何敏怡:金点子“执纪”自习课堂

个性文静的她从小就喜欢博览群书,同时她也是体育爱好者;勤奋好学的她不仅善于思考,还学以致用,克服挫折与困难,探索制作单片机系统来管理中学生自习课纪律。她,就是本期封面人物——广东广雅中学高二级学生何敏怡。

文静的体育爱好者

童年时代里,每当妈妈带自己到游乐场和新华书店,那是何敏怡最开心的事不过了。每逢到访新华书店,何敏怡都能静静地待上好长时间,捧起书本滋滋有味地读起来。她回忆说,在孩提时的记忆里,新华书店就是“图书馆”,那里有着各式各样的书籍可供自己翻阅。也正是基于她文静的个性和喜爱读书的爱好,妈妈常常为她购置关于天文、地理、生物等学科的课外书。得益于此,她的视野获得了很大的拓展。

然而,文静的个性并不代表何敏怡就不喜爱体育运动。她也是一位名副其实的体育爱好者。自小她就被家人送去学习咏春拳课程。这是为何呢?原来,年幼时的她体质偏弱。鉴于她爷爷曾练过咏春拳法,因此家人经商议后,期望她通过学习咏春拳课程并勤加练习来强身健体。她没有辜负家人的殷切期望,也归功于她的刻苦努力与坚持,她的体魄得到显著的增强。就读广州西塱小学后,足球运动成为她新的爱好。无论是在体育课还是在课余时段里,校园绿茵场上常见她奋力拼抢或与队友切磋、交流的身影。上初中以后,由于她跑步成绩优异,她成为了学校田径队预备队的一员,参与日常集训。文静的个性并不妨碍她成长为体育爱好者。

好问善思 喜爱编程

爱好体育的何敏怡同时也是一位爱提问并善于思考的学生。现读高二理科班的她回忆说,小时候对“技术”并没有什么概念。比如说,虽然童年里也看过关于动画、机器人等题材的作品,但那也仅仅停留在保持着对动画、机器人好奇的层面,并没有作深入思考;即使在小学时代读过、写过科幻小作文,那时的她也认为那只是想象而并不成为现实。“尤其当获悉机器人‘阿尔法狗’屡次在棋赛中赢了人类棋手以后,我顿时百感交集,开始思考人到底在技术的世界中扮演什么样的角色。”她说。

升入广雅中学以后,何敏怡修读了通用技术课程,也参加了由黄山老师讲授的关于单片机技术的选修课,感触良深。她表示,冰箱、洗衣机在现实生活中再普通不过了,用户通过摁按键就能选择自己需要的服务,它们依靠程序进行各项工作。此前,她并不懂它们是怎样去为人们服务的,尽管在初中她已学过VB等编程方面的基础课程。为何“程序”可让机器为用户提供个性化的服务呢?学过关于单片机的一些理论知识后,她陷入了沉思,并想方设法去弄清楚何为“程序”,并先后找来一批文献来阅览,寻求破解心中的一个个疑惑。

问题越问越多,何敏怡的知识面也逐渐得以扩大。常常是在她找答案的同时,新的问题又出现了。期间,她渐渐地对程序、编程产生了兴趣。尤其参与了单片机技术选修课的学习后,她理解一个“作品”不再单看外观和功能,而是尝试从它的功能去猜测其为实现上述功能可能用到的原理与功能构件。与此同时,她也加入了在课间追着老师提问的学生行列。

编程这个词,粗略一看,感觉既抽象又单调。然而,在何敏怡看来,“编程”却是一个格外精彩的世界。比如说,常规思路是把既定任务分解成若干个任务子项,逐一编列完成各任务子项的子程序,再逐一整合为总程序。可总有编程高手仅用十分简短的程序语句就完成同样的任务。她说:“都说‘山外青山楼外楼,强中自有强中手’,每当看到高手们的极其简洁的程序,我心中豁然开朗,不仅激起继续学习编程的兴趣,还坚定了在编程的世界里继续钻研的信心!”

学以致用 探索以技术手段管理自习课纪律

师父领进门,修行在个人。在中学,自习课给学生提供了个性化的研习、训练的空间。虽说同窗团结互助是广为提倡的,然而自习课上同学间相互讲解难题时的声响有时却不经意地对其他同学造成干扰,而参与讨论者却常常浑然不觉。即使有值班教师巡视各班的自习课,但仍有学生抱怨自习课堂不够安静。注意到此事的何敏怡特意设计了调查问卷,在广雅中学高二级以及委托朋友在多所其他学校进行调研。此次调研共发出问卷超过150份,共收回有效问卷多于120份,有效问卷回收率逾80%。经过问卷处理与数据分析,调研结果是尽管老师反复强调过自习课的纪律,然而大部分受访者认为自习课堂不够安静,而且即使有值班老师巡视或坐班管理,其效果却不够理想。有感于此,她利用课余时间思考如何改进自习课纪律的管理,来让学生在安静的环境里更好地学习。

在公共场所,合法设置的监拍设备能对公民的举止行为进行规范。受此启发,何敏怡想:倘若在自习课堂增设噪声监测设备,当噪声超过一定限度时给予提醒,那会否对维持自习环境的安静有效果呢?她把想法告诉师长,获得他们的肯定与支持。于是,她先后进行了项目可行性评估、方案并举与论证的尝试。

何敏怡联系所学的单片机技术理论知识,设计了实验方案。起初,她制作了一个单片机系统,其中含有噪声计、LED显示屏、噪声超限警示灯、数据通信接口和外部数据存储器,还编写了运行程序。当环境噪声值为30到60分贝之间,属比较安静的状况,此时噪声超限警示灯显示为绿灯;随着噪声值的增加,噪声超限警示灯会逐渐显示为黄灯、红灯,超过一定噪声值还会发出警报声。通常埋头自习的学生并不会发出扰人的噪声,而在轻声探讨问题的学生当看见噪声超限警示灯的黄灯或红灯提示后,往往都会自觉降低声响或停止讨论。后来,她使用集成了包括噪声探测器在内的集成模块替代了系统中的噪声计,显著降低了作品的成本,通过编写及优化程序,让单片机系统实时处理所监测到的环境噪声值,并按既定程序向能发出绿、黄、红三色的小灯柱发出对应的发光指令,以此作为环境噪声状况的实时提示。此外,用户还可根据需要,选择是否开启该单片机系统内置的警报发声功能。该作品在多次试验中达到预设目标,取得满意的效果。

指导老师之一黄山表示,何敏怡同学的上述探究尝试经历过不少的曲折、挫折,她能坚持下来,做到善始善终,实属难能可贵。而何敏怡则表示,在今后,还可以自己设计、制作一款带有噪声探测器的电路模块来取代外购的带有噪声探测器的集成模块,进一步降低制作成本,并将所记录的噪声值存储起来通过无线局域网传递到老师的计算机或手机上,便于老师更好地对自习课的纪律进行管理。该项探究成果《以技术手段管理中学生自习课纪律的研究》在第33届广州市青少年科技创新大赛被评为一等奖,并获得参评第33届广东省青少年科技创新大赛的资格。

何敏怡

(文/图 毛永彬)

来源广东科技报公众号

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