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，要與社會需求相聯(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。

活動目標(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。

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

◇學(xué)生實踐光照明節(jié)能創(chuàng)意設(shè)計，體驗“發(fā)現(xiàn)問題一研究問題解決問題”的科學(xué)過程。

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

活動對象

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

活動內(nèi)容

利用每周三下午90分鐘的社團活動時間開展活動，共包含以下5個子活動。

照明發(fā)展史——綠色未來

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)計圖，既體驗了科學(xué)原理又初步嘗試了工程設(shè)計圖的制作。

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

活動實施要點：如何設(shè)計好活動的引入階段？我采用了情景引入的方法。在活動開始時關(guān)燈，關(guān)窗簾，將教室打造成“暗室”。接下來，提出問題：“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)境下感受照明對于人類的重要性。接下來，通過問題“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，為按下來的活動打好基礎(chǔ)。

照明與碳足跡

讓學(xué)生了解碳排放與碳足跡的知識，將每個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?；顒右陨a(chǎn)1件T恤的碳排放作為案例，讓學(xué)生對其加工過程進行拆分，強化分步分工的工程思維。

STEM教學(xué)點：S——溫室氣體與全球氣候變化，T——設(shè)計簡單的評價體系，E——系統(tǒng)工程的拆分，M——利用公式加權(quán)統(tǒng)計。

活動實施要點：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)與消費過程所產(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恤為例進行解釋，充分調(diào)動學(xué)生的生活經(jīng)驗，幫助他們更好地理解。首先提問：“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)過程拆分為原料種植、收割、運輸、織布、染布、加工成衣等步驟。在此基礎(chǔ)上，將每個步驟所可能產(chǎn)生的能源消耗與二氧化碳排放給出數(shù)值，進行加權(quán)計算，最終得出1件T恤的碳足跡。

校園照明對對碰

用科學(xué)實驗的方法讓學(xué)生理解節(jié)能與低碳的關(guān)系，并通過對學(xué)校的實地考察，了解學(xué)校內(nèi)照明的實際情況。

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

活動實施要點：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，我設(shè)計了一系列實驗，再結(jié)合我國的能源構(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”活動做鋪墊？本次活動的后半段為校園照明調(diào)查，由于時間與條件有限，調(diào)查對象限定在校園照明燈具的種類、數(shù)量與每天開啟的時間。照明節(jié)能主要有2個方向，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效開啟時間。所以在本次活動中要注意對這2個問題的引導(dǎo)。

綠色創(chuàng)意南瓜燈

本次活動的目的并不是制作萬圣節(jié)的慶祝道具，而是要讓青少年意識到南瓜燈不管是使用蠟燭還是燈泡發(fā)光，本身都會耗費能源。而通過新技術(shù)可以減少能源消耗，用創(chuàng)客的方式為低碳作貢獻(xiàn)，緊扣整體活動的育人目標(biāo)。

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

活動實施要點：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。在開始階段說明活動主題后，通過啟發(fā)提問的形式讓學(xué)生提出問題，然后幫助學(xué)生進行系統(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

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

STEM教學(xué)點：S——科技創(chuàng)新的意義與過程，T——供電與照明技術(shù)，E——現(xiàn)有燈具的優(yōu)化，M——初級統(tǒng)計計算。

活動實施要點：如何啟發(fā)學(xué)生觀察生活，提出有效的照明節(jié)能問題？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)性的問題與案例主導(dǎo)學(xué)生頭腦風(fēng)暴的思維過程，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：會發(fā)光的建筑設(shè)計圖。

◇創(chuàng)客制作：綠色南瓜燈。

◇校園內(nèi)部照明情況的調(diào)查報告。

◇學(xué)生家庭的碳足跡報告。

◇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情況與替代方案設(shè)計，中小學(xué)教室照明用LED燈替代節(jié)能燈的可行性研究。

活動評價

活動過程中及完成后，要對環(huán)保照明創(chuàng)客社團成員表現(xiàn)進行評價，以衡量該活動的實施效果。評價采取自評、小組互評、過程性評價、結(jié)果性評價等多種評價方法相結(jié)合的方法進行。

該項目獲得第33屆全國青少年科技創(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。

專家評語

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