“探索人工光源，創(chuàng)意綠色明天”

趙溪

作為一名科技教師，我認(rèn)為科技教育不能脫節(jié)于社會(huì)，要與社會(huì)需求相聯(lián)系，所以我在STEM課程中加入可持續(xù)發(fā)展的理念，以照明節(jié)能為主題，開設(shè)環(huán)保照明創(chuàng)客社團(tuán)。

活動(dòng)目標(biāo)

◇學(xué)生初步掌握人工照明發(fā)光原理、能源與碳足跡的相關(guān)知識(shí)。

◇學(xué)生掌握設(shè)計(jì)圖繪制、材料的加工與連接、效果檢測(cè)等設(shè)計(jì)與工程技能。

◇學(xué)生實(shí)踐光照明節(jié)能創(chuàng)意設(shè)計(jì)，體驗(yàn)“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題一研究問(wèn)題解決問(wèn)題”的科學(xué)過(guò)程。

◇學(xué)生初步形成節(jié)能節(jié)電的可持續(xù)發(fā)展價(jià)值觀，同時(shí)培養(yǎng)協(xié)作意識(shí)。

活動(dòng)對(duì)象

活動(dòng)對(duì)象為22名西城區(qū)阜成門外第一小學(xué)環(huán)保社團(tuán)的學(xué)生，他們均為4年級(jí)，之前沒有接受過(guò)工程類教育，完成了1學(xué)年的環(huán)境教育課程，對(duì)環(huán)境保護(hù)有熱情與一定基礎(chǔ)。

活動(dòng)內(nèi)容

利用每周三下午90分鐘的社團(tuán)活動(dòng)時(shí)間開展活動(dòng)，共包含以下5個(gè)子活動(dòng)。

照明發(fā)展史——綠色未來(lái)

以人工照明發(fā)展史為主線，讓學(xué)生了解燈具的發(fā)光原理與效率，這些知識(shí)有助于后面有關(guān)照明節(jié)能、學(xué)校照明情況調(diào)查等活動(dòng)的開展。在理解節(jié)能燈發(fā)光原理基礎(chǔ)上，學(xué)生利用熒光粉畫建筑設(shè)計(jì)圖，既體驗(yàn)了科學(xué)原理又初步嘗試了工程設(shè)計(jì)圖的制作。

STEM教學(xué)點(diǎn)：S——人工照明歷史與原理，T——熒光光轉(zhuǎn)化技術(shù)，E——畫設(shè)計(jì)圖，M——效率與百分比。

活動(dòng)實(shí)施要點(diǎn)：如何設(shè)計(jì)好活動(dòng)的引入階段？我采用了情景引入的方法。在活動(dòng)開始時(shí)關(guān)燈，關(guān)窗簾，將教室打造成“暗室”。接下來(lái)，提出問(wèn)題：“這樣的環(huán)境可以學(xué)習(xí)嗎？”答案自然是不能。學(xué)生在黑暗環(huán)境下感受照明對(duì)于人類的重要性。接下來(lái)，通過(guò)問(wèn)題“如何讓教室變亮”引導(dǎo)學(xué)生梳理常見的照明方式：拉開窗簾（自然照明），點(diǎn)蠟燭（火焰照明），開燈（電燈照明）。由此初步構(gòu)建學(xué)生關(guān)于照明的認(rèn)知，為按下來(lái)的活動(dòng)打好基礎(chǔ)。

照明與碳足跡

讓學(xué)生了解碳排放與碳足跡的知識(shí)，將每個(gè)自身行為都與碳排放建立聯(lián)系，提高學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)?；顒?dòng)以生產(chǎn)1件T恤的碳排放作為案例，讓學(xué)生對(duì)其加工過(guò)程進(jìn)行拆分，強(qiáng)化分步分工的工程思維。

STEM教學(xué)點(diǎn)：S——溫室氣體與全球氣候變化，T——設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)體系，E——系統(tǒng)工程的拆分，M——利用公式加權(quán)統(tǒng)計(jì)。

活動(dòng)實(shí)施要點(diǎn)：如何讓學(xué)生理解碳足跡這種抽象而廣泛的概念？如果僅給出定義，碳足跡即生產(chǎn)與消費(fèi)過(guò)程所產(chǎn)生溫室氣體的總和，學(xué)生是難以理解的。所以我以1件T恤為例進(jìn)行解釋，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，幫助他們更好地理解。首先提問(wèn)：“生產(chǎn)1件T恤需要哪些步驟？”在學(xué)生回答后，將T恤的生產(chǎn)過(guò)程拆分為原料種植、收割、運(yùn)輸、織布、染布、加工成衣等步驟。在此基礎(chǔ)上，將每個(gè)步驟所可能產(chǎn)生的能源消耗與二氧化碳排放給出數(shù)值，進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，最終得出1件T恤的碳足跡。

校園照明對(duì)對(duì)碰

用科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法讓學(xué)生理解節(jié)能與低碳的關(guān)系，并通過(guò)對(duì)學(xué)校的實(shí)地考察，了解學(xué)校內(nèi)照明的實(shí)際情況。

STEM教學(xué)點(diǎn)：S——能量與能源的定義和分類，T——邏輯三段論的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，M——百分比。

活動(dòng)實(shí)施要點(diǎn)：①如何建立節(jié)能就是低碳的聯(lián)系？為了能夠讓學(xué)生有直觀的體會(huì)，我設(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)，再結(jié)合我國(guó)的能源構(gòu)成最終建立節(jié)能與低碳的聯(lián)系。②燈具調(diào)查如何為“照明節(jié)能工程師”活動(dòng)做鋪墊？本次活動(dòng)的后半段為校園照明調(diào)查，由于時(shí)間與條件有限，調(diào)查對(duì)象限定在校園照明燈具的種類、數(shù)量與每天開啟的時(shí)間。照明節(jié)能主要有2個(gè)方向，即更換更節(jié)能的燈具，以及采取更智能的方式減少燈具無(wú)效開啟時(shí)間。所以在本次活動(dòng)中要注意對(duì)這2個(gè)問(wèn)題的引導(dǎo)。

綠色創(chuàng)意南瓜燈

本次活動(dòng)的目的并不是制作萬(wàn)圣節(jié)的慶祝道具，而是要讓青少年意識(shí)到南瓜燈不管是使用蠟燭還是燈泡發(fā)光，本身都會(huì)耗費(fèi)能源。而通過(guò)新技術(shù)可以減少能源消耗，用創(chuàng)客的方式為低碳作貢獻(xiàn)，緊扣整體活動(dòng)的育人目標(biāo)。

STEM教學(xué)點(diǎn)：S——能量的轉(zhuǎn)化，T——雕塑技法，E——根據(jù)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)與制作，M——圓的周長(zhǎng)。

活動(dòng)實(shí)施要點(diǎn)：如何在制作中滲透自主學(xué)習(xí)？這節(jié)課我選擇了逐步教學(xué)的方法保證成品效果。在開始階段說(shuō)明活動(dòng)主題后，通過(guò)啟發(fā)提問(wèn)的形式讓學(xué)生提出問(wèn)題，然后幫助學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)梳理，總結(jié)出制作綠色南瓜燈需要確定哪些條件。系統(tǒng)的提問(wèn)可以讓學(xué)生達(dá)到一定自主學(xué)習(xí)的目的。

照明節(jié)能工程師

對(duì)于科學(xué)研究，能夠提出有價(jià)值的問(wèn)題非常重要，這也是本次活動(dòng)的首要目的。本活動(dòng)要通過(guò)科學(xué)研究與工程創(chuàng)客的手段解決問(wèn)題，尋找有關(guān)照明節(jié)能的科學(xué)選題，并開展針對(duì)選題的研究性學(xué)習(xí)。

STEM教學(xué)點(diǎn)：S——科技創(chuàng)新的意義與過(guò)程，T——供電與照明技術(shù)，E——現(xiàn)有燈具的優(yōu)化，M——初級(jí)統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

活動(dòng)實(shí)施要點(diǎn)：如何啟發(fā)學(xué)生觀察生活，提出有效的照明節(jié)能問(wèn)題？教師需要盡可能準(zhǔn)備好有關(guān)照明節(jié)能的理念與案例，準(zhǔn)備啟發(fā)性的問(wèn)題與案例主導(dǎo)學(xué)生頭腦風(fēng)暴的思維過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生思考照明節(jié)能的方法，思考自己生活中類似的例子。

預(yù)期成果與呈現(xiàn)方式

◇創(chuàng)客設(shè)計(jì)：會(huì)發(fā)光的建筑設(shè)計(jì)圖。

◇創(chuàng)客制作：綠色南瓜燈。

◇校園內(nèi)部照明情況的調(diào)查報(bào)告。

◇學(xué)生家庭的碳足跡報(bào)告。

◇有關(guān)照明節(jié)能的科學(xué)創(chuàng)新選題。例如：觀眾用熒光棒的浪費(fèi)情況與替代方案設(shè)計(jì)，中小學(xué)教室照明用LED燈替代節(jié)能燈的可行性研究。

活動(dòng)評(píng)價(jià)

活動(dòng)過(guò)程中及完成后，要對(duì)環(huán)保照明創(chuàng)客社團(tuán)成員表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，以衡量該活動(dòng)的實(shí)施效果。評(píng)價(jià)采取自評(píng)、小組互評(píng)、過(guò)程性評(píng)價(jià)、結(jié)果性評(píng)價(jià)等多種評(píng)價(jià)方法相結(jié)合的方法進(jìn)行。

該項(xiàng)目獲得第33屆全國(guó)青少年科技創(chuàng)新大賽科技輔導(dǎo)員創(chuàng)新成果科技教育方案類一等獎(jiǎng)。

專家評(píng)語(yǔ)

方案緊扣綠色照明主題，結(jié)合創(chuàng)客與STEM教育活動(dòng)，讓學(xué)生通過(guò)自己的設(shè)計(jì)與制作解決照明節(jié)能問(wèn)題，體現(xiàn)出較好的完整性和可行性，實(shí)施后會(huì)產(chǎn)生一定的示范效應(yīng)。希望對(duì)該方案進(jìn)行完善，以充分發(fā)揮其提升青少年科學(xué)素質(zhì)的作用。