学校创客空间解决方案
1 项目背景
2015 年2 月28 日的国务院常务会议上，李克强总理详细说明了对“创客空间”的政策支持，要在创客空间、创新工厂等孵化模式
的基础上，大力发展市场化、专业化、集成化、网络化的“众创空间” ，实现创新与创业、线上和线下、孵化与投资相结合，为小微创新企业
成长和个人创业提供低成本、便利化、全要素的开放式综合服务平台。培育创客文化，让创业创新蔚然成风。
为了积极响应国家政策号召，培养学生的自主创新能力，某某中心小学在创客方面已经获得了一定的研究成果。为了鼓励和吸引更多的学生投入到创客中来，特展开创客空间建设。
2. 项目的构成
2.1 创客空间的智能化改造
空间的智能化改造主要分为硬件改造和软件改造。硬件方面引入进行创新过程所需的一些设备，比如3D 打印机，切割机，铣床等。同时装修风格也需体现创意感。软件方面需要结合当今流行的一些主
流技术，比如云计算，物联网等概念。从门禁系统到空间智能化设备
的布局，都体现物联网的概念。改造的结果可以让学生进门就体验创
客带来的科技感，创新感。
2.2 创客技术教学研究（结合实际的创客小项目）
1）以信息素养的培养作为核心理念
在信息社会中，信息的获取、识别、加工和发布是生存的必备技能。在创客空间里，学生将会体验这样的完整流程，人和人之间信息
的传递、人和计算机之间信息的传递、计算机与计算机之间，所有这
些信息交织成一张信息网。在信息技术创新过程中，学生将会通过实践活动，充分体验和了解信息技术。
2）通过生活情景创设，引导学生主动构建信息知识与能力
创客技术知识不是为学而学，而是为用而学，如在认识光电传感器的时候，通过生活中常见的感应门和感应水龙头的引入，增加学生的亲切感，消除陌生感。
3）直观可见互动性强的教学技术
学生学得的软硬件知识，信息技术文化知识，通过动态在线图形化编程交互技术，将效果直观展示在眼前。
4）注重时代特征的信息文化传达
在课程体系中，每一个知识点都不是单纯的知识和技能学习，学生通过知识点能了解到相关的前沿科技知识和信息文化内涵。如导购机器人的设计是对未来生活的设想；通过超声避障机器人的设计，学生能够了解到雷达探测技术的由来和发展过程。
5）情感态度和价值观的全面培养
学生在动手与动脑相结合的过程中感受信息对生活与学习的作
用，产生学习与使用信息技术的兴趣，同时在合作研究的课题中培养学生的团队意识和集体精神。如学习红外通信的课程就需要多个学生
合作，一起探究红外通信的原理。
2.3 创客技术网络平台建设
信息化的年代，创客技术也需要进行网络平台的建设，通过网络平台，可以吸引更多的小小创客加入到创客队伍中，采用面向全区化的部署方式，打造以某某中心小学创客网络平台中心，辐射整个某某区，甚至某某市的各大中小学。本平台的建设将对创客技术、文化的
交流和建设，起到推荐和推进作用。
3. 项目具体建设内容
3.1 创客空间建设
空间建设以空间装修布置、门厅信息化改造、创新转化等为主要内容，以提供基础设施来实施项目改造为核心，以分享兴趣、分享知识、创造新事物为核心功能定位，所有的项目改造以创客教学为基础，每个项目改造必须在学生的参与合作下完成。
3.1.1 信息化改造项目如下：
（1）智慧人脸综合系统
A 、学习内容：i.微机自动识别技术；ii. 考勤系统核心控制器知识；iii. 图形处理与人工智能；iv.基于人脸图像的年龄函数计算；v.通过控制半导体发光二极管的显示方式；
B、课程安排：
a). 理论课程内容：树莓派（为学生计算机编程教育设计的一种卡片式电脑）等，安排8 课时；
b). 实践改造课程内容：i.门禁功能安装在大门上的门禁系统，门禁系统只接受记录在系统内的人员进出， 2 课时；ii. 考勤功能有效保存人员的考勤记录， 2 课时；iii. 心情识别功能通过面部扫描判断当事人是否微笑，从而判断心情， 2 课时；iv. 面部年龄测算根据面部扫描皱纹、皮肤等判断当事人的年龄， 2 课时；v.大屏幕显示及标注大屏幕综合显示以上功能的判断结果， 2 课时。
（2）智慧农业滴灌综合系统（门厅）
A 、学习内容：i.植物生长要素；ii. 土壤分类、成分；iii. 土壤检测；iv.数字建模；
B、课程安排：
a). 理论课程内容：i.土壤温湿度传感器，1 课时；ii.PH 值传感器，
1 课时；iii. 空气温湿度传感器， 1 课时；数学建模，
2 课时；
b). 实践改造课程内容：i.土壤湿度检验检测土壤湿度，根据土壤湿度判断是否进行滴灌， 2 课时；ii. 供水水质检验检测水质，2 课时；iii. 灵活划分的多区域分离检测滴灌把绿植划分区域，根据不同区域划分单个区域的检测滴灌， 2 课时；iv.土壤酸碱度检验检测土壤酸碱度，根据土壤酸碱度判断是否进行滴灌， 2 课时；v.土壤温度检验检测土壤温度，根据土壤温度判断是否进行滴灌， 2 课时；vi 空气湿度检测检测周边空气湿度，根据空气湿度判断是否进行滴灌，2 课时；v ii. 空气温度检测检测周边空气温度，根据空气温度判断是否进行滴灌，2 课时；v iii. 光照度检测检测光照度与光照时长，根据光照度判断滴灌时间、是否进行滴灌， 2 课时；ix. 建模计算需要
水量根据上述检测功能以及滴灌水量的记录，建模计算植物的需水量，2 课时；
（3）智慧能源系统（门厅）
A 、学习内容：i.绿色能源知识；ii. 电能转化与传输；
B、课程安排：
a). 理论课程内容：i.能源分类、转化、利用，2 课时；ii. 数字电路、模拟电路课程，4 课时；
b). 实践改造课程内容：i.太阳能收集转化收集太阳能，实现太阳能与电能的转化， 1 课时；ii. 风能收集转化收集风能，实现风能与电能的转化，1 课时；iii. 智慧电能传输模型搭建模型，实现风能、电能、太阳能之间的相互转化，并且学习电能的传输模式， 2 课时；iv.传统电厂电网模型搭建传统电厂的电网模型，学习现有的电网知识，2 课时；v.为所有门厅的信息化改造设备供电通过风能、太阳能转化成的电能为门厅的信息化改造设备供电，确保各项设备的正确运行，2 课时；
（4）智慧气象站（门厅）
A 、学习内容：i. 气象知识，风、雨、光照、空气质量等；ii. 家居智能控制；
B、课程安排：
a). 理论课程内容：i.气象现象、气象与生活， 2 课时；i i. 光照传感器、大气压力传感器、空气温湿度传感器、风速风向传感器、雨量传
感器，2 课时；
b). 实践改造课程内容：i.雨量收集收集下雨天的雨量，判断当天的雨量大小，并且收集雨水作供水用， 2 课时；ii. 光照度收集收集白天的光照，判断光照度大小，且与太阳能收集转化系统结合， 3 课时；iii. 风力风向收集检测并记录当天风力大小以及风向， 2 课时；iv.温度湿度收集检测并记录当天空气温度和湿度数据， 2 课时；v. 空气质量收集检测当天空气质量，判断空气质量为优、良、差等级
区分，2 课时；vi. 和室内智慧家居系统无线互联通过以上对气象情况的检测和判断，运行室内智慧家居系统， 3 课时；vii. 室外高亮大屏幕LED 显示室外大屏幕实时显示当天天气， 2 课时；
（5）智慧展板（门厅）
A 、学习内容：i.计算机编程设计；ii. 无线连接技术；iii. 图表设计；
B、课程安排：
a). 理论课程内容：i.树莓派的应用，2 课时；ii. 数据条形图设计，
1 课时；
b). 实践改造课程内容：i.展示系统展示各项信息化改造项目的运行数据，及时观察发现设备的运行情况， 1 课时；ii. 展示控制节点展出学生的创意改造作品，PPT 循环播放，增加学生的成就感， 1 课时；iii. 通过wifi 收集全校智慧化系统数充分展开学生的想象力，对各项设备作出创意改造， 3 课时；iv. 图形化展示有条理的展示系统各项数据，便于比较分析， 1 课时；
（6）智慧家具（教室）
1）智慧门窗系统
A 、学习内容：i.微机自动控制；ii. 齿轮、轴等的传动功能；
B、课程安排：
a). 理论课程内容：i.树莓派的应用，2 课时；ii. 数据库处理，
2 课时；
b). 实践改造课程内容：i.检测室内外的光照度、温湿度、空气质量，并记录数据，使教室内始终处于光线充足、温度适宜、空气
质量良好的状态， 2 课时；ii. 智慧开关窗（以及纱窗）自动开关玻璃窗和纱窗，调节室内温度、通风和空气质量， 1 课时；iii. 智慧开关窗帘开关窗帘，调节室内光照度， 1 课时；iv.智慧开关百叶窗开关百叶窗，同时调节光照度和通风， 1 课时；
2）智慧室内环境系统
A 、学习内容：i.室内空气质量、室温检测与调节；ii. 家电智慧控制；iii. 应用程序APP 设计制作；
B、课程安排：
a). 理论课程内容：i.手机操作系统ios,Android 的学习，2 课时；ii. 主流开发语言java,c++的学习，3 课时；
b). 实践改造课程内容：i.智慧空气净化器（联动智慧门窗）配合智慧门窗系统，根据室内空气质量自动开关空气净化器，调节室内空气质量,2 课时；ii. 智慧空调当智慧门窗系统无法调节至适当室温时，采用空调，智能调节室温， 2 课时；iii. 智慧家电总控节点节点总控所有室内的智慧家电， 2 课时；iv.超级APP 设计一款适用于该空间的超级APP，不需要人为的手动调节，并同时控制教室内其他所
有的电器，实现真正的智能化， 3 课时；
3）智慧室内灯光环境
A 、学习内容：i.亮度和照度的关系；ii.Qos 功能；
B、课程安排：
a). 理论课程内容：i.色彩音乐，2 课时；ii. 树莓派的应用，2 课时；
b). 实践改造课程内容：i. 和智慧门窗结合，恒光照度模式确保教室内为恒光照模式，照明度不会过暗或者过亮， 2 课时；ii. 自动调整照度和色彩缓慢过渡调节室内光照度和色彩，不会出现突然的过亮或过暗以及色彩刺眼的情况， 2 课时；iii. 旋律转化灯光在展示区能够根据音乐旋律变换灯光色彩，增加展示作品的亮度与科技色彩，
2 课时；
（7）智慧交通系统模型
A 、学习内容：i.城市交通与道路规划；ii. 交通信息采集；
B、课程安排：
a). 理论课程内容：i.计时器，1 课时；ii. ITS 信息课，2 课时；
b). 实践改造课程内容：i.智慧交通基础展示在这个模型中可以学习基础的交通知识,1 课时；i i. 智慧红绿灯实现“没有行人时保持绿灯通行，有行人时进入红灯倒计时”的实用效果， 2 课时；iii. 智慧停车场提示是否还有空余车位以及车位数量， 2 课时；iv. 交通信息采集展示系统实时公布交通信息，模拟实现无事故的交通系统， 2 课时；
（8）智慧制造工厂
A 、学习内容：i.3D 打印机结构与组装；ii.3D 打印技术；
B、课程安排：
a). 理论课程内容：i.3D 打印技术原理、应用等介绍， 1 课时；ii. 三维制图，4 课时；iii.
b). 实践改造课程内容：i.3D 打印机打印各种学生能够想到的物件，激发学生的学习兴趣， 2 课时；ii.3D 打印机的自我复制套件实现循环功能，培养学生组装3D 打印机的能力，3 课时；
3.1.2 创新转化项目
（1）体感+指纹解锁储物柜（教室内）
A、学习内容：i.手势解锁原理；ii. 微机系统管理；
B、课程安排：
a). 理论课程内容：i.红外测距传感器， 1 课时；ii. 识别模块，1 课时；iii. 电控锁，1 课时；
b). 实践改造课程内容：i. 固定手势和体态组合开启储物柜储物柜用来存储各种设备工具，以及展示学生的成品，通过固定的手势和体态组合才能开启储物柜，确保存储的物品的安全性， 2 课时；ii. 支持内容管理输入系统中的物品才能放入储物柜中安全保存，而不属于系统中的物品则不能在放入后安全上锁，有效分类管理各种物品，
2 课时；
（2）基于智慧制造工厂的多轴飞行器
A 、学习内容：i.多轴的意义；ii. 飞行器；
B、课程安排：
a). 理论课程内容：i.电机、陀螺仪、加速度传感器的综合应用，2 课时；ii. 基本运动原理，垂直运动，俯仰运动，滚转运动，偏航运动，
2 课时；
b). 实践改造课程内容：Ⅰ、明白多轴的意义，创造特殊轴数飞行
器学生在学习多轴的意义中感受各种轴数对飞行器的意义，同时研究设计特殊轴数的飞行器，一起探究不同轴数的飞行器的起飞标准，
实现飞行器的起飞效果，这需要同学们团队合作完成，在学习了科学知识的同时也培养了团队精神， 4 课时。
3.1.3 门厅教室装修及布置
装修及布置对象如下：
（1）门
参数：防火防盗功能，尺寸1100*2300mm。
（2）家具类
1）书柜
参数：可调节隔板，尺寸135/215*237*28 厘米，数量2 个，颜色白色；
2）展示柜
参数：可调节隔板，玻璃门，尺寸106*202*28 厘米，数量2 个，颜色白色；
3）学生储物柜
参数：可调节隔板，尺寸60*190 厘米，数量3 个，颜色白
色；
4）教师储物柜
参数：可调节隔板，尺寸58*70 厘米，数量 2 个，颜色白色；
5）讲台
参数：尺寸150*75 厘米，带抽屉和储物柜，数量 1 个，颜色白色；
6）学生课桌
参数：拉出式面板，尺寸151*65 里面，数量6 个，颜色白色；
7）讲师座椅
参数：尺寸48*49*48 厘米，镀铬，数量1 把，颜色白色；
8）学生座椅
参数：数量12 把，尺寸宽度: 49*52 *86 厘米，颜色白色+ 银色；
9）展示台
参数：高光表面，尺寸185*90 厘米，数量 1 个，颜色白色+褐色；
10）收纳盒储物箱
参数：附盖，环形提手，透明窗口，尺寸22*34*16 厘米，数量20 个，颜色灰色。
（3）其余必须设备
3.1.4 信息化平台数据格式热备份及数据整合清洗（需详细说明）
（1）在数据库运行的情况下，采用archivelog mode 方式备份数据库；
（2）应用Memcached ，Memcached 是一个高性能的分布式内存对象缓存系统，用于动态Web 应用以减轻数据库负载；客户端可以用任何语言来编写
（3）发现并纠正数据文件中可识别的错误的最后一道程序，包
括检查数据一致性，处理无效值和缺失值等，基于网络的服务，主要
适用于电子表格等应用程序。
3.1.5 创客图形化编程平台
（1）双系统平板电脑20 台
参数：品牌台电，系统Android+Win8 ，尺寸10.6 英寸，分辨率1920*1080，系统内存2GB，存储容量32GB。
（2）配备固定和安全设施
参数：平板电脑支架，材质锌合金，颜色银色，高低双档调节，尺寸18*2.5*1 厘米，重量0.24KG。
（3）其他必须设备
平板电脑充电柜，安全存储和安全充电、安全电源管理(漏电保护，过流保护)，双风扇降温，辅助插座设计，对外提供220V ，10A 的国际插座一个，可用于连接教师用电脑或便携式投影仪，可同时为48 台平板电脑充电，由智慧能源系统供电。设备须符合3C 认证。
3.2 创客技术教学研究与课程设计
所有创客小项目要围绕创客教学展开，紧扣创造改变生活，改变校园的主题。在项目实施过程中，必须要有学生参与设计与实施，保
证学生参与度。此外在技术难度上要把握学生能够理解和掌握。并提供相应的创客转换课程，教案，教学内容。对所有子项目的课程进行
实地转换，并针对该课程进行相应的教学和辅导学生工作。包括以下九个子项目
（1））智能文明桶系统课程与转化实例开发1）
采用arduino uno 处理器的电子称 5 台2）
采用wifi 通信模块实现多对 1 无线传输
3）称重传感器检测范围：0~10KG, 最小检测单位0.1kg
4）重量信息保存于SD 卡
5）采用电池进行供电
6）统计软件：通过软件自动对一周内检测结果进行统计。
7）手机查询统计结果
8）软件著作权和实用新型专利撰写和申报
9）案例转换成教材，对学生进行授课辅导。
总计:
智能文明桶系统一套,包含:硬件系统,软件系统,技术与服务
主要硬件清单如下:
Arduino UNO *8
无线模块*8
称重传感器*8
显示模块*8
供电设备*8
软件系统如下:
电脑统计软件*1
手机查询软件*1
技术与服务如下:
项目转化为10 次完整教学课程体系
授课培训10 次
（2））地下通道智能人流疏导系统课程与转化实例开
发1）采用arduino uno 处理器2）采
用人流量计数器，计数范围0~999
3）疏散指示灯支持 3 种颜色变换
4）采用发声提示
5）独立供电
6）软件著作权和实用新型专利撰写和申报
7）案例转换成教材，对学生进行授课辅导。
总计:
地下通道智能人流疏导系统一套,包含:硬件系统,技术与服务主要硬件清单如下:
Arduino UNO *5
人流量计数器*5