调查用电数据形成家庭节电方案

刘秀英 郭晓丽 赵瑛 施冰

俗话说“万物生长靠太阳，现代生活靠电网”，电与我们每个人的生活都息息相关，但同时电对于中小学生来说是熟悉而陌生的。熟悉体现在生活中处处都要用电，《科学》课本中也讲到了与电相关的知识；而陌生呢，是学生很少真正关注到电的来之不易，也很少能量化对电的认识，对生活中浪费电的现象熟视无睹。因此，节约用电成了老生常谈的话题。

通过课程设计，帮助中小学生了解电能，学习电的相关知识，切实意识到电能来之不易，从而真正参与到节约用电的行动中，在传统学校课程中关注不足。针对这一问题，我们设计了“家庭节电方案设计”项目式学习课程。

项目简介

本项目课程的核心驱动问题是“如何制订一份合理的家庭节电方案？”学生将化身成一名家庭用电审计员，对家庭的用电现状进行调查，并追溯电能的来源，量化对1 度电的认识，从而形成一份完整的家庭节电方案，最后尝试运行和推广自己设计的方案。相关文本如下：

歡迎加入本次活动，在这里，你将成为一名家庭用电审计员，调查家庭用电情况，形成家庭用电调查报告，并基于个人家庭用电现状制订一份合理的家庭节电方案，进而初步实施和推广家庭节电方案。项目的成果是一份具有推广价值的家庭节电方案，并且学生要对自己设计的方案进行试用、宣传和推广。相关说明如下：

请你使用海报或思维导图等形式展示你的家庭节电方案——既能够满足家庭基本用电需求，又能够节约电能，并在家里试运行自己设计的节电方案，优化改进后在班级和社区里推广宣传你的方案，让更多人加入到节约用电的行动中来。

项目规划

针对本项目的驱动问题，解决问题的步骤是比较清晰的，也容易与学生达成共识。该项目的基本流程如图1 所示，主要包括基于家庭原有用电情况的调查，即分析家庭每天的用电量；家庭使用的用电器情况，以及调查家庭用电的来源，量化对1 度电的认识，在此基础上制订出新的家庭用电方案，并对方案进行运行和推广。通过反思项目的解决思路，我们发现其符合“调查改进”类项目的一般方法，即首先对现状进行调研，通过对现状的分析和反思，有针对性地提出新方案，并对新方案进行试运行和优化推广。

在此思路之下，再将项目的核心驱动问题及核心任务分别进行拆解，学生通过完成一个个小成果，有机结合得到项目的最终成果——家庭节电方案。项目拆解思路如图2 所示。

活动设计

基于项目的拆解思路，我们规划出了项目导引及相应的任务和活动，如图3 所示。

在进行具体活动设计时，项目注重对学生思维的启发和对学生日常生活的关注，帮助学生从习以为常的生活现象中思考相关问题。例如引导学生记录自己一天中与电相关的活动，反思没有电我们的生活会怎样，没有电你能坚持多久等，帮助学生更具体地认识到电之于我们生活的重要性，为后续节电活动的设计奠定基础。

项目导引：开启我的家庭节电方案设计行动

项目导引共包含4 个活动。

活动1 是认识电与我们生活的关系，其中主要涉及了“交流研讨”和“自主思考”两类活动，帮助学生把对电既熟悉又陌生的认识，转引到本项目的学习中。

活动2 是明确家庭节电方案设计的任务，这里主要设计了一个“方法导引”，帮助学生理清本项目中我们的任务是什么，相关表述如下。

方法导引

“家庭节电方案设计”可以包括以下内容。

（1）对家庭用电现状的认识：我家每天需要耗费多少电能？主要有哪些用电器？

（2）对电的来源的思考：我家用的电从哪里来？

（3）对电的量化调查：为什么要节约用电？ 1 度电能需要耗费多少能源？ 1 度电可以做什么？

（4）节约用电方案设计：我该怎样设计家庭节电方案？

（5）节电方案的运行及推广：如何实施并推广我设计的“家庭节电方案”？

活动3 是明确方案设计的环节与程序，我们设计了活动探究及方法导引，旨在通过学生自己的探究及小组分享，梳理整个项目活动设计的环节和程序。

活动4 是规划团队的任务，在这里学生需要完成任务规划表，形成对整个项目的监控，帮助学生更加有效地完成这个项目。

任务1：调查家庭用电现状

任务1 主要包含2 个活动：审计家庭用电情况和家庭用电器知多少。

活动1 中利用交流研讨讨论统计用电的方法，进而在活动探究中利用“家庭电表”的方法统计用电量，从对班级不同家庭用电量的对比的思考中，引发对家庭细化用电进行统计的需求。

活动2 则利用活动探究让学生在自主设计调查表的基础上，对具体的用电器进行调查。在此基础上，利用“知识拓展”栏目让学生明晰与用电相关的指标参数，为基于时长和功率进行用电情况的估算打好基础。

任务1 中，借用表格整理数据，从最开始的教师给定表格（表1）进行数据的收集，到自己设计表格并与教师给的示范表格（表2）对比。梯度性的设计不仅突出表格在多项目调查中的重要意义，更是不断训练学生调查梳理数据的技能。

任务2：调查电的来源，量化对1 度电的认识

任务2 主要包含2 个活动。

活动1“电能寻根之旅”，其中涉及活动探究、拓展阅读、自主思考等栏目，帮助学生通过阅读思考及实际实地调研了解家庭所用的电到底从哪里来。这一活动旨在帮助学生意识到我们国家电能的主要来源是以煤炭为首的化石能源，而我国的煤炭资源是有限的，其进口量在我们国家是相当大的，尽管水电、太阳能发电等天然能源发电在我国的装机容量每年都在上升，但煤电依然是电能的主力。通过相关调查和对比，帮助学生更深刻地认识到我们国家的电能来之不易，非常珍贵。

活动2 是利用“活动探究”量化对1 度电的认识，通过让学生真实地做一做（如人力过山车），真实地体验地面拖大米等活动，量化对于1 度电的认知，进而展示丰富数据让学生形成更加理性的认识。

任务3 制订家庭节约用电方案

任务3 包含3 个活动。

活动1 是确定制订家庭节电方案的原则，利用交流研讨发现家庭用电的问题，接着设计活动探究栏目，帮助学生通过与小组同学的分享，明确制订家庭节电方案时应该秉承什么样的原则，意识到我们并不是“为了节电而不用电”，而是要合理节电，即在满足家庭基本生活需要的基础之上，进行家庭节约用电活动方案的设计。

活动2 是关于节约家庭用电的头脑风暴，利用阅读思考及活动探究，帮助学生对节约家庭用电的一些方法和策略有更加开放的思考和想法。

活动3 是形成家庭的节电方案，其中也涉及活动探究、方法导引等活動，帮助学生通过各种形式呈现自己设计的家庭节电方案，同时我们在方法导引部分也提示学生用数据更直观地说明自己的观点。另外，在整个项目中，我们多次引导学生画表格、用表格，并作一些分析，以提升学生分析和处理科学数据的能力。

成果交流：实施并宣传家庭节电方案

成果交流阶段共包含3 个活动。活动1 实施并优化家庭节电方案，利用方法导引，通过学生实施运行他们自己设计的方案，并在实施过程中翔实记录存在的问题，然后通过与小组同学的讨论，改进、优化自己的设计方案。

活动2 宣传家庭节电方案，通过活动探究让学生明确“如果我要宣传一个方案，我要作哪些准备？”比如前期准备、活动现场安排、后期总结等，各个模块我需要分别做什么？让学生对方法和策略性的知识有更清楚的认识。活动3 是反思家庭节电方案设计行动，是对整个方案的监控，需要学生作出系统的反思，帮助学生梳理清楚自己通过这个项目获得的各种收获。

项目特色

该项目的特色体现在以下三点。

其一，项目的真实性、实践性和针对性。在项目中，学生从家庭用电入手，通过整体调查，以及对家庭用电器用电量的量化分析，追溯电能的来源，并亲身体验发出1 度电需要做多少功，深入量化对电的认识，然后提出具有针对性的个人家庭节电方案，以小见大，凸显家庭的社会责任。

其二，项目中多样化的活动能够促进学生的思考。这个项目中包含了调查体验、实践探究、思维训练和规划反思类的活动，能够帮助学生思考其他相关问题的解决方法。尤为明显的是，在项目中凸显了利用表格等方式梳理调查结果，从教师给定表格的填写，到学生设计表格与教师示范表格的对比，到学生完全自主设计表格表达研究结果，将调查结果与解决方案相互匹配，实现了进阶式的培养。

其三，项目的应用性和迁移性。学生要切实设计和实施自己制订的方案，并进行改进，在此过程中，我们指引学生不断提炼总结思路和方法，应用性强。同时，通过拓展思考等活动帮助学生从对某一个问题的关注，拓展到对更多问题的关注上，如从对家庭用电的思考扩展到对学校、社区及社会用电问题的思考上等。

使用建议

首先，该项目适用于小学高年级与初中学生，可以丰富学生的科学探究经验，并引导学生从日常生活入手关注社会问题。

其次，建议针对不同学生设定不同的项目目标。比如对于低年级学生，主要是发展他们与生活相关的兴趣，丰富他们科学探究的经验；对高年级学生而言，主要是发展学生学科核心素养，促进高水平的自主探究，本项目中主要涉及的学科是物理和数学学科。

第三，在本项目开展过程中，特别要注意安全。项目活动涉及到学生对家用电表的观察，以及家用电器额定功率等一些指标的观察，因此涉及用电安全问题，需要家长的协助与教师的指导。

最后，建议本项目的实施采用课内课外相结合的方式。课内主要进行思维性和引导性活动，实践性的或者发散性的活动更多的是在课外进行，同时课外的研究性学习活动也可以和一些其他课题相结合。

（本案例为北京师范大学科学教育研究院、中国科协青少年科技中心联合开展的“科创项目式学习示范课程开发”课题研究成果，课题主持人为魏锐、郑永和，郭晓丽系本文通讯作者；同时为北京教育学院2021 年院级重点关注科研课题“基于科学本质理解的科学教材分析及其对小学科学教师科学观和科学课堂教学影响的研究”（ZDGZ2021-03），2023 年“启明星”大学生科技创新创业市级教育类集体项目“小学生工程观的现状及改进策略研究”（20232004）研究成果）