“探索人工光源，创意绿色明天”

赵溪

作为一名科技教师，我认为科技教育不能脱节于社会，要与社会需求相联系，所以我在STEM课程中加入可持续发展的理念，以照明节能为主题，开设环保照明创客社团。

活动目标

◇学生初步掌握人工照明发光原理、能源与碳足迹的相关知识。

◇学生掌握设计图绘制、材料的加工与连接、效果检测等设计与工程技能。

◇学生实践光照明节能创意设计，体验“发现问题一研究问题解决问题”的科学过程。

◇学生初步形成节能节电的可持续发展价值观，同时培养协作意识。

活动对象

活动对象为22名西城区阜成门外第一小学环保社团的学生，他们均为4年级，之前没有接受过工程类教育，完成了1学年的环境教育课程，对环境保护有热情与一定基础。

活动内容

利用每周三下午90分钟的社团活动时间开展活动，共包含以下5个子活动。

照明发展史——绿色未来

以人工照明发展史为主线，让学生了解灯具的发光原理与效率，这些知识有助于后面有关照明节能、学校照明情况调查等活动的开展。在理解节能灯发光原理基础上，学生利用荧光粉画建筑设计图，既体验了科学原理又初步尝试了工程设计图的制作。

STEM教学点：S——人工照明历史与原理，T——荧光光转化技术，E——画设计图，M——效率与百分比。

活动实施要点：如何设计好活动的引入阶段？我采用了情景引入的方法。在活动开始时关灯，关窗帘，将教室打造成“暗室”。接下来，提出问题：“这样的环境可以学习吗？”答案自然是不能。学生在黑暗环境下感受照明对于人类的重要性。接下来，通过问题“如何让教室变亮”引导学生梳理常见的照明方式：拉开窗帘（自然照明），点蜡烛（火焰照明），开灯（电灯照明）。由此初步构建学生关于照明的认知，为按下来的活动打好基础。

照明与碳足迹

让学生了解碳排放与碳足迹的知识，将每个自身行为都与碳排放建立联系，提高学生可持续发展的意识。活动以生产1件T恤的碳排放作为案例，让学生对其加工过程进行拆分，强化分步分工的工程思维。

STEM教学点：S——温室气体与全球气候变化，T——设计简单的评价体系，E——系统工程的拆分，M——利用公式加权统计。

活动实施要点：如何让学生理解碳足迹这种抽象而广泛的概念？如果仅给出定义，碳足迹即生产与消费过程所产生温室气体的总和，学生是难以理解的。所以我以1件T恤为例进行解释，充分调动学生的生活经验，帮助他们更好地理解。首先提问：“生产1件T恤需要哪些步骤？”在学生回答后，将T恤的生产过程拆分为原料种植、收割、运输、织布、染布、加工成衣等步骤。在此基础上，将每个步骤所可能产生的能源消耗与二氧化碳排放给出数值，进行加权计算，最终得出1件T恤的碳足迹。

校园照明对对碰

用科学实验的方法让学生理解节能与低碳的关系，并通过对学校的实地考察，了解学校内照明的实际情况。

STEM教学点：S——能量与能源的定义和分类，T——逻辑三段论的实验应用，M——百分比。

活动实施要点：①如何建立节能就是低碳的联系？为了能够让学生有直观的体会，我设计了一系列实验，再结合我国的能源构成最终建立节能与低碳的联系。②灯具调查如何为“照明节能工程师”活动做铺垫？本次活动的后半段为校园照明调查，由于时间与条件有限，调查对象限定在校园照明灯具的种类、数量与每天开启的时间。照明节能主要有2个方向，即更换更节能的灯具，以及采取更智能的方式减少灯具无效开启时间。所以在本次活动中要注意对这2个问题的引导。

绿色创意南瓜灯

本次活动的目的并不是制作万圣节的庆祝道具，而是要让青少年意识到南瓜灯不管是使用蜡烛还是灯泡发光，本身都会耗费能源。而通过新技术可以减少能源消耗，用创客的方式为低碳作贡献，紧扣整体活动的育人目标。

STEM教学点：S——能量的转化，T——雕塑技法，E——根据需求进行设计与制作，M——圆的周长。

活动实施要点：如何在制作中渗透自主学习？这节课我选择了逐步教学的方法保证成品效果。在开始阶段说明活动主题后，通过启发提问的形式让学生提出问题，然后帮助学生进行系统梳理，总结出制作绿色南瓜灯需要确定哪些条件。系统的提问可以让学生达到一定自主学习的目的。

照明节能工程师

对于科学研究，能够提出有价值的问题非常重要，这也是本次活动的首要目的。本活动要通过科学研究与工程创客的手段解决问题，寻找有关照明节能的科学选题，并开展针对选题的研究性学习。

STEM教学点：S——科技创新的意义与过程，T——供电与照明技术，E——现有灯具的优化，M——初级统计计算。

活动实施要点：如何启发学生观察生活，提出有效的照明节能问题？教师需要尽可能准备好有关照明节能的理念与案例，准备启发性的问题与案例主导学生头脑风暴的思维过程，引导学生思考照明节能的方法，思考自己生活中类似的例子。

预期成果与呈现方式

◇创客设计：会发光的建筑设计图。

◇创客制作：绿色南瓜灯。

◇校园内部照明情况的调查报告。

◇学生家庭的碳足迹报告。

◇有关照明节能的科学创新选题。例如：观众用荧光棒的浪费情况与替代方案设计，中小学教室照明用LED灯替代节能灯的可行性研究。

活动评价

活动过程中及完成后，要对环保照明创客社团成员表现进行评价，以衡量该活动的实施效果。评价采取自评、小组互评、过程性评价、结果性评价等多種评价方法相结合的方法进行。

该项目获得第33届全国青少年科技创新大赛科技辅导员创新成果科技教育方案类一等奖。

专家评语

方案紧扣绿色照明主题，结合创客与STEM教育活动，让学生通过自己的设计与制作解决照明节能问题，体现出较好的完整性和可行性，实施后会产生一定的示范效应。希望对该方案进行完善，以充分发挥其提升青少年科学素质的作用。