了固定的思维和想法，让孩子失去了思维的创造多变性，并且孩子的兴趣和探索精神也没有得到开发。

       1.2中小学物联网教育的意义
       在现代信息社会，培养学生的信息素养和技术素养已经成为国家教育改革的主流取向，而中小学的物联网教育综合了计算机、机械、电子、通讯、控制、声、光、电、磁等多个学科领域的知识和技能，学生通过查阅并学习物联网知识、亲手组装机器人、调试传感器、设计并编写程序、完成任务等活动，可以进行大量的信息活动和技术锻炼，从而有效的提高了信息素养和技术素养。中小学物联网教育对激发学生的创造欲望，培养学生的创新精神，强化学生的手脑并用，发展学生的实践能力，改善学生的学习方式，促进学生的终身学习有着重要意义。

       2. 中小学物联网教育理念
       以美国工程院士、麻省理工学院教授 Eward Crawley 创立的CDIO培养模式为基础，以产品研发到产品运行的生命周期为载体，以诱导的方式，让学生由被动的学习，转化为主动的学习。
课程结构体系分为：认知篇-基础学习篇-基础作品制作篇—进阶作品制作篇-知识拓展篇
课程内容体系：背景引入（引发兴趣）—基础项目学习（思维接受）—深入讲解（原理理解）—扩散思维（发挥想象）—同类项目制作学习（模仿）—总结（知识加深）

       3. 中小学物联网教育特点
       领引全国物联网教育在中小学及普教领域的普及，让孩子的学习插上智慧和快乐的翅膀，动起手来，实现梦想，创造未来。

       二、建设目标
    （一）建设目标
1.玩中培养的能力
在玩中培养孩子的思维和专注能力。
在玩中培养孩子的模仿与创造能力。
在玩中培养孩子融入团队和积极人际关系。
在玩中培养孩子运用物联网全新科技能力
在玩中培养孩子快速获取知识和信息能力
在玩中培养孩子的自主学习能力

2.玩中培养的兴趣爱好
爱学习、爱思考、爱发明、爱合作

孩子们在积极快乐的探索

（二）建成后达到的技术水平
建成的物联网专业实验室的技术水平将在中小学同类领域、同类研究条件下处于领先地位。
（1）具有传感器采样、设备控制、嵌入式开发、无线传感器网络组网等基本应用开发培养的能力，可进行物联网应用模拟实验；
（2）具有支撑学生自己动手，搭建物联网应用环境的能力，激发创新精神；
（3）具有培养学生对实际物联网应用项目的整体把握的能力；
（4）并为学生以后的大学生活和工作打下了坚实的基础，成为工程师世界的敲门砖。

（三）建成后的预期效果
  1.基础教学与课程实验的支持
学习可持续性：Arduino应用范围广泛，资料开源，全球有大量爱好者和发烧友，以及大量的制作实例，为学生以后的大学生活和工作打下了坚实的基础。
通过基于无线zigbee的物联网感知系统可以组建无线传感网络，可以形成物物相连，相互感知的物联网系统。
  2.项目实践与学科竞赛的支持
支撑学科竞赛：每个人都有成为发明家、科学家、艺术家和演说家的梦想，为让每一个有梦想的人提供一个展示自己的机会，让每一个有梦想的人能在“挑战中成长”，为此拉斯维加斯3499进入网站利用自己的科技平台，做学生们参加各种大赛的坚强后盾，成就他们的梦想，放飞他们的希望。

三、创客空间建设方案
（一）创客空间总体布局

   1.创客空间总览图
完整的创客空间实验室主要由教学区、操作区、作品展示区、加工台、电子元器件储存区、储物柜和交流讨论区组成。
根据学校实验室大小以及实际规划的不同面积和大小对创客空间进行了不同的设计和规划。

泛太创客实验室效果图一(参考)

泛太创客实验室效果图二(参考)

      学生活动操作平台，配置桌椅，可以定制，也可以使用普通的课桌。宽阔的课桌和舒适的座椅，将会有更好的制作体验。

2.2作品展示区

    创客实验室会产生非常多优秀的学生作品，我们要让跟多的人看到他们的成果，鼓励和激发学生创造的思维。所以我们需要一个很酷的展示区。展示区的职能不仅可以存放学生的作品，还可以存放一些有趣味性，较高技术含量的作品，来引导学生发散思维，激发兴趣。

2.3器材收纳区

     创客实验室的器材管理，将会是学校面临的一大难题。我们要制定一套合理的管理办法，来解决我们硬件资源在使用时出现的问题。所以，我们需要一个合理的收纳区域，来帮助我们解决这样的问题。

2.4多媒体交流区

     创客实验室的网络功能，是我们加入网络共享平台的窗口。我们不仅可以完成自身的基本需求，如课堂教学，编程，查阅资料等；还可以与其他创客分享作品和交流经验。

  7.课程体系