互動(dòng)媒體技術(shù)課程的開(kāi)發(fā)和實(shí)施

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

2、術(shù)課程？ 通用技術(shù)課程？ 綜合實(shí)踐活動(dòng)課程？,二、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)

3、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，

4、手機(jī)，各個(gè)游戲平臺(tái)，以及大型游戲機(jī)臺(tái)等。,互動(dòng)媒體和新媒體、數(shù)字媒體的關(guān)系,范圍最大的應(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。 可參照的名詞：互動(dòng)裝置藝術(shù)、數(shù)碼游戲。,什么是互動(dòng)媒

5、體技術(shù),互動(dòng)媒體技術(shù)也稱(chēng)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,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)

6、學(xué)生把新奇創(chuàng)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,Arduin

7、o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(chēng)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)

8、，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

9、。,作品的互動(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

10、體技術(shù)課程中，涉及與物聯(lián)網(wǎng)、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

11、價(jià)值,什么是STEM,STEM是科學(xué)（ScienceENCE）、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(chēng)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)）

12、,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)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(chēng)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

13、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(chēng)）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

14、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)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

15、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（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)（如何確定他們已經(jīng)到那里了