敬业溯源及展望创客行动

周智敏

（上海市敬业中学）

摘要：学校的创新教育体系对于学生创新思维的形成与培养至关重要，学校在推进创新教育的过程中，首先应开设丰富的具有特色的科技创新活动与创新课程来培养学生对科技的兴趣和爱好，其次要通过创新项目的推进来帮助学生将自己的创意转化为现实，另外在此过程中学校需要不断完善自我的软硬件建设，为其创新教育搭建坚实的平台。“敬业溯源及展望创客行动”科技实践活动得到了上海市科普教育中心和上海市同济大学创意设计学院的大力支持，同时获得了“2016年上海市青少年科普教育优秀项目”的荣誉称号。同时，我们基于该项目举办了一系列的科技体验活动和比赛，极大地丰富了学生的学习生活体验，营造了学校的创新氛围。后期我们还会在上海市科普教育中心的支持下，向更多的学校推广这个活动。

关键词：敬业溯源；创客行动；实践活动

一、前期基础与优势

（1）目前上海市敬业中学已经开设的工程类创新课程有：《3D创意设计》《传感器创意应用》《建筑模型制作》《微视频制作》等课程及校本教材；

（2）上海市敬业中学作为上海市历史最悠久的名校，非常注重学校校史资料的保存与维护，所以该项目有着丰富的历史参考资料；

（3）学校的有较大面积的活动场地，以敬业楼四楼机房以及创客教育中心为主要活动场地；

（4）我们与上海市科普教育中心和同济大学Fablab创新实验室开展合作，邀请丁俊峰、谢凯年等专家教授开展讲座，并带领学生去同济大学设计创意学院进行实地考察；充分利用同济大学的师资与场地资源，展开多维度的合作。

二、活动实施过程及具体步骤

1.项目准备活动

（1）学生选拔

我们认为，其实我们的学生不缺少创意，不缺能力，也不缺设计，而是缺主动的动手意识和坚定的信念。我们之前的教育方法，让我们教会了学生怎么从一到一百，并且在这个过程中，我们的教育体系已经非常完善了。但是如何从0变到1，如何将脑袋中的想法做出来，就是我们的学生所缺少的，这也是我们这个课程所要传递的内容。

我们在学生的招募活动中也听到过各种声音：“我不会建模”“我不懂编程”“我没接触过设计”“我不了解这个领域”……但在敬业创客看来，这些能力的局限都不是问题，只要敢于去做。我们认为3D打印、拍微电影、沙盘设计、编程搭硬件，没有什么不同。不要害怕去学习，踏出一步去创造，就有收获。

在第一期敬业创客招募活动中就有161人报名参加，我们招收了21人，作为项目的核心成员，共同参与项目的整体规划安排，同时我们创建学生微信讨论群和学生交流共享QQ群。我们通过微信群和QQ群达成以下目标：a.进行项目讨论和资源共享，进行项目任务分配和安排；b.通过学校微信平台进行内容推广，通过学生和老师的转发收获更多的人来关注我们；c.借助高质量的文章和内容的分享，提升学生的科学素养和创新意识。

项目阶段成果：完成项目核心学生招聘；确定项目整体方案与规划；创建学生微信讨论群和学生交流共享QQ群。

（2）确定活动主题并分组

我们通过播放学校宣传资料并讲解，突出上海市敬业中学各阶段的标志性建筑，如世春堂、敬业大礼堂、现代敬业等建筑的重要历史地位。

首先我们通过播放一些有3D打印技术支持的定格动画，来展现我们预期的智能沙盘效果，同时以图片的形式向学生们展示一些智能沙盘作品，启发学生的创意，突出此项目的4个阶段主题：世春堂、敬业大礼堂、现代敬业、未来敬业。另外，每个主题又可以分为以下四个内容：项目规划、3D建模与打印、智能硬件、沙盘设计。

其次是学生进行自我介绍，说说自己的名字和班级，说一下自己的兴趣爱好和希望担任五个内容的哪个方面。然后我们根据学生的兴趣和特长进行自由分组，并且为自己的小组命名。

项目阶段成果：

（a）成立活动小组（世春堂、敬业大礼堂、现代敬业、未来敬业）四个小组；

（b）确定自己的小组定位（项目规划、3D建模与打印、智能硬件、沙盘设计、视频制作）；

（c）确定项目内容，明确小组定位和自己的内容定位。

（3）同济大学设计创意学院参观

既然确定了我们的项目主题和内容，那么我们就决定一起去同濟大学看一看他们的沙盘都是怎么做的吧。所以在我们请同济的老师来给我们进行简单的项目介绍后，便带领我们的学生去同济大学设计创意学院进行实地考察。

同济大学设计创意学院长期以来以建筑学教育为基础，致力于培养新时代急需的“可持续设计创新”领军人才为使命。学院的总体建设目标是成为一个兼具时代使命、全球视野、本土特色的国际化、创新型、前瞻性、研究型的世界一流设计学院。我们主要是带领我们的学生参观同济大学生的一些沙盘作品，然后让学生去认识沙盘的制作材料。在参观过程中我们与同济大学的丁教授达成了合作意向，以后我们也会尽量让这种参观学习的活动常态化，期待以后我们会有更深的合作。

2.沙盘模型制作

（1）3D建模及打印基础学习

因为我们的学生都是经过选拔的，所以有一部分学生是有3D建模基础的。在第一阶段对学生进行项目“熏陶”之后，在接下来的第二阶段我们需要为学生提供更多亲身实践、学习和体验的机会。我们将我们的项目定位为智能化数字化沙盘，所以我们便开始了学习3D打印建模。也正巧，学校采购了一批组装式的3D打印机，所以我们也一起认识了一下3D打印机的功能结构。

在3D建模过程中，我们会启发学生思考一下3D打印技术与建筑能够进行怎样的结合。在教学过程中，学生也都认为3D打印技术会越来越颠覆传统的建筑行业。

（2）校园实地测绘

我们希望通过本次实践活动，首先充分发挥学生自主探索的积极性，学生通过亲自动手操作，自主设计测绘方案，达到学以致用的目；其次使学生掌握和运用建筑测绘的技术和方法，培养大家调研和收集资料的能力和实践能力，进一步提高同学们的绘图技巧及动手能力；最后能够利用实地调研给学生以更加形象话的感受，有助于学生后期的建模和沙盘模型制作。

在实际测绘中，我们敬业大礼堂组的同学发现他们在翻阅校史馆资料的时候出现了两个不同的敬业大礼堂的照片，后来我们去询问了学校里的老教师才得知了哪一个照片才是真正的敬业大礼堂。所以这个实践活动中也锻炼了学生们求真务实的人生态度。

在学生进行建筑模型设计过程中，陈盛凯同学发现用123D Design软件进行设计不太方便，然后自己主动用以前学习过的SketchUp软件进行设计并且做的很好。在这方面我们鼓励学生能够主动发现问题并解决问题。

敬业大礼堂、世春堂小组的同学因为有些地方并没有现成的资料，所以他们根据史料记载的数据、老校友的描述以及自己的想象完成自己的作品。

未来敬业小组的同学根据学校现有的规模和未来规划进行未来敬业中学的设计，所以可以充分发挥学生的想象力和创造力。以下是世春堂和敬业大礼堂的3D模型：

项目阶段成果：完成各个小组的3D模型设计。

3.沙盘智能展示功能设计

为了体现出学校建筑沙盘作品的现代性，我们充分利用模型内部的光电效果，完美结合智能硬件所能呈现的照明特效、声效，用极富视觉震撼力的艺术语言表现出沙盘的现代性和历史文化，从而使得模型不再是呆板的陈列，成为一场精彩的全方位演出。

我们基于Arduino智能硬件进行智能化展示设计，希望通过智能化的展示手段完成以下功能：

（1）当有人靠近的时候，学校校门会自动打开并播报欢迎语和一段学校的介绍；

（2）当周围灯光强度低于一定值的时候，学校灯光会自动打开；

（3）沙盘中有一个小型气象站，能够时刻显示当前的一些气象数据，并且根据空气质量会有一些灯光的变化；

（4）每个阶段性的建筑，都会有一段文字介绍，当人们想要了解的时候可以随时收听其介绍资料。

由于我们的学生大部分都有一定的智能硬件的学习基础，主要是学生互相直接搭配完成不同功能的设计和组装，同时确定该功能能够和沙盘模型相匹配，所以这一阶段的任务就变得相对简单了许多。

项目阶段成果：完成智能硬件基础的学习，并且能够完成一些展示功能设计。

4.沙盘整体规划与制作

沙盘规划与设计及是确保能够体现出作品连续性和整体性的基础，我们选取的几个阶段如何能够在一个沙盘上进行很好的展示就需要我们合理地确定沙盘模型的水平比例尺和垂直比例尺，根据整体沙盘的大小确定制作方案。

沙盘规划中我们要处理的内容：

（1）处理各个建筑的位置及其连接处水流、交通的关系，整体模型要表现的自然、合理，色彩要协调，以便于更加生动形象地展示整体景观；

（2）利用夸张的手法表现出模型内的绿化面积，增强整体的表现效果。目前沙盘设计正在趋于国际标准化，绿化面积已经成为了一项主要内容，所以我们可以尽可能地在连接处、行道旁夸大地表现其绿化面积；

（3）我们要综合前期各个阶段的准备工作，包括：3D打印模型的建立、智能硬件的学习、沙盘制作材料的购买，底盘的处理与纠正等等，按照其工作的先后顺序，合理完成作品；

（4）整体效果的展现与调试，确保四个时期的建筑鞥能够组装合理正确，总体效果表现协调一致，声光电的控制同步，无故障。

项目阶段成果：

a）该沙盘模型主要包括：上海市敬业中学世春堂建筑模型、上海市敬业大礼堂建筑模型、现代敬业中学沙盘模型、未来敬业中学体育场及建设规划。

（b）智能展示部分：本作品应用各类声光电的控制进行沙盘的多媒体展示功能的制作，目前可以达到的效果为：天黑之后灯光自动打开、能够模拟敬业中学白天和黑夜两个场景等功能。

（c）沙盘内容展示：该沙盘能够体现出敬业中学的发展历程，从敬业中学最早的世春堂到敬业大礼堂再到现代敬业中学最后到未来敬业，同时，融合了学校创客教育体系和内容，是学校创新教育体系的一个体现。

三、实施过程中遇到的问题及解决预案

在项目开始之后，由于学生们会遇到各种各样的问题，学生对活动本身的好奇熱情度会随着时间的推移由高变低，部分学生可能会懈怠起来，所以我们的科技老师们一定要随时关注实践活动的开展情况，指出活动开展过程中的问题，来保障活动的正常进行。注重学生在实施过程中自己发现问题，寻找对策，解决问题，使他们在实践的成败中认识到科学对于人类的重要性，以培养他们用科学理论解决问题的理念。

可能存在的问题 解决预案

1、如何确保讨论群的活跃性？ 科技老师要引领学生发言，同时让学生主动在群里分享自己的成果并给予鼓励。

2、如何确保活动的关注度？ 由专门的科技老师负责，定期发布活动的进展，保证内容的即时性和高质量。

3、如何在开始就能让学生们理解这个活动？ 在课程启动的时候，我们会花大量时间进行项目介绍，并在课后在学生讨论群中发布项目介绍资料。

4、学生是否可以连贯的进行学习？ 确保学校开始有哪些资源可以用于项目制作，当缺少某方面的知识时，科技老师要和学生一起学习，并解决问题。

5、项目如何进行高质量的把控？ 需要相关专业的老师，或者外聘相关行业的专家进行指导完成。

6、探究过程中是否存在安全问题？ 科技老师在项目指导过程中对各个环节进行参与和跟进，当存在安全和健康等问题时，考虑与第三方机构合作完成。

7、在实地测绘过程中，学生的数据混乱怎么办？如果能够拿到设计图纸，我们尽量以建筑现成的设计图纸为基准。实地测绘更多的是让学生体验实地考察的过程与方法。

8、学生在展示活动中，表现的不自信怎么办？ 我们会帮助学生树立信心，并且在之前会进行一定的培训，科技老师也可以参与到现场中来。

四、预期效果与呈现的形式

1.项目预期成果

（1）上海市敬业中学沙盘及建筑模型（上海市敬业中学世春堂、敬业大礼堂、现代敬业中学沙盘、未来敬业中学体育馆、未來敬业中学教学楼作品）；

（2）科技实践活动科普视频约20分钟；

（3）科技实践活动项目报告发表到区级或者市级期刊杂志1-2篇；

（4）上海市敬业中学周边建筑、文化变迁的人文社科类调查报告2-4篇。

（2.项目最终呈现成果

（1）科技实践活动智能沙盘作品——完成。

该沙盘模型主要包括：上海市敬业中学世春堂建筑模型、上海市敬业大礼堂建筑模型、现代敬业中学沙盘模型、未来敬业中学体育场及建设规划。

智能展示部分：本作品应用各类声光电的控制，进行沙盘的多媒体展示本分的制作。目前可以达到的效果为：天黑之后灯光自动打开、能够模拟敬业中学白天和黑夜两个场景等功能。

沙盘内容展示：该沙盘能够体现出敬业中学的发展历程，从敬业中学最早的世春堂到敬业大礼堂再到现代敬业中学最后至未来敬业。同时融合学校创客教育体系和内容。是学校创新教育体系的一个体现。

（2）科技实践活动项目视频20分钟——完成。

沙盘作品展示视频5分钟，主要包括：沙盘整体规划展示、沙盘各个模型的介绍、沙盘功能部分演示、沙盘内容讲解。

各个阶段的影像资料：各个小组各阶段收集的照片和视频、各个阶段学生的风采展示和项目阶段录制视频、项目进展中延时摄影的视频资料。

（3）科技实践活动项目报告发表到区级或者市级期刊杂志1-2篇——未完成。

我们将目前我们的资料整理并汇总，形成《敬业溯源及展望创客行动项目报告》，我们今年就希望能够拿这个项目活动去参加一些区级及以上杂志和活动评选。预计发表问题不大。

（4）上海市敬业中学周边建筑、文化变迁的人文社科类调查报告2-4篇——完成。

我们在项目进展过程中，组织学生积极参与到学校文庙和学校周边建筑的变化以及周边商铺的数量等信息。现已整理出了两篇关于上海市敬业中学周边商铺的演变和关于上海市文庙文化的传承与发展的人文社科类的调查报告。

（5）科技实践活动项目教材一—完成。

我们通过整理不同方向的技术和知识，共同完成此本教材的研发。因为此项目设计各个方向的知识和内容较多，所以我们从一开始就强调学生至少能够每个人专精1-2个方向的专业知识，通过团队协作的形式共同完成项目的制作过程。

因为涉及内容较多，所以我们教材并没有将各个方向上的内容做到面面俱到，所以请大家谅解。但是我们的教材是在这个可持续的项目基础上持续改进的。目前此教材主要包含了：3D打印、激光切割机的使用、电子积木、建筑设计等专业的知识。