通過跨學(xué)科融合，設(shè)計“新途徑、新出路、在眼前”科技制作活動，讓學(xué)生體驗(yàn)科技創(chuàng)新的過程，提升多角度看問題的能力，因地制宜落實(shí)節(jié)能減排，為科學(xué)插上綠色翅膀。

我是一名中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)員，經(jīng)常帶領(lǐng)學(xué)生做物理實(shí)驗(yàn)和科技小制作，在活動中大家形成了做實(shí)驗(yàn)就是耗材，科技制作就是奔著高大上的思維定式，因而忽略了對生態(tài)環(huán)境的影響，形成“口頭倡議環(huán)保，行動忽視環(huán)?！钡默F(xiàn)象。實(shí)際上物理與環(huán)境教育是緊密聯(lián)系的，科技創(chuàng)作的過程即環(huán)境保護(hù)的過程。那么如何通過跨學(xué)科融合策略，讓學(xué)生多角度看問題，通過節(jié)能減排的科創(chuàng)活動新方式，體驗(yàn)綠色科創(chuàng)，知道環(huán)保與生活、學(xué)習(xí)密不可分，學(xué)習(xí)處處體現(xiàn)環(huán)境教育，為此設(shè)計了“新途徑、新出路、在眼前”科技制作活動，實(shí)施“節(jié)能減排，關(guān)愛健康”的新舉措。

變廢為寶新途徑——塑料教具新呈現(xiàn)

在同學(xué)們的認(rèn)知里，廢舊塑料能做編花、筆筒等用具，在科技課上設(shè)計“變廢為寶”新途徑，讓同學(xué)們制作為教學(xué)服務(wù)的教具。恰巧物理課缺少驗(yàn)證流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的儀器，某網(wǎng)伯努利方程儀價格很貴，無法購買，于是大家思考用低成本物料來制作儀器，老師拿來三種容積不同的柱形塑料瓶，引導(dǎo)同學(xué)們利用學(xué)過的“伯努利原理”知識，建立理論知識與塑料瓶的聯(lián)系，用科學(xué)的方法驗(yàn)證流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系。其間老師向大家介紹“和田十二法”科創(chuàng)方法，共同建立項(xiàng)目背景、設(shè)計方案、材料準(zhǔn)備、儀器加工、儀器應(yīng)用及分享的科創(chuàng)流程。

按照科創(chuàng)流程，小李等同學(xué)研究氣體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系。材料選擇了氣泵和 5 升、1.5 升、0.5升礦泉水瓶，薄紙殼、吸管。制作三個型號氣流倉并且在側(cè)面開相同的孔，之后把底部開孔并相互連接，形成一條通道，利用薄紙殼做風(fēng)車，把風(fēng)車插在孔外側(cè)氣泵吹瓶口一端，形成了氣體在三個倉流動，氣體流速影響風(fēng)車轉(zhuǎn)速，以此來判斷氣體壓強(qiáng)與流速關(guān)系。

小吳等同學(xué)運(yùn)用“和田十二法”法則中代一代方法，研究水流動時壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，用 PVC管代塑料瓶，化學(xué)儀器分液漏斗和滴管代風(fēng)車。水槽和 PVC 管形成環(huán)形且一邊開口體系，在上端PVC 管中間開一口，安裝漏斗，在水泵作用下，水在 PVC 管循環(huán)流動。從一端流出的水判斷液體流速，當(dāng)增加水泵動力時，水在漏斗呈現(xiàn)沸騰的狀態(tài)，同學(xué)們將其命名為“沸騰的水”。之后設(shè)計滴管代替分液漏斗，形成研究流速與壓強(qiáng)關(guān)系的研究實(shí)驗(yàn)，達(dá)成智趣與探究的兩個功能塑料儀器，不僅在課堂上使用，還在校園科技角展覽供師生實(shí)驗(yàn)探究。

塑料教具制作成本低，激發(fā)學(xué)生制作內(nèi)容越來越豐富，用紙盒做成小孔成像、舊筆芯和錫箔紙做電容筆等，在化學(xué)、生物等多學(xué)科呈現(xiàn)，拓展了變廢為寶發(fā)展空間。

節(jié)能減排社區(qū)新出路——智能“雙芯”報警器

節(jié)能減排是國家實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的迫切需要，談到節(jié)能減排，學(xué)生馬上就會說節(jié)約用水，少開燈、少開車的固有話題，本次我們尋求讓智能產(chǎn)品走進(jìn)社區(qū)，助力節(jié)能減排，走出新的出路。小史等三名同學(xué)去社區(qū)調(diào)查百姓生活中的安全隱患，由于中國人口老齡化原因，家人最擔(dān)心的是燃?xì)饧半娫斐苫馂?zāi)，夏天或冬天窗戶打開造成能源流失的現(xiàn)象。

針對這樣的問題，他們決定設(shè)計制作智能報警器，經(jīng)過市場調(diào)研，在功能上實(shí)現(xiàn)兩種形式報警，其一是鳴笛達(dá)到提醒房間里的人的目的，其二是遠(yuǎn)程傳輸信號讓在外兒女或火警中心接到報警信號。然后對市場主流產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)研診斷，市場上的主流產(chǎn)品都采用藍(lán)牙等傳輸方式，傳輸距離短。老師在產(chǎn)品設(shè)計時強(qiáng)調(diào)綠色材料、安全節(jié)能重要性，他們在產(chǎn)品設(shè)計注意節(jié)能環(huán)保，通過物理方法產(chǎn)生電信號和處理發(fā)出聲波提示，通過網(wǎng)絡(luò)連接手機(jī)提醒，技術(shù)上采用 NB-iot 通信技術(shù)的一款低功耗門磁報警器，為擴(kuò)大應(yīng)用場景，增設(shè) BC28+stm32的雙芯片組合，搭配氣體傳感器，實(shí)現(xiàn)燃?xì)庑孤﹫缶墓δ?。產(chǎn)品組成由主機(jī)和磁條組成，一部分安裝在窗戶上，另一部分安裝在墻上，當(dāng)推動窗戶形成位移時，報警器立刻發(fā)出鳴笛達(dá)到報警作用。在應(yīng)用拓展環(huán)節(jié)，學(xué)生通過路演、展板及校園公眾號等形式進(jìn)行宣傳。本項(xiàng)目在全球發(fā)明大會北京 ICC大賽獲得三等獎。

為了保障智能設(shè)計制作順利完成，老師設(shè)計“工程日志”“組員分工記錄表”“主題活動成果展示量規(guī)和 LOGO 的量規(guī)”過程和總結(jié)評價，讓學(xué)生體會科學(xué)研究是嚴(yán)謹(jǐn)、堅持、合作的過程。師生發(fā)現(xiàn)在節(jié)能減排社區(qū)新出路上，可制作的項(xiàng)目很多，如手機(jī)和電動車在充電時自燃危害，暖氣漏水危害等，所以下一屆要發(fā)展更多人參與節(jié)能減排進(jìn)社區(qū)。 

關(guān)愛健康在眼前——光學(xué)新型實(shí)驗(yàn)儀

學(xué)校和學(xué)生對眼保健操非常重視，但學(xué)生近視率仍然上升。有些光學(xué)器件對學(xué)生眼睛也會造成傷害，在物理光學(xué)模塊學(xué)習(xí)中，初高中都用到了激光筆，光污染恰是學(xué)習(xí)生活忽略的環(huán)節(jié)，我雖然不是健康教師，但孩子健康是全方位的重要工作，

關(guān)愛學(xué)生健康就在眼前，于是開展了“探索光學(xué)模塊激光路，科創(chuàng)綠色教具之行”活動，首先帶領(lǐng)學(xué)生查看物理光學(xué)模塊激光使用情況，結(jié)論是光學(xué)學(xué)習(xí)中激光應(yīng)用接近 100%。然后考察激光儀器安全情況，初中使用激光演示儀較安全，高中階段學(xué)習(xí)光的干涉時使用激光筆概率大，下課時會發(fā)生拿激光筆晃人的現(xiàn)象。同時調(diào)查發(fā)現(xiàn)家庭中也有光污染，如家庭燈具照明度過高；墻面的光反射過亮，反射系數(shù)高達(dá) 90%，對身體造成影響。大家組織宣傳活動，建議關(guān)注光污染，避免強(qiáng)光照射眼睛。在眾多儀器中，雙縫干涉測波長實(shí)驗(yàn)，儀器操作復(fù)雜，成功率低，市場上存在采用強(qiáng)激光污染源現(xiàn)象，我們確定開展《雙縫干涉新型實(shí)驗(yàn)儀》的主題活動。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，主要解決光源和新增智能控制以及廢舊儀器再利用問題。經(jīng)過大量測試，光源選取高亮發(fā)光二極管，新增無線遙控技術(shù)，達(dá)到不同顏色光源的自動切換，新零件與原儀器零件接口相同，實(shí)現(xiàn)新舊部件通用。經(jīng)過課堂上試用，新型儀器現(xiàn)象顯著，操作簡單，已在實(shí)驗(yàn)課推廣使用。此項(xiàng)目

在北京青少年科技創(chuàng)新大賽獲得二等獎。新型儀器的制作是關(guān)愛學(xué)生眼睛健康的創(chuàng)作，是環(huán)境保護(hù)與學(xué)生近距離接觸的過程，學(xué)生深切地領(lǐng)悟“愛護(hù)環(huán)境，就是愛護(hù)自己”的道理。師生經(jīng)歷了“新途徑、新出路、在眼前”科技制作的活動，體驗(yàn)了科技創(chuàng)新的過程，沒有追求高大上的成果，真正目的是通過活動提升學(xué)生多角度看問題的能力，因地制宜地落實(shí)節(jié)能減排，為科學(xué)插上綠色翅膀！此時我們已發(fā)展新的一屆學(xué)生，投入“多功能磁卡”“電動車電池預(yù)燃報警器”環(huán)保科技創(chuàng)作中。綠色科創(chuàng)之行是師生將為之奮斗不息的主題。

（作者單位：北京市第十五中學(xué)）

原載于《環(huán)境教育》雜志2024年7月刊