談“LED小臺燈”實踐載體在通用技術實踐教學中的應用

江蘇省天一中學 馮丹沁

2008年2月話題我主持的“如何設計學生活動載體”討論中，大家普遍認為學生活動載體的開發(fā)和利用，一方面需要老師克服恐懼和難有作為的消極心理，另一方面需要認真觀察生活、眼光放低、選擇簡單易行、花錢少、重在學生的全體參與與常態(tài)化，重在學生通過活動加深對相關學習內(nèi)容的理解。學生獲得的體驗，與沒有載體的體驗是有本質(zhì)區(qū)別的。載體越復雜，學生獲得的體驗越豐富，但要考慮時間、學生能力因素?？梢钥紤]比較大型的活動載體開發(fā)，這樣學生有機會在大的設計項目中，將所學的結構、流程、系統(tǒng)、控制有關設計、優(yōu)化知識加以應用，使學生將停留于概念上的認識上升到應用層次。三年的教學實踐，我嘗試了多種可能，最終形成了兩大技術活動設計創(chuàng)作載體，本文重點介紹其中之一“LED節(jié)能小臺燈”。

　　一、技術活動設計思路

綠色校園、溫馨家園、文化圣園、數(shù)字校園是我校多年來一貫稟承的“四園”校園建設理念。為了使綠色校園理念深入人心，我們在通用技術《技術設計1》課程中開展LED節(jié)能小臺燈設計創(chuàng)作實踐活動。該活動利用各類廢舊環(huán)保節(jié)能材料結合高效節(jié)能電子電路的綜合運用，創(chuàng)作一款適合高中學生使用的、高效節(jié)能、環(huán)保健康的LED小臺燈。

　　二、活動重點難點

　　(1) 原材料收集

　　由于本設計要求學生獨立設計創(chuàng)作LED節(jié)能小臺燈，并且使用的材料是環(huán)保和廢舊材料。所以，使得每一位學生的設計各有特點，所采用的材料也是完全不同。多樣化的設計給創(chuàng)作前的材料收集工作帶來的了較大的困難，這也是本活動的難點之一。

　　(2) 綠色環(huán)保教育

如何設計出更綠色環(huán)保的臺燈作品是本次活動的重點。在這里，綠色的概念比較寬泛，主要包含三個部分：一是如何使臺燈更省電，采用的策略是使用發(fā)光二極管光源，高效節(jié)能的升壓穩(wěn)壓電子電路，確保1.1-3.2V的寬泛電壓均能正常使用。二是如何使使用的材料更環(huán)保，采用的方法是更多的使用廢舊材料，包含提倡使用別人扔掉的舊五號電池。三是如何使臺燈對于使用者更健康，采用方法是采用直流無頻閃光源。

　三、活動方法   

　　本活動自始至終是和《技術設計1》課結合起來進行的，其中我們重點體現(xiàn)五個“關注”：

　　(1) 引導學生關注生活、關注藝術設計：在講第二章“設計內(nèi)涵”時就引入臺燈設計目標，并布置學生自己去收集燈罩燈座材料，使學生主動關心周圍、注意觀察周圍；

　　(2) 引導學生關注最新科技成果，培養(yǎng)綠色環(huán)保意識：在第三章補充“基礎技術”時就引入臺燈用高亮度LED知識，并提出如何使舊干電池發(fā)揮效益的問題來激發(fā)學生設計增壓電路的動因，培養(yǎng)節(jié)電、環(huán)保、綠色照明的意識；

　　(3) 引導學生關注技術設計：在第四章講“發(fā)現(xiàn)與明確問題”時通過引入光照度概念來引導學生探究LED燈的個數(shù)、燈架的高度等技術參數(shù)與保護視力的關系，培養(yǎng)學生通過技術試驗獲取數(shù)據(jù)驗證設計要求的能力。

　　(4) 引導學生關注整體創(chuàng)新設計：在第五、六章“方案構思與設計圖樣”內(nèi)容中引入臺燈整體設計內(nèi)容，重點激發(fā)學生創(chuàng)新設計：多方案設計、廢物利用、獨特的外形與連接工藝等。

　　(5) 引導學生學會借鑒：學到第七章“作品制作”，作品就水到渠成了：學生的作品千差萬別，體現(xiàn)了各人的創(chuàng)意。即使少量學生由于種種原因沒有成功，也能在交流、借鑒、評價中再次獲得成功。

在進行設計前我們還安排“普通臺燈使用中存在并值得改進的問題”討論、安排學生通過互聯(lián)網(wǎng)搜索搜尋有關的資料(關鍵字 小臺燈、燈飾照明、節(jié)能照明)；在進行LED節(jié)能小臺燈初稿設計的時候，還采用學生小組討論的方法來幫助學生改進最初的設計；在完成LED節(jié)能小臺燈創(chuàng)作以后，還采用公開展示，學生打分的方法來評選年度最佳臺燈設計等等。

　　四、活動步驟

　　(1) 原材料收集(在1-4章教學過程中完成)

　　由于我校是一所農(nóng)村寄宿制中學，學生大部分時間都在學校里渡過，只有兩周一次的放假才有機會回到家里。所以，材料收集要在“早”字上下工夫。

　　(2) 高效節(jié)能升壓穩(wěn)壓電路創(chuàng)作(補充在第3章后)

　　高效節(jié)能升壓穩(wěn)壓電路臺燈散件由升壓印刷板一塊、高亮度白光發(fā)光管LED三只、電池盒一只、開關一只、50cm導線二根、電容二只C1C2、電感一只L、二極管一只D 組成。它具有較強的通用性強，結構緊湊。電路裝配圖和原理圖如下所示，作用是將0.8V—9.0V的直流電壓轉換成恒定3.3V的輸出。 

　　由于學生還缺乏電子電路和焊接技術，所以制作之前還要進行兩節(jié)課基礎技術學習，一般此內(nèi)容插在第三章后。

在電路創(chuàng)作制作中另一個需要關注的地方就是安全操作。由于電路制作時中用到電烙鐵，就需要進行防觸電，防燙傷的安全教育。實踐證明只要教育到位，完全可以預防安全事故的發(fā)生。

　(3) 臺燈設計(結合第5、6章進行)

　　臺燈設計要考慮的問題很多，首先要明確設計要求。下面是我校LED節(jié)能臺燈設計所考慮的設計要求、功能要求： 具有閱讀照明的功能；技術要求： 閱讀照明要求照度>800Lx(勒克司)；生活照明要求照度>150Lx(勒克司)；外觀要求：美觀大方；耐用性：結構堅固，耗電量小，1節(jié)五號電池也能用；

安全性能：使用低壓直流電源，且綠色環(huán)保；成本要求：低于15元人民幣；完成期限：10課時。

　　為達到設計要求，所要考慮的方面主要在設計作品與使用者、使用環(huán)境的相互作用問題。比如在考慮設計作品的時候，就要考慮產(chǎn)品的造型、功能、結構和使用的材料。在考慮作品和使用者關系的時候就要關注使用對象是中學生、小學生或是成人，健康人或是殘疾人對產(chǎn)品的使用所具有的特殊要求等等。在考慮使用環(huán)境的時候就要注意到產(chǎn)品對環(huán)境保護的作用和與使用環(huán)境的匹配問題。

在此基礎上，學生通過互連網(wǎng)搜查臺燈設計的資料、分組討論、技術試驗、公開展示、相互點評等多種活動的形式來完成《LED高效節(jié)能臺燈設計創(chuàng)作總表》中臺燈的初步設計和改進設計。至此，臺燈設計的書面設計工作就完成了。為了鼓勵在設計過程中多出精品設計，還可以搞一次全校性的優(yōu)秀設計大展覽等。

　　(4) 補充原材料收集

在完成LED節(jié)能小臺燈書面設計工作的基礎上，結合以前學生收集的部分LED節(jié)能小臺燈創(chuàng)作原材料，可以讓學生進行第二次原材料的收集。這時候，考慮到學生材料收集的困難，老師也可以提供一些使用量比較大的“標準”零部件。我校提供的一些“標準”零部件供學生根據(jù)需要自由選購(如全套線路板、太陽能板、印刷線路板、LED燈、電池盒、1米導線、 焊錫絲、熱熔膠、按鈕式開關、支架、萬用線路板等)?！?/span>

　　(5) 臺燈創(chuàng)作

由于學生缺乏對常用工具和常見材料的使用技能，所以臺燈創(chuàng)作應該結合通用技術課《技術與設計1》第七章“模型或原型的創(chuàng)作”來進行。首先要進行常見手工工具(鋼鋸、銼刀、美工刀、虎鉗、剪刀、鑷子等)，常見機器工具(鉆床、線鋸、砂輪機、砂帶機，激光切割機等)，常見黏合劑(502膠水，萬能膠，樹脂膠等)使用技能的教學和訓練，然后才能展開大規(guī)模的創(chuàng)作活動。由于活動人數(shù)多，活動形式多，采用的工具多樣，創(chuàng)作的作品各不相同，所以，保證活動有序、有效和安全是非常重要的。我們的經(jīng)驗是以活動規(guī)范管理來減輕老師管理壓力，提高管理的效果：一是所有的活動是以小組(6-8人)的單位來開展的，常用的器材都分配到每一個小組，普通的操作活動不需要離開小組。只是在需要使用公用器材時(大型機器工具)，才能在組長的允許下離開小組進行操作。在小組里面組長是權威領導，負責組織活動情況記載，記載的重點是學生的到位簽名、學習收獲(一句話)、發(fā)言加分情況、活動表現(xiàn)、學習困難等，以利于老師及時掌握學生動態(tài)，并將這種記載的情況和最終的評價結合起來。二是提倡學生人手一包，學生每次上課都將必需的書本、學案、器材放在一起帶來，防止缺失后影響上課。三是精心準備每一次活動，預先將可能出現(xiàn)的困難，情況做充分的考慮，準備好解決的方法。四是將活動過程中出現(xiàn)的進展情況、優(yōu)秀設計、奇思妙想，學生加分等經(jīng)常反饋，激發(fā)學生持續(xù)學習的動力。

　　(6) 臺燈使用說明書撰寫

作品創(chuàng)作完成，每位學生為自己的LED節(jié)能小臺燈撰寫產(chǎn)品使用說明，課堂結合第八章教學進行。

　　(7) 臺燈創(chuàng)作作品展評及修改

　　最后，利用學校每年一度“科技節(jié)“的機會對學生創(chuàng)作的LED節(jié)能小臺燈進行公開展出，由學生公開投票打分的方式評選出年度最佳LED節(jié)能小臺燈設計，并進行表彰。此時是活動的高潮部分，學生設計改進的熱情空前高漲，通過活動綠色設計的理念深入人心。

    可以想象，假如我們能在課程開設中注意技術實踐教學安排問題并著手研究解決方法，那本輪新課程改革的亮點——“技術課程”一定能真的“亮”起來。

　　參考文獻

　　[1]《普通高中技術課程標準》　人民教育出版社　2003.4

　　[2]《技術與設計1與2》　江蘇教育出版社　2005.6

[3]《教學載體是一個獨立的教學要素》  蕭銘  人民教育出版社網(wǎng)站  2004.7