科技小创客
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作者邢志强 王伟宾 著
出版社中国发展出版社
ISBN9787517706632
出版时间2017-06
四部分类子部>艺术>书画
装帧平装
开本16开
定价30元
货号25095825
上书时间2024-10-18
![设计素描[ Ⅰ]](https://www0.kfzimg.com/sw/kfz-cos/kfzimg/decfcaea/6b9563e2212a2b51_s.jpg)
商品详情
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导语摘要
创客教育应该贯穿于每个人的不同发展阶段，中小学阶段尤为重要，因为这个时期他们处于智力开发阶段，对于新知识*敏感，也*容易接受，而且对培养他们的科技素养，形成勤于探索、勤于专研、勤于思考、乐于创新的科学态度和习惯至关重要。如何在学校、校外活动场所和家庭开展创客教育，一直是热议的话题，却没有更好的解决办法。本书打破传统的传授式学习模式，由多位在大学教学、实验一线的教师以及工科类专业研究生、本科生一起创造性地设计了10个涵盖多学科的生动活泼的创客小制作类项目，将培养创新意识和提升学生科技素质、增强动手能力相结合，力求让更多青少年、儿童朋友走入“创造”的世界，用自己的智慧和双手呈现更多精彩的创新作品。
作者简介
邢志强，北方工业大学电子信息工程学院副教授，物联网与无线通信实验室负责人。1977年生，毕业于哈尔滨工业大学信号与信息处理专业，获工学博士学位。2010.9-2010.11英国中央兰开夏大学访问学者，北京市中青年骨干人才。全国青少年电子信息科普创新联盟顾问专家。2015年至今北京市*中学生开放实践基地指导教师，市*“高参小”项目北方工业大学科技实践类负责教师。
王伟宾，男，讲师，毕业于哈尔滨工业大学计算机科学与技术专业，获硕士学位，目前在北方工业大学电子信息工程学院主管学生工作，从事大学生思想政治教育和学生创新创业教育工作，目前取得高级职业技术指导师资格。工作至今，先后指导多个学生创业团队开展产品孵化，取得一定成绩，同时，牵头与多个小学建立党员教育实践基地，开展科技共建活动，服务于中小学科技课程讲授等。
目录
奔跑吧兄弟：视觉残留大体验——动手制作一个神奇的动画放映机••••••• 1魔镜、魔镜，谁是世界上漂亮的人？——动手制作一个可以看穿的魔镜••••••• 13身担重任的灵活机械——动手制作一个六足爬虫•••••••••• 25四足怪兽的崛起——动手制作一个四足机器人••••••••• 35毫不畏惧的追风魔力赛车——动手制作一个逆风小车••••••• 47疯狂的“振动”爬虫——动手制作一个“振动”机器人••••••• 57逃脱劫匪的魔掌：神秘的摩尔斯手表——动手制作一个摩尔斯电码手表••••••• 67黏人的机器猫——制作能跟踪人手的猫咪机器人•••••• 79南腔北调的电子琴——动手制作一个可控制音调的电子琴•••••• 93智慧与力量的化身：智能足球机器人——动手制作一个智能的射门机器人••••• 107
内容摘要
创客教育应该贯穿于每个人的不同发展阶段，中小学阶段尤为重要，因为这个时期他们处于智力开发阶段，对于新知识*敏感，也*容易接受，而且对培养他们的科技素养，形成勤于探索、勤于专研、勤于思考、乐于创新的科学态度和习惯至关重要。如何在学校、校外活动场所和家庭开展创客教育，一直是热议的话题，却没有更好的解决办法。本书打破传统的传授式学习模式，由多位在大学教学、实验一线的教师以及工科类专业研究生、本科生一起创造性地设计了10个涵盖多学科的生动活泼的创客小制作类项目，将培养创新意识和提升学生科技素质、增强动手能力相结合，力求让更多青少年、儿童朋友走入“创造”的世界，用自己的智慧和双手呈现更多精彩的创新作品。
主编推荐
邢志强，北方工业大学电子信息工程学院副教授，物联网与无线通信实验室负责人。1977年生，毕业于哈尔滨工业大学信号与信息处理专业，获工学博士学位。2010.9-2010.11英国中央兰开夏大学访问学者，北京市中青年骨干人才。全国青少年电子信息科普创新联盟顾问专家。2015年至今北京市*中学生开放实践基地指导教师，市*“高参小”项目北方工业大学科技实践类负责教师。
王伟宾，男，讲师，毕业于哈尔滨工业大学计算机科学与技术专业，获硕士学位，目前在北方工业大学电子信息工程学院主管学生工作，从事大学生思想政治教育和学生创新创业教育工作，目前取得高级职业技术指导师资格。工作至今，先后指导多个学生创业团队开展产品孵化，取得一定成绩，同时，牵头与多个小学建立党员教育实践基地，开展科技共建活动，服务于中小学科技课程讲授等。
精彩内容
奔跑吧兄弟—视觉残留大体验——动手创作一个神奇的动画放映机大型综艺节目《奔跑吧，兄弟》在电视台播出以来，受到了全国亿万观众的喜欢，搞笑幽默的邓超、智慧爆表的大黑牛李晨、具有猎豹速度的郑恺、娇小可爱的Angelababy，每一名队员都给人们留下了深刻的印象。大电影《奔跑吧，兄弟》更是精彩，小朋友们看了一遍又一遍。今天，我们就来研究一下，电影是怎么回事？怎么就能让一幅幅静态的照片变成了主人公们连续的动作。实际上，电影以及动画，是利用人眼的视觉残留特性来实现的。接下来，我们利用视觉残留原理，一起制作一个动画放映机，让我们的主人公-小胖奔跑起来吧。
学习目标：了解视觉残留现象背后的物理学和生物学原理，学习电位器的工作原理，动手制作一个动画放映机。材料清单：电机×1、5号干电池×2、电位器×1、旋钮×1、电池盒×1、螺丝×4、螺母×8、导线×4、蜗杆×1、长轴×1、风扇扇叶×1、薄金属片×2、动画图片×4、拼接木板套材×1所需工具：电烙铁、焊锡丝、热熔胶枪、热熔胶棒、剪刀、剥线钳、螺丝刀等。 图1 制作所需材料
视觉残留原理
（1）什么是视觉残留呢？ 研究视觉残留需要先研究人类视觉的产生原理。视觉实际上是靠眼睛的晶状体成像，感光细胞感光，并且将光信号转换为神经电流，传回大脑引起人体视觉。人眼在观察景物或者图像时，光信号通过感光细胞感光，并传人大脑神经，需经过一段短暂的时间，这样就使得景物或者图像消失后，所见的视觉图像仍然会在大脑中停留0.1-0.4秒（相当于人快速眨眼一次的时间），这种现象就称为“视觉残留”，有的时候也成为“视觉暂留”。
（2）视觉残留在生活中都有哪些实例呢？ 视觉残留现象在我们生活中非常常见，比如当我们凝视灯泡、太阳等高光物体一小段时间后，闭上眼睛，在我们的眼前仍然会存在黑色太阳或者发光体的影像。再比如，在深邃的夜空中繁星闪烁，偶然间你会看到流星划过，拖着长长的尾巴，给夜空画上一道亮丽的弧线；这里流星的尾巴其实并不存在，而是因为流星运动的速度太快，人的眼睛来不及反应，由于视觉残留，造成了长长尾巴的假象。 （3）电影和动画是怎么回事呢？电影和动画是视觉残留经典的实例，其工作原理为：当播放胶片前一幅图的时候，图像在视网膜中留下了影像（视觉图像会在大脑中停留0.1-0.4秒），播放后一幅图的时候，视网膜上又留下了图像。由于眼睛具有视觉残留的特性，前后图像在我们的脑子里叠加起来，所以觉得图像中的人物好像动了起来，这样就形成了电影或者动画。经过科学家们不断实验发现，当每秒钟连续播放24幅或者更多幅图片的时候，所观察到的动画效果已经非常接近人眼直接观察到的动作效果，24也就成为了电影或者动画领域的一个经典数字了。现代电影和动画片除了一幅幅图画或者照片以外，又按照一定的速度，配上音乐和对白，使得播放过程变得更加精彩和有趣。 图2 胶片示意图
图3 电路示意图 图4 电路连接图
动画放映机内部电路为一典型的串联电路。电路连接主要需要注意一下几个环节：（1） 电池盒已经和开关连接在一起。（2） 电池盒电源正极（红色导线部分）需要连接电位器的处于边缘的一个管脚，电机的一根导线需要连接电位器中间的管脚。（3） 电源的负极连接马达电机的另一根导线。
图5 电位器外形
设计好电路之后，我们下面开始按照步骤制作属于我们自己的动画放映机吧。
步骤一：马达导线连接。 将红色、白色两根导线剥去两端的外皮，利用电烙铁和焊锡丝将导线焊接到马达的两个接线铜片处，如图6所示。。 图6 马达导线焊接示意图 步骤二：电位器导线焊接。将两根导线去除两端的外皮，利用电烙铁和焊锡丝将导线焊接到电位器的两个管脚上，一个管脚选择中间管脚，另一个选择靠边缘的管脚（两个边缘管脚任选其一），焊接效果如图7所示。 图7 电位器导线焊接过程步骤三：将图1所示材料清单中的旋钮帽套装在电位器旋钮上，如图8所示。 图8 旋钮帽组装示意图步骤四：将材料清单中的木板2号和3号按照图9中图所示摆放到一起，并用四个长螺丝和四个螺母固定，如图9所示。 图9 铜丝导线焊接示意图 步骤五：将按照步骤一焊接好导线的马达放置在步骤四完成的底板上方，注意需要将马达身体平面部分与木板3号平行放置，如图10所示。 图10 马达摆放示意图 步骤六：将木板1号放置在木板3号上方，注意需要将马达穿过木板1号的方形孔，而且四个螺丝穿过木板1号的四个对应小圆孔中，确保木板1号放置平稳，马达导线置于木板之外。安装效果如图11右图所示。 图11 步骤六组装示意图步骤七：将4个螺母拧到步骤六完成作品的四个螺钉上，固定好木板1号，如图12所示。 图12 步骤七装配示意图步骤八：将材料清单中的蜗杆套装在马达主轴上，并将长轴套装在蜗杆的另一端。注意需要调整好马达主轴和长铁轴在蜗杆上的插入深度，确保两者都可以安装牢固。安装后效果如图13所示。 图13 步骤八组装示意图步骤九：将风扇扇叶安装到长铁轴的另一端，安装后效果如图14右图所示。 图14 步骤九组装示意图步骤十：将步骤三完成的电位器使用热熔胶枪和热熔胶棒黏贴在电池盒远离开关的另一端，安装时尽量靠近外边缘，安装过程及效果如图15所示。 图15 步骤十组装过程示意图步骤十一：将步骤十黏好的电池盒放到步骤九完成的作品上方，具体放置位置为小方孔所在的一侧，注意黏贴前摆放好导线，安装过程如图16所示。 图16 电池盒组装方法示意图步骤十二：将图1所示材料清单中的薄金属片按照图17所示方法剪成四段，每段长度大概在3厘米左右，同时将一侧弯成L形，完成效果如图17右图所示。 图17 薄金属片加工示意图步骤十三：将步骤十二完成的薄金属片用热熔胶枪黏到步骤十一完成的作品上，需要四个金属片处于平行对称放置，安装过程和安装后的效果图如图18图所示。 图18 步骤十三安装示意图步骤十四：将图1材料清单中的画片按照动作顺序标好序号（如图19所示），并在背部相对应位置纵向站好双面胶带，如图20所示。 图19 画片排序示意图
图20 画片背面双面胶带粘贴方法
步骤十五：将步骤十四中粘好双面胶带的画片，按照步骤十三中排好的顺序按照顺时针依次粘贴到四个金属片上，安装时保持画片高度统一，如图21所示。 图21 画片安装方法示意图步骤十六：电路连接。将电池的正极导线与电位器红色导线相连。将电位器的白色导线与马达红色导线相连，电源负极与马达的白色导线相连，观察马达旋转方向，当马达逆时针旋转时，保留当前连接；如果马达为顺时针旋转，则将电位器的白色导线与马达的白色导线相连，电源负极与马达红色导线相连，确保马达逆时针方向旋转。接线处需要使用绝缘胶带缠绕。连接后效果如图22所示。
图22 电路连接示意图
按照前十六个步骤，我们完成了动画放映机的制作。同学们，现在你们可以用自己创作的动画放映机去观察小胖奔跑的动画效果了！如果马达速度过快或者过慢，小胖奔跑效果不理想，可以调整电位器旋钮，改变马达旋转的速度，是不是很好玩呢？
图23 动画放映机完成效果图
同学们，展开你们想象的翅膀，思考一下，使用本次课程所学习的视觉残留原理和电位器调节马达速度的电路，你还能做出哪些创意的设计呢？图24是经过改造的动画放映机，图25是利用视觉残留原理制作的立体动画（费那奇镜），看到它们，你想到了什么呢？
图24 Giphoscope动画播放机 图25 立体费那奇镜
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