韓寶江

在芬蘭坦佩雷理工大學（Tampere University of Technology，簡稱TUT）的LUMA中心，中國訪問團成員親自體驗了LUMA中心的實踐教學，本期將介紹其中的操作體驗主題活動課程。

一、遙控機器人

中心教師為學員們提供了兩種機器人操控體驗，類似游戲活動（見圖1）。其中一種體驗活動是在地上平鋪一大張較厚的白紙，邊長近2米，四周用薄木板圍成正方形框區(qū)?？騼确胖萌舾蓚€圓球形機器人，分別由不同的iPad來遙控。學員啟動相關的應用程序后，通過手指觸屏控制球體的滾動方向和速度，對于指尖的觸碰力度和技巧等有一定的要求。

更奇妙的是，操作者可以在iPad屏幕上選定不同顏色，球體會沿著滾動軌跡在白紙上噴涂出相應顏料的線條。因此，可以通過iPad來遙控指揮球體充當畫筆的角色，在白紙上滾動的同時噴出不同的顏料，形成五彩斑斕的圖畫。當然，還可以多人分工、協(xié)作，共同完成一幅作品。除了控制球體運動的操作技巧，學員還可以充分發(fā)揮聯(lián)想和想象，隨心所欲地在頭腦中建構各種圖形、畫面，最終在白紙上呈現(xiàn)出來并配以合適的顏色，這使遙控體驗活動增加了藝術創(chuàng)造和審美鑒賞的功能。

第二種體驗活動是用膠條在地面上設計好相對復雜的迷宮圖。用iPad來遙控球體，指揮球體從入口處開始，在迷宮中行進，要求球體不能壓線，更不能越過“墻體”，最后順利到達出口。在沒有違規(guī)的前提下，完成全程路線用時最短者勝。這個活動看似簡單，但實際上控制好球體卻并不容易，操控者須在方向和速度兩個方面做好協(xié)調。特別是在轉彎處，如果方向和速度控制不好，球體往往會“翻墻”出界，甚至連續(xù)跨越“墻體”，徹底失控。對于初次體驗者而言，能夠順利而規(guī)范地指揮球體走完全程就已經很棒了，這是個需要反復訓練才能有效提升成績的體驗項目。

二、制作感光燈

這是一個相對復雜的動手體驗任務。LUMA中心提供了制作感光燈的基本材料，每一套包括三極管、電解電容、光敏電阻、電阻、LED、導線、電路板、木箱片等，多個工作臺上還有大量相應的輔助加工工具。學員們要在中心教師的指導下親自動手組裝一個小型的感光燈，中心將把這些感光燈作為禮物送給學員（見圖2）。

1.光敏元件

學員們在中心所練習操作的是一種光聲控燈電路，要用到光敏電阻，其工作原理是基于內光電效應，利用這一原理制成的照明設備可具有白天滅、晚上亮的功能。將設備置于暗處，LED 燈亮;置于亮處，LED燈滅。晚上效果更明顯，關掉日光燈，燈亮;打開日光燈，燈滅。該電器設備可以作為停電備用燈，或用于尚未供電的地方照明，當然也可以應用到更多其他場合。

2.工作原理

學員們在中心得以近距離地觀察和了解光敏電阻或光導管。這是一種特殊的電阻，阻值會隨著光照強度的變化而變化。光敏電阻器通常會設計成薄片結構，以便吸收更多光能。為了提高靈敏度，光敏電阻的電極常采用梳狀。在半導體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在具有透光鏡的密封管殼里就構成了光敏電阻，可以避免因受潮而影響靈敏度。光敏電阻屬半導體光敏元件，除具靈敏度高、反應速度快等特點外，在高溫、多濕的惡劣環(huán)境下，還能保持高度的穩(wěn)定性和可靠性，因此可廣泛應用于照相機、驗鈔機、石英鐘、夜燈、光聲控開關、路燈自動開關以及各種光控玩具等光自動開關控制領域。

3.組裝元件

中心教師帶領學員們先把電子元件材料仔細分類，逐一介紹各電子元件的名稱和功能。顏色不一樣的電阻，其功能也不一樣。由于采用的是已經備好的材料，免去了用電表測試電阻值的步驟，大家可以放心地直接組裝。

教師一邊示范，一邊細致地講解。多數學員在日常生活中很少接觸這些電子元件。在教師的指導下，學員們嘗試著在電路板上找到標識的位置，將各個元件穿過電路板上相應的小孔并固定。把電子元件安裝在電路板上時，有時需要把較長的鐵線部分進行適度加工，使其帶有一定的彎曲弧度，可以避免傷到手指;有的元件要把握好相應的規(guī)格和尺度，如LED燈的鐵線上有個凸出的節(jié)點，安裝時達到凸出點就好，鐵線長的一端要連接正極，短的一端連接負極;電容元件務必要按照顏色對應組裝，如白色對白色、黑色對黑色，不能連錯。

所有電子元件都準確安裝到電路板上后，將電烙鐵通電加熱，融化焊絲，將電子元件焊接在特定位置，形成穩(wěn)定而有效的電路。最后，還要把多余的鐵絲用鉗子剪掉，使電路板盡量平整，這樣做不只是為了使外形看上去美觀，更是為了在使用時更加安全方便。學員們在焊接的過程中學會了安全并正確地使用電烙鐵。電烙鐵的鐵頭溫度可超過300攝氏度，要正確使用才可避免燙傷自己或他人;用完電烙鐵后要及時拔下插頭斷電，完全冷卻后收納。

最后一步是給整個電路板設備外裝一個小木盒。學員們需要用熱溶膠把6片邊緣帶有交錯齒的木片進行粘合，形成牢固的木盒。打開開關，透明玻璃片上LUMA中心的LOGO就會發(fā)出晶瑩而閃爍的藍光（見圖3）。

4.活動感受

這個活動任務跟國內中小學的通用技術課程有諸多相似之處，學員用半成品材料按照說明書（或教師指導）進行組裝，最終完成一個作品。相比較而言，這個任務更復雜，更有深度。

一是動手操作獲得第一手經驗。多數學員此前完全沒有接觸過類似的組裝活動，在加工過程中遇到了很多困難，產生了多種情緒的變化。一個看似簡單的任務，實際操作起來并沒有預想的那么容易，“事非經歷不知難”“絕知此事要躬行”，盡管很多人都有高學歷的教育背景，甚至頗有教育科研成果。

二是合作協(xié)同達成目標。既包括師生之間的合作溝通，也包括學員之間的互幫互助。先行一步的學員指導協(xié)助后進的學員解決困難，有成功經驗的分享，有不同觀點的交流，有反復試錯、走彎路后的“柳暗花明”，有協(xié)作帶來的高效。

三是嚴謹規(guī)范的科學操作。從整體上看，自然科學比人文社會科學更準確、細致、規(guī)范，一個電子元件的細節(jié)安裝失誤或者偏差可能會導致整個設備無法有效運行，行為與結果之間存在著直接的因果關系，實際效果可以直觀地呈現(xiàn)出來，事實會做出明確的裁判。

四是體驗成功并深度探究。歷經反復的嘗試與加工后，燈具終于正常發(fā)揮功能，這個過程能使人感到愉悅并產生成就感。在此基礎上，學員們進一步提出了新的設想：是否可以添加發(fā)聲裝置，使燈亮起來的同時能播放設定的樂曲？或者存儲多首樂曲備選？是否可以增加裝置，使燈具能夠感應環(huán)境光線的強弱而自動調節(jié)亮度以實現(xiàn)增效節(jié)能？是否可以增加裝置，實現(xiàn)燈啟動時的亮度從與環(huán)境一致逐漸達到最亮，關閉時的亮度逐漸降到與環(huán)境一致，通過這種延時漸變的方式減少明暗驟變給人眼帶來的不適？

三、加工LOGO布袋

中心教師提供了帶有LUMA中心LOGO的膠貼，學員使用尖嘴夾子小心地把多余的邊角材料清除，形成一個LOGO膠貼圖案;然后把一個粗布手提袋平鋪在工作臺上，將LOGO膠貼平整地粘貼在袋子的一面;接著轉移到一臺通電加熱儀的圓形金屬平臺上，按下操縱把手，上下兩個金屬盤將合住壓緊布袋，觀察倒計時讀秒屏幕，兩分鐘后抬起把手，LOGO膠貼圖案就會固定在布袋上（見圖4）。白色膠貼配黑色布袋，黑色膠貼配白色布袋。當然還可以繼續(xù)豐富LOGO膠貼的顏色。

這個印制有LUMA中心LOGO標志的粗布手提袋同樣是贈送給學員的，可以容納前一環(huán)節(jié)學員自己動手組裝完成的感光燈，還可以替代塑料袋作為日常生活中的得力用具，這一方面為LUMA中心設計了無數流動的廣告，另一方面也宣傳了芬蘭人民一貫愛護自然的環(huán)保理念。

（責任編輯? ?郭向和）