创新实验室建设与作用.doc

创新实验室建设与作用一、建设背景“创新实验室”的建设有两个背景，小背景为了实现金山区教育局提出的“让学生的学习经历更丰富”的教育总目标；大背景是国家主席习近平提出的中国梦的概念。而实现强国梦需要大量的创新型人才做支撑，创新型人才需要靠创新教育来培养，并且创新能力的培养不是一朝一夕的事情，而是一个漫长的过程，中、小学又是培养学生创新能力的重要时期。所以， 我们学校根据自己的实际情况成立了“科技创新实验室”。为国家将来培养大批创新型人才奠定基础。二、建设意义（一）为学校的科技社团提供必要的设施学校的科技社团成立于2013年，其前身是学校的科技兴趣小组。在过去的几年中出现了一批对科技，特别是对单片机编程感兴趣、又有一定科学素养的学生。他们在国内外的重要科技比赛中获得了很多奖项和荣誉，学校的科技社团还被区评为金山区优秀社团。但是，学校原用来进行科技辅导的设备比较陈旧，资源比较匮乏，使得活动的开展受到很大的制约，很多学生的创新项目难以具体实施，学生也难有实践的机会，使得学生的探究能力、创新意识的发展受到了限止，如今，实验室的建立使以上问题都能迎刃而解。（二）为学校的校本课程建设提供配套资源学校的基础型课程、拓展型课程、探究型课程需要先进的设备和教学资源帮助来提高课程实施的多样性和有效性，同样，创新教育不仅需要具有创新能力的老师，更需要与新课程标准、新课程建设、新教材相匹配的教育装备，只有这种样才能满足培养创新型人才的新要求。三、建设目标（一）提供学习、实践、探究和创新的场所。创新教育体现了多个学课课程的融合，所以它对专用教室的需求比基础型课程更迫切。例如创新过程中若涉及到编程，就需要电脑房；若涉及到材料加工，则就需要加工车间；若涉及到实验验证，则需要化学实验室和物理实验室等，总之，学生的探究能力、创新意识的培养需要一定的环境支撑才能更好地开展。（二）改变学生的学习方式。创新实验室的建设成功，可以使学生的学习走向实验中学、做中学、探究中学，有利于增强学生的探究能力和创新意识。信息时代，知识的更新速度无法想像，老师不应该只做传递知识的工匠，更应该是学生探索未知世界的指引者。创新实验室中的资源、设施恰巧为教师、学生开展教学、探究和创新活动提供了更丰富、便捷的方式。（三）提升教师的专业水平。要培养学生的创新意识，首先教师必须具有一定的创新能力，因此，创新实验室不仅仅服务学生，对教师的创新能力提升同样具有意义。所以，创新实验室为提升教师的综合教学能力开辟了一条全新的途径。（四）为校本课程建设增添活力。学校可以根据本校师资和学生的具体情况设计专门的特色课程，也可以利用创新实验室，让现有的课程内容变得更丰富，教学形式更多样，从而最大可能地吸引学生的眼球，充分激发出学生求知的欲望，培养学生的创新意识，提高学生的创新能力。创建创新实验室我们必须要改变一个错误的观点，有部分教师和领导认为，做创新实验室的目的就是要让学生在里面做一样新东西出来，并且对这件新东西是有要求的，即使没有像手机、电脑问世时那样轰动，至少也要在实际生活中可以用，即有生产的价值。在这种观点错误的引导下，我们的很多比赛中出现了这样或那样的笑话，例如：某某创新大赛，一个小学生的研究项目，竟然连在场的大学生们都汗颜，自叹长江后浪推前浪，前浪死在沙滩上。事后有人调查发现，这位小学生的项目竟然是某个研究所的研究项目。这种拔苗助长式的教育不但没有提高学生的创新能力和创新意识，反而会让学生从小养成弄虚作假的坏习惯，这种做法有百害而无一利。其实，创新实验室的目的不是要让学生在中、小学阶段真正创新出什么东西，该阶段如果说有什么“创新发明”，那也仅仅是学生的一想法，最后的实施主要还是靠家长和老师，学生在参与这个“创造发明”的过程中，可以从家长和老师身上学习到新的知识和解决问题步骤和方法等，从而有利于培养学生的观察能力、分析能力和动手能力等。总之，创新能力的培养不是一蹴而就的，因此，培养学生的创新意识，为真正创新打好基础才是实验室的建设目的。四、建设方案（一）建设思路根据学校实际情况，创新实验室以“AVR单片机软、硬件开发与应用”为主题，并配备一定数量的智能机器人、各种传感器和编程用的实验板等。形成一个以单片机编程为主，单片机硬件开发和创新实验为辅的多功能、综合性的创新实验室。（二）建设内容1。单片机编程语言（1）图形化编程方式。这是中鸣公司为ROBOEXP又称机器人快车专门设计的编程工具，比传统的文本编程更加高级。它的主要特点是易学、易用、易读和易懂，非常适合培养学生的编程思维。这种基于工程C的图形化、模块化编程语言，全部功能模块使用图标表示，遵循自顶向下的编程逻辑思维过程。学生只需简单地拖放各个模块图标，绘制出流程图，机器人快车就能自动生成可视化的C源代码，帮助学生轻松完成编程，快速掌握如何控制机器人。机器人快车软件是完全开放的，方便大家更有效的学习，不能能学到功能模块的内核，还可以学习编写定义自己的功能模块。因此，这是一款非常适合低年级学生学习的软件。（2）BASCOM-AVR语言。在众多的高级语言中，BASIC语言以其简单易学的特点，被广大初学者所选用。以高级程序设计语言BASIC为手段的AVR单片机一切平台-BASCOM-AVR，完全继承了BASIC简单易学的特点，并且它又针对单片机的特点，扩展了专门面向各种通用接口且功能强大的语句，使设计人员可以在半个小时内完成一个功能模块的设计编程和调试；而采用汇编语言，则需要几天甚至几个星期。（3）ADUINO语言。这是一种建立在CC+基础上的简化了的C语言； Arduino语言把AVR单片机相关的一些参数设置都函数化，不用我们去了解它的底层具体是什么东西，这样就可以抛开具体的硬件知识，只要掌握了相关的函数的设置，就可以让我们不是很了解AVR单片机的同学们也能轻松地上手。与C语言相比，Arduino语言更加简单易懂，与上面的BASCOM语言一样，其中很多函数都可以望文生义，所以特别适合中、小学学生学习和实验。2。单片机最小系统PCB板的设计图1Protel 99SE是Protel公司多年来致力于Windows平台开发的结晶，能实现从电学概念设计到输出物理生产数据，以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。因而今天的Protel 99SE软件已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是一个系统工具，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。启动Protel 99SE很简单，只要双击桌面左下角的“开始”按钮，然后依次单击“程序”“Protel 99SE”文件夹 “Protel 99SE”，即可 启动Protel 99SE软件。如图1所示。 图2Protel 99SE的工作界面大致可分为三个部分：即菜单栏、工具栏和状态栏（如图2所示）。菜单栏除了有“文件”、“视图”、“帮助”三个常见的菜单外，还有一个“参数设置” 按钮，单击按钮即可出现“Sever”菜单。工具栏实际上是菜单栏中的部分内容。状态栏主要用来在进行设计时显示各种设计信息，如坐标及正在执行的命令等信息。“Sever”菜单是Protel 99SE软件特有的菜单，单击 按钮，即可出现相关菜单，供使用者快速设置。3。创新实验室设备因为本创新实验室的主题是单片机的编程和硬件设计，无论是编程还是设计都离不开电脑，最好是笔记本电脑，方便外出携带参加比赛，所以电脑是实验室的主要配置。其次，创新实验室还承担了学生的创新发明任务，因此还得配置小型的电钻、台钻、机床、洗床、雕刻机、3D打印机等。4。其它为了方便学生进行小组学习，实验室的桌椅安排最好是六边形的，这样一个小组控制在六人以内进行探究学习效果更好，除此之外，还要布置知识幕墙、展台等教学工具。五、使用方法创新实验室以中小学“劳技、科学和信息技术”为突破口，以“AVR单片机的开发与应用”为主要服务对象。作为一间多功能的创新实验室，应该最大限度地为教师的教学、学生的学习服务，同时为学校校本课程的建设添砖加瓦。（一）为基础型课程提供拓展内容作为基础型课程的“劳技、科学和信息技术”虽然已经配备了二期课改的教学工具，但这只是最基本的装备，有些甚至不全，对于教材中的某些内容来说，没有相关实验和资源的支持是难以开展有效的教学的。例如“科学”和“劳动技术”教材是比较新的，所以很多内容是非常吸引学生兴趣学习的，但是，光一门“科学”就涉及到化学、生物和物理等多方面的知识，实验时就需要各方面资源的支持，但实际上学校的资源配备是严重匮乏的；其次，“劳动技术”光木工方面就需要手锯、电锯、机床等设备，更何况还有剪纸、折纸、烹饪等技术，所以学校的资源配置也是非常不足的。但是，创新实验室里的很多设备资源恰巧可以弥补以上的不足，甚至有更多的补充。（二）为拓展型课程、探究型课程和校本课程的建设提供教学所需的资源拓展型课程、探究课程和校本课程所需的教具和学具并不是统一配备的，需要教师根据自己所开展课程的实际需要进行订制，有些教、学具又比较少见，使得课程由于缺乏必要的设备支持而难以积极有效地开展，创新实验室的出现大大满足了这几类课程开发的需要。（三）为学生科技创新提供活动场所 科技创新要求学生小组合作进行，非常需要一间拥有小组式课桌椅的场所，并且不会被外界打搅，科学和劳动技术专用教室的使用率较高，几乎每天有好几节课，使得学生的半成品难以保存，搬上搬下非常麻烦，使得活动无法延续，有了创新实验室的存在，有利于学生可以在此开展长周期的探究活动和科技创新活动。（四）为校园活动提供丰富多彩的舞台。创新实验室在必要时可以成为学生作品的展览室，例如：科技节期间可以展示科技作品，艺术节期间展示艺术作品，此外，实验室也可以作