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1、互動(dòng)媒體技術(shù)課程的開(kāi)發(fā)和實(shí)施溫州中學(xué) 謝作如2012.8.29目錄引言選題實(shí)施效果反思結(jié)語(yǔ)一、引言從浙大飲水機(jī)娘說(shuō)起幾個(gè)發(fā)人深思的科技制作案例浙大CCNT實(shí)驗(yàn)室飲水機(jī),因一名浙大學(xué)生為其安裝了感應(yīng)器,使其在水開(kāi)和沒(méi)熱水的時(shí)候會(huì)自動(dòng)發(fā)一條微博。因?yàn)槲⒉﹥?nèi)容非常萌,瞬間走紅于網(wǎng)絡(luò)。上海世博會(huì)廣東館的生命之樹(shù)深受游客喜愛(ài),不過(guò)是3Dmax+SWF+傳感器的作品;溫州科技館花巨資購(gòu)買(mǎi)各種互動(dòng)媒體作品,如匹諾曹等。其實(shí)是swf動(dòng)畫(huà)加上電機(jī)輸出功能;我校學(xué)生制作語(yǔ)言對(duì)話機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的語(yǔ)音識(shí)別,震驚了眾多的觀眾。學(xué)生的“科技素養(yǎng)”來(lái)源科學(xué)課程?物理化學(xué)生物信息技術(shù)課程?通用技術(shù)課程?綜合實(shí)踐活動(dòng)課程?二
2、、選題尋找受學(xué)生歡迎的課程走進(jìn)開(kāi)源系統(tǒng)(施芳岳)信息學(xué)奧賽(舒春平)網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)與制作(陳敏、林賽雅、吳晉林)Flash動(dòng)漫設(shè)計(jì)(余軍)機(jī)器人入門(mén)、互動(dòng)媒體技術(shù)(謝作如)易語(yǔ)言編程(林賽雅)體驗(yàn)Web2.0(王笑丘)我校信息技術(shù)校本課程列表(2006以來(lái))為什么選擇互動(dòng)媒體技術(shù)互動(dòng)媒體技術(shù)課程體現(xiàn)了基礎(chǔ)性、綜合性、趣味性、發(fā)展性。軟硬件相結(jié)合(虛實(shí)結(jié)合),涉及了數(shù)學(xué)、藝術(shù)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、工程學(xué)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、人工智能等學(xué)習(xí)領(lǐng)域。學(xué)校在智能機(jī)器人方面積累了大量的軟硬件資源。做自己擅長(zhǎng)的!什么是互動(dòng)媒體百度百科中將互動(dòng)媒體等同為多媒體。但將“互動(dòng)多媒體”解釋為:多媒體技術(shù)是使用計(jì)算機(jī)交互式綜合技
3、術(shù)和數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)處理多種表示媒體文本、圖形、圖像、視頻和聲音,使多種信息建立邏輯連接,集成為一個(gè)交互系統(tǒng)。并指出互動(dòng)多媒體技術(shù)被廣泛應(yīng)用在了各類(lèi)展廳中,如:博物館、科技館、企業(yè)展廳等。維基百科未收錄互動(dòng)媒體和互動(dòng)多媒體這一詞條。但將“互動(dòng)式多媒體”和“交互式多媒體”統(tǒng)一解釋為:多媒體是數(shù)位化的方式組織文字、相片、視覺(jué)藝術(shù)、聲音、動(dòng)畫(huà)、影像。當(dāng)多媒體的使用者或是觀看者,可以自主性操作多媒體內(nèi)的元件或元素可以在任何時(shí)間傳遞或上傳,叫做交互式多媒體。使用者需透過(guò)多者接口來(lái)執(zhí)行,如現(xiàn)今社會(huì)上大多可與人互動(dòng)的接口,電腦,手機(jī),各個(gè)游戲平臺(tái),以及大型游戲機(jī)臺(tái)等?;?dòng)媒體和新媒體、數(shù)字媒體的關(guān)系范圍最大
4、的應(yīng)該是“新媒體”,無(wú)論哪個(gè)時(shí)代,新媒體始終指代當(dāng)時(shí)處于前沿的媒體力量;其次是數(shù)字媒體,它是我們現(xiàn)在所處時(shí)代的“新媒體”;范圍最小的是互動(dòng)媒體,它是數(shù)字媒體的重要“交互分支”。我對(duì)互動(dòng)媒體的定義基于新技術(shù)的具有反饋、交流特征的信息展示系統(tǒng),是一種嶄新的媒介形式。觀眾借助鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)手套、攝像頭、麥克風(fēng)、傳感器等外圍輸入設(shè)備,配合相應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,得到全新的感官體驗(yàn)。從本質(zhì)上說(shuō),“互動(dòng)媒體”是“數(shù)字媒體”的一個(gè)交互分支,是一種特殊的信息傳播媒介??蓞⒄盏拿~:互動(dòng)裝置藝術(shù)、數(shù)碼游戲。什么是互動(dòng)媒體技術(shù)互動(dòng)媒體技術(shù)也稱多媒體互動(dòng)技術(shù),是一個(gè)新生的名詞,其關(guān)注計(jì)算機(jī)和外界環(huán)境的信息互動(dòng)。在
5、科技館中常見(jiàn)的電子魚(yú)缸、互動(dòng)投影、虛擬翻書(shū)和4D影院等科普觀賞項(xiàng)目,正是采用互動(dòng)媒體技術(shù)建構(gòu),其體現(xiàn)了科技和藝術(shù)結(jié)合的神奇魅力。核心:人機(jī)交互、信息互動(dòng)互動(dòng)媒體技術(shù)的圖示計(jì)算機(jī)處理多樣化的輸入鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、攝像頭、傳感器、觸控屏多樣化的輸出顯示屏、投影儀、燈光、馬達(dá)三、實(shí)施一場(chǎng)有趣而艱難的探索互動(dòng)媒體技術(shù)課程學(xué)什么互動(dòng)媒體技術(shù)的核心內(nèi)容是傳感器技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、編程技術(shù)和通訊技術(shù),涵蓋了機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、工程學(xué)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)和人工智能等領(lǐng)域?;?dòng)媒體技術(shù)課程的主要內(nèi)容為:以Arduino開(kāi)源軟硬件平臺(tái)為基礎(chǔ),結(jié)合常見(jiàn)的編程語(yǔ)言,參照常見(jiàn)的互動(dòng)媒體作品,通過(guò)一系列的互動(dòng)媒體實(shí)驗(yàn),指導(dǎo)學(xué)生把新奇創(chuàng)
6、意變身為現(xiàn)實(shí),從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)素養(yǎng)(STEM素養(yǎng))。軟硬件平臺(tái)的選擇編程語(yǔ)言:processing;VB;Flash;VB.net(netduino);Scratch、S4A硬件:商業(yè)機(jī)器人;AVR學(xué)習(xí)板;Arduino;選擇原則:1、軟件技術(shù)門(mén)檻低;2、硬件成本低;3、可擴(kuò)展性強(qiáng)。課程實(shí)施要素授課對(duì)象:高一、二學(xué)生(同樣適用于初中)班級(jí)人數(shù):20人以內(nèi)課時(shí)安排:18課時(shí)(9個(gè)專(zhuān)題,每個(gè)專(zhuān)題2課時(shí))教學(xué)方法:項(xiàng)目教學(xué)法評(píng)價(jià)方式:作品評(píng)價(jià)法教學(xué)器材:Scratch傳感器板、S4A學(xué)習(xí)套件Arduino介紹Arduino是一個(gè)基于開(kāi)放原始碼的軟硬體平臺(tái),具有使用類(lèi)似Java、C
7、語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)環(huán)境。Arduino誕生之初是為嵌入式開(kāi)發(fā)的學(xué)習(xí)而生,但發(fā)展到今天,Arduino被稱為“科技藝術(shù)”,作為一種新“玩具”,甚至新的藝術(shù)載體,吸引了各個(gè)領(lǐng)域的愛(ài)好者。價(jià)格低廉,功能強(qiáng)大;具備了圖形化編程界面。Scratch介紹Scratch是由MIT Media Lab開(kāi)發(fā)的一種適于8歲以上孩子的圖形化編程語(yǔ)言。Scratch提供了外部傳感器和樂(lè)高WEDO馬達(dá)的接口,只要拖拽積木圖標(biāo),就可以制作出各種互動(dòng)的作品。S4A介紹S4A是scratch的修改版本,提供對(duì)Arduino的支持。它保留了Scratch的原有特點(diǎn),主要采用Arduino作為傳感器和執(zhí)行器的控制平臺(tái),提供了6組模擬輸入
8、接口,2組數(shù)字輸入接口,2組舵機(jī)輸出接口,6組數(shù)字輸出接口(含3組PWM輸出接口)。S4A支持的傳感器更加豐富,其提供了遠(yuǎn)程傳感器的協(xié)議和安卓手機(jī)的配套程序。相對(duì)Scratch來(lái)說(shuō), S4A編寫(xiě)出的作品交互功能更加強(qiáng)大。四、效果讓學(xué)生的創(chuàng)意飛揚(yáng)基本作品:蹺蹺板使用傾角傳感器控制畫(huà)面中的蹺蹺板。視頻展示基本作品:感知外界環(huán)境變化的畫(huà)使用溫度、光線、濕度、雨點(diǎn)等傳感器,控制電腦中的一張風(fēng)景畫(huà)。風(fēng)景畫(huà)可以根據(jù)Arduino傳回的數(shù)據(jù)發(fā)生變化,如風(fēng)景畫(huà)會(huì)隨著外面的亮度變明暗,外面下雨時(shí)湖面上會(huì)有雨滴出現(xiàn)等。視頻展示。Arduino板傳感器1傳感器2PC(顯示屏)根據(jù)傳感器信息,讓畫(huà)布產(chǎn)生變化無(wú)線通訊作
9、品的互動(dòng)原理基本作品:虛擬機(jī)械臂用兩個(gè)角度傳感器和按鈕傳感器,控制屏幕中機(jī)械臂取蘋(píng)果。視頻展示拓展作品:激光測(cè)距測(cè)高儀使用三只激光和角度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)處物體的測(cè)距和測(cè)高。 拓展作品:可編程型電動(dòng)顯示器支架通過(guò)設(shè)計(jì)和制作一個(gè)可進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的電動(dòng)顯示器支架,方便使用者調(diào)整顯示器到一個(gè)舒適的位置,也可通過(guò)頸椎保護(hù)程序來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié),從而預(yù)防或治療長(zhǎng)時(shí)間使用電腦者的頸椎病,另外也具備一定的防止近視的功效。拓展作品:校園天氣預(yù)報(bào)裝置使用溫度、濕度、氣壓等傳感器,通過(guò)zigbee協(xié)議將數(shù)據(jù)匯總到服務(wù)器,以web形式展示在學(xué)校大屏幕和校園網(wǎng)主頁(yè)。特色展示:智能手機(jī)和S4A的互聯(lián)在互動(dòng)媒體技術(shù)課程中,涉及與物聯(lián)網(wǎng)
10、、智能家居之類(lèi)技術(shù)前沿領(lǐng)域,甚至結(jié)合了智能手機(jī)的各種應(yīng)用。特色展示:攝像頭和S4A的互聯(lián)攝像頭可以作為傳感器和S4A互動(dòng),這是非常有趣的功能擴(kuò)展。視頻展示。(略)課例展示傳感器信息的獲取外界信息的獲取位于互動(dòng)媒體技術(shù)課程的第三單元第一個(gè)主題。之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了scratch的編程,scratch傳感器板的使用方法和傳感器的知識(shí),能夠編寫(xiě)基于scratch傳感器板的簡(jiǎn)單的互動(dòng)媒體作品。學(xué)習(xí)重點(diǎn):傳感器類(lèi)型和如何獲取傳感器信息,并進(jìn)行相應(yīng)的處理。難點(diǎn)分析:因?yàn)閷W(xué)生第一次接觸arduino,傳感器和擴(kuò)展板的連接是教學(xué)難點(diǎn)。視頻片段五、反思互動(dòng)媒體技術(shù)課程的價(jià)值什么是STEMSTEM是科學(xué)(Scien
11、ceENCE)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)和數(shù)學(xué)(Mathematics)四門(mén)學(xué)科的簡(jiǎn)寫(xiě)。STEM這個(gè)縮寫(xiě)是一個(gè)相對(duì)比較新的產(chǎn)物。2001年之前,常用的縮寫(xiě)還是SMET,科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)是第一個(gè)開(kāi)始將四門(mén)學(xué)科統(tǒng)稱為STEM的,這反映了一種教育哲學(xué)的變化。STEM素養(yǎng)是一個(gè)多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域,但STEM素養(yǎng)并不是科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)的簡(jiǎn)單組合,而是強(qiáng)調(diào)把學(xué)生學(xué)習(xí)到的零碎知識(shí)與機(jī)械過(guò)程轉(zhuǎn)變成一個(gè)探究世界相互聯(lián)系的不同側(cè)面的過(guò)程。STEM的受關(guān)注程度(美國(guó))在109屆國(guó)會(huì)中,有三項(xiàng)STEM教育項(xiàng)目被通過(guò)并被寫(xiě)進(jìn)
12、了法律。在2007年春天和夏天,一些主要的STEM教育立法建議被納入2007年美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力法,在110屆國(guó)會(huì)會(huì)議中通過(guò)并生效。2009年1月,美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)代表NSF發(fā)布致美國(guó)當(dāng)選總統(tǒng)奧巴馬的一封公開(kāi)信,其主題是改善所有美國(guó)學(xué)生的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)(簡(jiǎn)稱STEM)教育。奧巴馬在演講中提出:美國(guó)聯(lián)邦政府將出臺(tái)一攬子計(jì)劃,將在未來(lái)十年中招聘和培訓(xùn)更多的教師,大幅提高學(xué)生的數(shù)學(xué)和科學(xué)水平。要求國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和教育部仔細(xì)研究,并提出切實(shí)可行的措施加以落實(shí)。2011年3月,由美國(guó)技術(shù)教育協(xié)會(huì)主辦的73屆國(guó)際技術(shù)教育大會(huì)在美國(guó)明尼蘇達(dá)州明尼阿波利斯市舉行。會(huì)議主題為“準(zhǔn)備STEM勞動(dòng)力:為了
13、下一代”。參考消息2011年5月摘自美國(guó)時(shí)代周刊網(wǎng)站文章,該文指出STEM教育正在成為美國(guó)乃至世界理工科教育的熱點(diǎn)。由昆士蘭科技大學(xué)和北京師范大學(xué)聯(lián)合舉辦的第二屆科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)(STEM,Science、Technology、Engineering、Mathematics的簡(jiǎn)稱)教育應(yīng)用國(guó)際會(huì)議將于2012年11月24日至27日在北京召開(kāi)。 美國(guó)人為什么關(guān)注STEM對(duì)STEM教育的關(guān)注是由于美國(guó)面臨著越來(lái)越激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng),美國(guó)對(duì)其世界領(lǐng)導(dǎo)者的地位開(kāi)始有種危機(jī)感。而美國(guó)人認(rèn)為:提高K-12STEM教育能幫助美國(guó)在兩方面提高競(jìng)爭(zhēng)力:第一,提高STEM教育,可以使更多學(xué)生為將來(lái)從事不同的科學(xué)
14、和技術(shù)領(lǐng)域工作而做好準(zhǔn)備;第二,提高STEM教育,可以提高整個(gè)國(guó)家人口的科學(xué)和技術(shù)水平。最終這些改變將會(huì)提高美國(guó)在全球化市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力,應(yīng)對(duì)不同的經(jīng)濟(jì)的和非經(jīng)濟(jì)的威脅,提高整體的生活質(zhì)量。為什么選擇互動(dòng)媒體技術(shù)對(duì)國(guó)家機(jī)器人教育(競(jìng)賽驅(qū)動(dòng))的失望。對(duì)技術(shù)課程設(shè)置的思考。核心目標(biāo)信息素養(yǎng)的淡出。移動(dòng)設(shè)備的普及,讓我們無(wú)法回避已經(jīng)逐步淡出信息技術(shù)課程的某些內(nèi)容。信息技術(shù)和通用技術(shù)、物理、數(shù)學(xué)、工程和科學(xué)學(xué)科之間的聯(lián)系。學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。我們又不得不重新面對(duì)的內(nèi)容?如:傳感器、通訊、協(xié)議手機(jī)中有哪些傳感器?磁控傳感器(干簧管傳感器、霍爾傳感器)光線傳感器觸摸傳感器(電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏)電子指南針
15、(磁阻傳感器)三軸陀螺儀(加速度傳感器)距離傳感器、重力計(jì)為什么不選擇智能機(jī)器人課程智能機(jī)器人課程也是一門(mén)綜合性的、跨學(xué)科的課程?;?dòng)媒體技術(shù)課程和傳統(tǒng)的智能機(jī)器人課程密切聯(lián)系,涵蓋的學(xué)科領(lǐng)域十分相近。但是二者又各有側(cè)重。相對(duì)來(lái)說(shuō),智能機(jī)器人技術(shù)側(cè)重于電子控制,如單片機(jī)的輸入和輸出,以及動(dòng)作執(zhí)行;互動(dòng)媒體技術(shù)則側(cè)重于通訊和媒體展示,即人機(jī)互動(dòng)。從技術(shù)門(mén)檻上看,互動(dòng)媒體技術(shù)直接與電腦進(jìn)行交互,門(mén)檻較低,娛樂(lè)性更強(qiáng),不僅適合有科技特長(zhǎng)的學(xué)生,也適合在藝術(shù)上有特長(zhǎng)的學(xué)生,收益范圍更廣。如互動(dòng)媒體技術(shù)可以研究flash和傳感器的互動(dòng),攝像頭的圖像和視頻處理,而這一點(diǎn)就不是智能機(jī)器人研究的范圍了。如何開(kāi)發(fā)受學(xué)生歡迎的課程符合四點(diǎn)要求:清晰的目標(biāo)(期望學(xué)生到哪里去?)適切的內(nèi)容(需要用什么知識(shí)或活動(dòng)作為載體?)有序的實(shí)施(怎樣帶學(xué)生去那里?)恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)(如何確定
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