科技浪潮正以前所未有的速度推动着社会的发展。在这场波澜壮阔的变革中,创新型人才成为了推动社会发展的中坚力量。科创教育,正是培养这些星辰、汇聚这股巨浪的源泉。 近年来,我国政府出台了一系列政策文件,旨在深化科创教育改革,提升青少年的科学素养和创新能力。《“十四五”规划和2035年远景目标》要求:文化强国、教育强国、人才强国,强调青少年科学教育,从“知识输入”向“科创输出”转型;《全民科学素质行动规
随着进入以人工智能、大数据、物联网、区块链等技术为代表的第四次工业革命,信息化、数字化、智能化的叠加深刻地影响着人类的思维、生活和学习方式,人类的生活环境逐渐走向技术的高度密集,科学、技术、社会、环境的关系也愈加密切。联合国发展规划委员会副主席施瓦布指出物理类(如3D打印、新材料等)、数字类(如物联网、大数据、人工智能等)和生物类等技术是推动社会发展的重要力量。党的十九大以来,智慧社会建设已
《义务教育信息科技课程标准(2022年版)》强调跨学科知识和综合能力的学习和应用。信息科技课程更适合整合多种学科的知识方法,制作出具有自动感应、遥控广播等智能效果的创客作品,对学生计算思维的养成,信息意识的提升,动手创新、解决问题、交流合作等综合能力的培养具有实际价值[1]。 图形化编程课程的基本情况 图形化编程契合教育信息化时代下多种教育理念,是计算机科学知识体系中有助于理解计算机原理、逻辑
构建创新型人才培养模式、强化学生兴趣爱好与创造性思维培养是时代赋予基础教育的使命。信息时代,知识呈指数增长,知识老化加快,知识的内涵发生改变,学校要从思想、观念、行动上,多领域、全方位突破传统教育时空,创新课程形态,破解教育供给与教育需求的矛盾,推进育人方式变革。 未来学生的培养是当下教育领域一直探索的课题,尤其是创新人才的培养。当今学生普遍认知能力较强,智力水平较高,逻辑思维能力发展较好,社会
背 景 2017年10月,习近平总书记在党的十九大报告中明确提出建设网络强国、数字中国、智慧社会,“数字中国”被首次写入党和国家纲领性文件。2017年,国务院发布《新一代人工智能发展规划》,着力推动人工智能与各行业融合创新,全面提升产业智能化。2019年,国务院印发了《中国教育现代化2035》,明确指出要大力推进教育信息化,加快推进智慧教育创新发展,实施人工智能助推教师队伍建设行动等。中学人工
随着人工智能技术的不断进步,认知大模型作为其核心的产物逐渐渗透到各个行业与领域。其中,教育领域的应用尤为引人注目,它的介入有望对传统的教学模式产生颠覆性的影响。 小学阶段作为学生学习旅程的起点,承载着培养学生基础能力和启发学生创新思维的重要责任。随着信息科技的迅猛发展,传统的教学模式已逐渐不能满足新一代学生的学习需求。特别是在小学信息科技课程方面,随着大模型等人工智能技术的出现,传统的教学技术与
设计背景 2016年Facebook的创始人首次向公众介绍了他所研发的人工智能管家系统。这个系统可以控制家中播放的音乐、灯光、温度,甚至能够辨识访客来确定是否开门。2022年ChatGPT的诞生及2023年的爆火,2024年Sora的发布又使得人工智能技术的应用迈入了一个新的阶段。其实早在几十年前,科幻电影里就有了“智能系统管理员”和“机器人管家”的设想。他们对人们的生活产生了积极的影响,为人们
源起和体会 智能饮水机的诞生,源于一个关于安全和科技的梦想。在我还小的时候,对家里的饮水机能出水就倍感好奇,没事的时候就把饮水机开关打开,看着水流出来觉得很有趣,通常每次开的都是出常温水的按钮,突然有一天,由于好奇我打开了饮水机的热水开关,开水对手臂造成了烫伤,从此留下了一个浅浅的印记。至此,我们开始意识到传统的饮水机存在着诸多安全隐患问题。为了提供更加便捷安全的饮水体验,我们想研制一款具备人脸
作品构思 《霞客行》剧本选用明代、2023年、5027年这三个时间节点作为表演的场景。明代徐霞客喜欢游历,写成地理学著作《徐霞客游记》,但是由于古代交通不便,只能依赖步行、马车等,既消耗时间又损害了徐霞客的双脚,最终他因病去世。这个例子让我们明白交通的重要性。随着科技的发展,工业革命带来动力,出现了火车、高铁。来自未来5027年的人类带着徐霞客穿越到了2023年,因为有了高铁,出行非常便利,高铁
作品构思 我们制作的是一台智能打印机(图1)。这是一台由乐高EV3积木搭建出来的智能打印机,我们的目的是将生活中的打印机用乐高的搭建方式复刻出来。这样能让我们充分发挥自己的想象力、展现能力,让更多人了解人工智能在生活中的应用。 在乐高智能打印机搭建的过程中,我们参考了真实生活中的打印机,按照它的结构来搭建。我们了解了真实生活中的打印机,也查寻了资料,发现打印机主要有4个部分,分别是喷墨部分、针
作品构思 北斗卫星导航系统是我国着眼于经济社会发展需要,自主建设、独立运行的卫星导航系统,属于国家重要空间基础设施。目前,北斗系统已全面服务于交通运输、公共安全、救灾减灾、农林牧渔等行业,加速融入电力、金融、通信等基础设施,赋能各行各业提质升级,广泛进入民生领域,深刻改变着人们的生产生活方式。我们着手北斗对于生活方式的影响进行研究,通过问卷调查、制作科普宣传材料、智能分类垃圾站等活动,完成从研究
作品构思 我国的航天事业发展速度越来越快:长征系列火箭、神舟系列飞船、一拨拨宇航员飞上太空、中国空间站从无到有的建立、太空无人探测器成功登陆月球和火星……我们相信,在不久的将来,中国航天下一个成功实现的一定是“载人登月”这个里程碑式的目标。本作品所表现的就是这个激动人心的科技场景。 项目制作过程 1.设计 我们参照我国此前发射的无人月球探测器,结合自己的理解进行了设计。我们设计的草图共分为
作品构思 我们在学习时要注意保护视力,因此我们设计了这款智能书桌。它的功能有:如果我们离桌面书本太近,就会有音乐提示,屏幕上显示“靠得太近啦,请调整坐姿”;如果我们学习用眼的时间太长,也会有音乐提示,屏幕上显示“已经学习40分钟了,请休息一会儿”;如果屋里的光线过暗,还会打开LED灯带,用来照明。 作品功能呈现 我们还设计了一些实用的功能,如夏天温度太高,风扇会启动。不同的功能应用到的知识不
作品构思 中国空间站是我国航天事业的重要里程碑,象征着我国在航天领域的卓越成就与进步。通过制作空间站模型,我们能够更直观地了解其结构和功能,同时激发对空间科技的认知和理解,提升科学素养。在此背景下,我制作了航天器的仿真模型。 模型制作过程 模型的制作过程主要包括以下三个步骤。 1.模型外观设计及承重结构设计 首先,我将空间站这一具象的物体抽象为几何形体,以圆柱体、圆锥体、球体等基本形体为
作品构思 自制按压式垃圾桶的构思源于对日常生活中垃圾分类和清理的需求,结合环保、便捷、智能的设计理念,以及对夜间环境亮度不足的关注。基于此,我们设计了一种能够方便地投放垃圾并在夜间提供良好照明的垃圾桶。该垃圾桶选用了环保材料纸板,以及电子元件光敏传感器和掌控板等,材料均是七年级学生课堂教学的必备器材,学生对其已经熟悉并能简单进行二次创造。该垃圾桶采用按压式设计,使用者只需轻轻按压,即可方便地投放
作品构思 我在参观故宫的时候被造型各异的槅扇深深地吸引了。回到家,我仔细查阅了相关资料,发现槅扇又称为格门,既可以做门,也可以做窗。故宫中的槅扇安装在上槛与下槛之间,既有窗的功能,也有门的作用。 槅扇由边梃、槅心、绦环和裙板等部分构成。槅扇中的槅心与绦环配套使用,裙板上还会雕刻夔龙团纹、万字锦底五福捧寿纹、竹纹等纹饰,使建筑外立面在视觉效果上更为和谐统一。 槅扇的槅心部分是最富变化的部位,也
作品构思 “二十四节气”是中华民族根据自己本土的季候特点所独创的节令文化,是农耕时代人类智慧的结晶。当代中学生生活在科技、信息高度发达的时代,已经远离田园生活。进行“二十四节气”文创产品设计,旨在利用信息技术手段探寻古老文明,从古老文明中汲取养分,设计符合现代审美的艺术作品,继承发展优秀传统文化。 “二十四节气”文创产品设计提取传统节气植物、动物、气候等元素,提取节气色彩,利用Photosho
作品构思 在节能减排的全球趋势下,家庭能耗管理显得尤为重要。本设计方案提出一套基于智能语音助手的家庭能耗管理系统(图1),采用物联网、人工智能和大数据分析相结合的方式,实现家庭能耗的实时监控、智能分析及远程控制。 项目制作过程 (1)需求调研与分析。进行详尽的用户调查,收集用户对家庭能耗管理的需求以及他们对智能家居的态度和使用习惯。 (2)系统架构设计。基于调研结果设计整体系统架构,决定采
作品构思 我们实验室没有空气净化器,所以打算制作一款去除PM2.5的空气净化器,以便在雾霾天气实验室仍可正常使用。在选题过程中,我们发现恰好有空气净化器简易套件可以利用(图1),但功能比较单一,所以决定对它进行改造和创新,增加自动检测和自动调速功能(图2)。 具体要实现的目标有两个。一是当空气质量不好时,净化器自动启动;当空气质量好转时,净化器自动停止。二是净化器工作状态具备多个档位,可以根据
作品构思 随着电动汽车在全球范围内的普及,电动汽车充电设施的合理利用和管理变得尤为重要。特别是在人口密集的都市区,高效地管理和监控电车充电车位是社区居民生活中的重要部分。通过调查得知,目前电动汽车充电APP只在充电枪插入电车后显示被占用,对油车、不充电电车等其他车辆、杂物占位没有显示。在此问题背景下,我们提出基于目标检测技术优化电动汽车车位管理的设计方案。 该设计方案利用计算机视觉和物联网技术
作品构思 随着现代社会的高速发展,管道成为一种极为重要而普遍的运输方式,在石油、化工、水利、城市建设等工业部门广泛应用。这些管道为工业发展和人类生活水平的提升提供了极大的便利,然而,由于管道本身结构的特殊性以及不同管道存在环境的特殊性,使得管道的人工检修和清理成为工业生产中的一大难题。 怎么解决这些问题呢?很多事情不能人工去做,可以研制一种能够对管道进行有效检测和清理的管道机器人。一直以来管道
作品构思 近年来,越来越多的人们使用电动自行车作为交通工具。但是,由于电动自行车和电池的质量问题,以及大家在使用电动自行车或为电池充电时,采用了不正确的方式,导致很多起电动自行车爆炸燃烧的事故。2023年,仅在北京就发生了10多起电动自行车爆燃事故,造成了人民生命财产的损失。结合近年来发生的多起电动自行车爆燃事故,分析其原因,我们提出了一种基于红外传感探测温度和人工智能分析技术的安全充电桩的设计
作品构思 手是人们身体非常重要的部分,灵巧的手能够完成各种精细的操作,方便工作和学习。同时,活动受限的手给我们带来很多困扰。最近几年,85%的学生因为户外活动、体育课以及极限运动而受伤,如手部骨折、扭伤等。还有许多频繁使用手来工作的人,如社团杨老师因为长时间使用电脑引发手腕肌肉劳损入院治疗并进行康复训练。 在研究文献中,我们注意到科技在康复训练中的应用正逐渐增多,康复公司和医院也开始推出相关产
作品构思 近年来人工智能技术快速发展,随之而来的是技术的应用变得更加广泛,不仅体现在人们的日常生活中,也体现在科学研究的各个领域中。传统的图像扫描分析是以载玻片或培养皿为载体,经过在显微镜下的重复扫描与拼接,来检测如血液、植物切片、水中杂质水藻等样本。这种基于显微镜成像的检测手段需要花费较高的时间成本,且需要操作人员具有一定的专业知识。 基于智能图像拼接的图像XY扫描系统主要针对上述问题运用图
作品构思 盲人在走路的时候,虽然有辅助的拐杖,但是由于视力障碍多有不便,总是会碰到障碍物,无法预测前方拐杖没有触及到的障碍物。我们认为,盲人需要一种可以提示他们有无障碍物的物品,所以我们研发了一种针对盲人的产品。它可以通过超声波测距,并在一定的距离内发出提示,使盲人能够通过它知道前方有无障碍物以及障碍物的距离。 智能产品的设计是为了方便人们的生活,本着让技术温暖人类的理念,我们从关注盲人生活中
设计背景 地球是目前人类赖以生存的唯一家园,人类对环境的影响日益增加,环境问题也越来越严重。气候变化是目前面临最严重的环境问题之一。加强环境教育、提高人们的环保意识正在成为世界环保运动的主流。 设计目的 为了提高人们对环境的关注,吸引更多的小朋友参与环境保护事业,我们做了“环境数据互动展示装置”创意作品。本作品向人们展示了环境数据的变化,使得环境数据变得生动形象、有趣,互动。 设计思路
作品构思 在全球化的今天,物流行业已成为推动经济发展的重要力量。如何利用先进的技术和设备提升物流运输的效率,成为当前重要课题。我在调研时发现,在物流与仓储业中,传统的仓储管理方式往往依赖人工操作,效率低且容易出错。所以我们尝试设计了语音交互式自由移动智能仓储车。期望它以独特的移动方式和高效的运输能力,能够在物流与货物运输中发挥重要作用。 项目制作过程 1.调研分析和大胆猜想 首先对仓储运输
作品构思 机器人智能小车通过光电传感器识别黑线,用于模拟智能车在城市中行驶的过程。未来,智能汽车会普及,需求量会增大,为了避免拥堵,我们设计出两个路线,一个是单数左转,一个是单数右转,但最后都汇集到同一个终点,这样能够解决造成的交通拥堵问题。 思路设计 机器人智能小车沿黑色轨道行走的过程中,如果两侧光电传感器都检测到白色,说明机器人已经到了十字路口,此时程序中应该使用计数器,利用变量进行计数
作品构思 农历,是我国传统历法,是几千年来劳动人民智慧的结晶,是中华传统文化瑰宝,蕴含着丰富的科学知识。一直以来,农历指导劳动人民日出而作,日落而息,周而复始,养育了一代代中华儿女。但是,随着现代化进程不断加快,农历历法的民间传承几乎断档。设计农历与公历日期转换算法,旨在帮助我们了解我国传统历法,理解农历在我国文化中的重要意义,坚定文化自信,肩负起传承中华传统文化的重任。 项目制作过程 项目
作品构思 非物质文化遗产不仅是中华民族继往开来走向昌盛的精神支柱,也是促进世界和平的重要因素。为推动学校非物质文化遗产的数字化传承,让更多的学生能接触到非物质文化遗产的丰富内涵和文化价值,传承中华优秀传统文化,我们借助学校开发的人工智能选修课发起了文宣未来创新实践活动。 本作品以我们近期熟知的网络微短剧《逃出大英博物馆》为突破口,了解中华优秀传统文化的现状及困境,思考如何借助科技和知识,保护并
作品构思 为培养信息科技创新和实践能力,学校开设了人工智能选修课。课程涵盖人工智能基础理论、图形化编程、DIY外观设计等多方面内容。 为帮助老人、幼儿、孕妇等群体更便捷地践行垃圾分类,我们前往北京通州大运河进行实地体验与调研,动手设计智能语音控制垃圾分类箱。学校为我们提供自主设计的语音指令和程序控制舵机的电路板、SG90 9g舵机、分类垃圾桶、话筒、扬声器、电源等元器件(图1),提供编程环境和
作品构思 为建设一个绿色、节能、智慧的校园环境,培养学生的低碳环保节能意识,提升学生的科学素养,学校教师开发了一门人工智能跨学科课程,用动手体验、研究、阅读、创作方式实施课程教学,自主设计与集成电子套件、图形化编程软件、DIY外观设计工具、线上教学网站等。 本作品名称为“智能语音控制校园彩色灯光电路”,以校园环境作为场景,教师自主设计语音指令和程序控制灯光的电路板、RGB编程控制灯带、话筒、扬
作品构思 作品的创意来源首先是基于生活中困扰我的一个问题:每一次点外卖,那些很精致的餐盒被扔掉。我都觉得这很浪费,我观察了那些餐盒的材质,大都是PP5,为可回收塑料,于是我产生了设计一个回收柜的想法。我比较擅长图形化编程,也向信息老师进行了求助,老师给我提供了一套科大讯飞未来派的编程套件,可以实现我的创意。于是,我分析了需要做哪些准备工作,首先需要制作好一个箱子,还需要收集各种塑料制品,然后还要
作品构思 通过基于Arduino系统的电控以及家园外观的3D建模,打印成型,构成了一个适合人类将来在火星生存的基本生活环境模型。 作品的初衷 由于地球的自然资源在人口激增及极度的开发情况下正逐步衰竭,所以在其他星球开发适合人类生存的新环境是人类急需解决的问题。火星就是将来可能的选择之一,但是,火星环境的超低温、强烈的辐射、表面极度缺水、恶劣的空气等极其不利于人类生存,所以必须采取一些特殊的措
作品构思 当前,废弃物管理和环保技术领域正经历着快速的发展和创新,以应对不断加剧的环境问题。在空瓶回收和自动化垃圾分类领域,已经出现了一些令人鼓舞的研究和技术进展,但仍然存在一些挑战和机会。 基于当前的研究现状和社会需求,本研究的基于图像识别技术的塑料瓶垃圾回收系统设计具有巨大的潜力。它结合了智能垃圾分类、自动化回收和可持续奖励计划的元素,旨在提高回收效率、鼓励公众积极参与环保行动,并推动可持
作品设计思路、实现和制作计划 通过Micro:bit的无线功能,实现手环与救助站之间的数据传输。 手环包括一个Micro:bit和供电模块,增加按钮和北斗芯片,通过北斗芯片实现位置信息的获取,按下按钮发送信息。 救助站包括一个Micro:bit和供电模块,增加数码管、OLED屏幕,用于显示数据,使用WS-2812单RGB灯实现频闪灯光提示,通过喇叭实现快速的声音提示。 作品创新点 (1)
作品背景 北京市东城区府学胡同小学致力于传承中华优秀传统文化。本学期,我们主要在研学花丝镶嵌与点翠传统手工技艺。花丝镶嵌起源于中国,是燕京八绝之一,历史悠久。它以金、银等贵重金属为载体,通过精心制作镶嵌珍珠、宝石等饰品,呈现豪华、华丽的装饰效果。而点翠则是在花丝镶嵌的基础上,运用翠鸟羽毛进行点缀和装饰,使整个饰品更加绚丽多彩。我们在体验本项非遗的制作过程中,合作完成一幅作品,力求激发对花丝镶嵌与
创作背景 据《史记》记载,琴的出现不晚于尧舜时期。考古发现最早的古琴,为2016年在湖北枣阳郭家庙出土的春秋早期曾国的琴,距今2700年左右,将我国有实物佐证的琴史提前约300年。中国古琴文化历史悠久,中国的传统文化认为,天上有五星,地上有五行,世上的声响有五音。古琴也是中华传统文化的一部分,制作古琴模型可以帮助古琴文化的传播与发扬。 设计思路 我们设计了通过红外传感器识别弹奏的琴弦并发出音
问题的来源 临近冬季,班级内每天都有生病请假的同学。班主任每天需要不断进班查看并统计到校学生情况。有时候,班主任要去进修或者学习,不在学校的时候,还需要麻烦其他教师对班内学生到校情况进行统计,十分不方便。 作品设计的目的和意义 为减少班主任到班内查看学生到校情况的频率,解决班主任不在校内无法查看本班学生到校情况的问题。我设计了班级人脸识别签到系统,此系统利用计算机视觉功能识别班级内学生人脸,
作品构思 在日常的校园生活中,我们经常看到老师、各学科课代表为检查作业耗费大量时间。现有基于二维码技术的作业提交情况自查器往往需要逐一扫码,仍未解决时间效率问题。因此我们基于RFID模块,开发批量识别作业本的程序,搭建简易模型,帮助老师、课代表快速查询作业提交情况。经过实践表明,基于RFID的学生作业提交情况自查器能够解决在检查作业提交数量和未交名单时的困难,提高了检查学生作业提交情况时的效率。
在生活中,电动自行车电池起火的新闻屡见不鲜,尤其是近期南京市发生的电动车楼内起火事件,更是给我们敲响了警钟。尽管在多数小区内都设有电动车充电桩,仍有人选择将电池带回家中充电。为了深入了解这一现象,我们进行了社区走访调查。 调查结果显示,现有的充电桩充电密度和效率尚不能满足居民的需求。很多居民因回家较晚而面临充电桩已满无法充电的困境。虽然高密度的电池充电柜已经投入使用,但由于其功率过高,根据政策规
《全民科学素质行动规划纲要(2021—2035年)》指出,要在“十四五”时期实施青少年科学素质提升行动,激发青少年好奇心和想象力,增强科学兴趣、创新意识和创新能力,培育一大批具备科学家潜质的青少年群体,为加快建设科技强国夯实人才基础[1]。《义务教育信息科技课程标准(2022年版)》提出,要创新教学方式,以真实问题或项目驱动,引导学生经历原理运用过程、计算思维过程和数字化工具应用过程,建构知识,提
源起和体会 有一次跟爸爸去万象汇,看到一楼大厅设置了一个大型的轨道迷宫设施,鼓风机把海洋球吹到高处,球凭借重力沿事先设计好的轨道移动,途中因触发各种机关而引发了一系列连锁反应。当时我觉得科技感十足,就好奇地想,要是能利用我在创客社团学到的物理知识,在家用纸板做一个类似的东西该多有趣。于是,在爸爸的帮助下,我开始了自己的创作过程。经历了将脑子里的想法一步步变为现实的整个过程,我感觉收获满满,既培养