arduinowifi小车在青少年科技活动中的运用研究

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1、ArduinoWiFi小车在青少年科技活动中的运用研究　　摘要结合青少科技活动开展的目的和意义，提出在青少年科技活动中应用ArduinoWiFi小车。首先对小车的来源构造与技术核心进行阐述，然后列举在青少年科技活动中的应用实例，最后对青少年科技活动的现状提出个人的一些看法。　　关键词Arduino；WiFi；科技创新　　中图分类号：G434文献标识码：B　　文章编号：1671-489X（2014）04-0017-03　　在青少年当中开展科技活动，能够促进各个学科之间、科学和技术之间的有效融合，弥补传统学科教学中学生知识面不广、学科之间联系薄弱和知识储备匮乏的缺点。科技活动的内容能够贴近生活

2、，源自社会，所解决问题的基本模式也和人们在社会中解决实际问题的情境和过程相同。这也符合八年级物理课本所提出的STS理念，即科学（Science）、技术（Technology）、社会（Society）。因此，青少年科技活动的推广对培养适合当今社会需求的复合型人才具有重要的意义。　　经合组织在2012年发布了PISA（ProgrammeforInter-　　nationalStudent7Assessment，国际学生评估项目）的第18份专题报告《如果学校提供课外活动，学生的参与度是否会更高？》。从调查数据来看，只有48%的学校鼓励学生参加课外科技项目，42%的学校组织过科技展览，41%的学校

3、拥有科学俱乐部。根据31个经合组织国家、17个伙伴国和经济体的数据可以发现，在大部分国家（地区），学校开展的课外科技活动越多，学生的科学成绩就越好[1]。　　本文探讨在青少年科技活动中引入ArduinoWiFi小车（以下简称小车），根据中学生好奇好动、求知欲强的特点，激发他们的学习兴趣。通过学生对小车的使用与学习，既可以培养学生对科学的兴趣，点燃他们的科学热情之火，还可以帮助他们从小养成良好的科学学习习惯　　1ArduinoWiFi小车的来源构造与技术核心　　来源与构造Arduino是由意大利一所高科技设计学校的教师MassimoBanzi和其他人一起发明的一款便捷灵活、方便上手的开源电子

4、原型平台。Arduino包含硬件（各种型号的arduino板）和软件（arduinoIDE）。Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境。而小车则利用WiFi无线网络为数据载体，通过控制数据、音视频双向数据交换而达到控制小车和视频监控等功能。　　从构造上来说，笔者所使用的小车主要由小车固定底盘、小车车轮、万向轮、直流减速电机、超声波模块、蓝核atmeg168、WiFi模块、18650电池、云台、小车控制主板、USB摄像头、9V/2A电源等器材组装而成。小车的运作过程如图1所示。　　技术与核心　　1）根据搭载不同类型的传感器，小车可以有各种

5、各样的应用。例如：搭载光电阻传感器的小车可以根据光源位置不同来改变小车的运动轨迹，从而实现对小车的智能引导；搭载超声波传感器的小车则可以对大幅的平面进行静止测距，从而实现绕过障碍物通行。7　　2）小车的动力装置是采用双直流电机加万向轮的驱动方式，通过控制左右直流电机来控制小车的前进、后退或左右转向。　　3）小车速度的控制则是通过利用红外线遇黑线被吸收、遇白线被反射的原理，在小车两路车轴上分别设计两组红外反射式传感器，将小车的转速和位移以脉冲的方式反馈给Arduino控制器。控制器将脉冲信号在单位时间计数后，就可以得到小车的实际速度。将实际速度和设计输出速度相比较后，可以实时调节小车的速度[

6、3]。　　4）基于openwrt系统的WiFi模块可以使用电脑通过WiFi环境对小车进行控制，由于小车配备有USB摄像头，可以在移动监控和记录实验数据等方面有各种各样的应用。　　5）通过互联网上正在不断开发更新的编程扩展库，小车在控制直流电机、伺服电机、网络通信、液晶显示、获取温度与湿度等方面都有非常广阔的应用。　　3ArduinoWiFi小车在青少年科技活动中的应用实例　　中学物理探究实验以2012人教版八年级物理新教材第八章“运动和力”当中的牛顿第一定律的探究实验为例，可以用小车代替普通小车从轨道上滑落到粗糙程度不同的介质表面，利用小车搭载的摄像头可以记录下滑过程中的第一人称视角，让学

7、生可以通过电脑实时感受在粗糙程度不同表面上车子逐渐慢下来的过程，小车还可以将车子运动的相关数据通过WiFi网络实时传送到电脑上，让学生进行分析和探讨。　　小车不仅可以极大提高学生对物理的学习兴趣，同时可以让教师的教学创新教学能力得到扩展与发挥的空间。法拉第曾经说过：“7没有观察，就没有科学。科学发现诞生于仔细的观察之中。”小车提供了一个另类视角让学生去认真观察物理实验现象，激发学生的好奇心和创造火花。利用小车进行启发式教