• 谈“LED小台灯”实践载体在通用技术实践教学中的应用
  • 2009-10-12 浏览() 【
  • 江苏省天一中学 冯丹沁

      摘 要  “LED小台灯”实践载体,价格低,涉及技术面广,切合学生技术基础现状,实用性强,能贯穿《技术设计1》的所有教学内容,学生能人人完成,值得推广。
      关键字  实践载体   技术体验

      2008年2月话题我主持的“如何设计学生活动载体”讨论中,大家普遍认为学生活动载体的开发和利用,一方面需要老师克服恐惧和难有作为的消极心理,另一方面需要认真观察生活、眼光放低、选择简单易行、花钱少、重在学生的全体参与与常态化,重在学生通过活动加深对相关学习内容的理解。学生获得的体验,与没有载体的体验是有本质区别的。载体越复杂,学生获得的体验越丰富,但要考虑时间、学生能力因素。可以考虑比较大型的活动载体开发,这样学生有机会在大的设计项目中,将所学的结构、流程、系统、控制有关设计、优化知识加以应用,使学生将停留于概念上的认识上升到应用层次。三年的教学实践,我尝试了多种可能,最终形成了两大技术活动设计创作载体,本文重点介绍其中之一“LED节能小台灯”。
      一、技术活动设计思路
    绿色校园、温馨家园、文化圣园、数字校园是我校多年来一贯禀承的“四园”校园建设理念。为了使绿色校园理念深入人心,我们在通用技术《技术设计1》课程中开展LED节能小台灯设计创作实践活动。该活动利用各类废旧环保节能材料结合高效节能电子电路的综合运用,创作一款适合高中学生使用的、高效节能、环保健康的LED小台灯。
      二、活动重点难点
      (1) 原材料收集
      由于本设计要求学生独立设计创作LED节能小台灯,并且使用的材料是环保和废旧材料。所以,使得每一位学生的设计各有特点,所采用的材料也是完全不同。多样化的设计给创作前的材料收集工作带来的了较大的困难,这也是本活动的难点之一。
      (2) 绿色环保教育
      如何设计出更绿色环保的台灯作品是本次活动的重点。在这里,绿色的概念比较宽泛,主要包含三个部分:一是如何使台灯更省电,采用的策略是使用发光二极管光源,高效节能的升压稳压电子电路,确保1.1-3.2V的宽泛电压均能正常使用。二是如何使使用的材料更环保,采用的方法是更多的使用废旧材料,包含提倡使用别人扔掉的旧五号电池。三是如何使台灯对于使用者更健康,采用方法是采用直流无频闪光源。
      三、活动方法   
      本活动自始至终是和《技术设计1》课结合起来进行的,其中我们重点体现五个“关注”:
      (1) 引导学生关注生活、关注艺术设计:在讲第二章“设计内涵”时就引入台灯设计目标,并布置学生自己去收集灯罩灯座材料,使学生主动关心周围、注意观察周围;
      (2) 引导学生关注最新科技成果,培养绿色环保意识:在第三章补充“基础技术”时就引入台灯用高亮度LED知识,并提出如何使旧干电池发挥效益的问题来激发学生设计增压电路的动因,培养节电、环保、绿色照明的意识;
      (3) 引导学生关注技术设计:在第四章讲“发现与明确问题”时通过引入光照度概念来引导学生探究LED灯的个数、灯架的高度等技术参数与保护视力的关系,培养学生通过技术试验获取数据验证设计要求的能力。
      (4) 引导学生关注整体创新设计:在第五、六章“方案构思与设计图样”内容中引入台灯整体设计内容,重点激发学生创新设计:多方案设计、废物利用、独特的外形与连接工艺等。
      (5) 引导学生学会借鉴:学到第七章“作品制作”,作品就水到渠成了:学生的作品千差万别,体现了各人的创意。即使少量学生由于种种原因没有成功,也能在交流、借鉴、评价中再次获得成功。
      在进行设计前我们还安排“普通台灯使用中存在并值得改进的问题”讨论、安排学生通过互联网搜索搜寻有关的资料(关键字 小台灯、灯饰照明、节能照明);在进行LED节能小台灯初稿设计的时候,还采用学生小组讨论的方法来帮助学生改进最初的设计;在完成LED节能小台灯创作以后,还采用公开展示,学生打分的方法来评选年度最佳台灯设计等等。
      四、活动步骤
      (1) 原材料收集(在1-4章教学过程中完成)
      由于我校是一所农村寄宿制中学,学生大部分时间都在学校里渡过,只有两周一次的放假才有机会回到家里。所以,材料收集要在“早”字上下工夫。
      (2) 高效节能升压稳压电路创作(补充在第3章后)
      高效节能升压稳压电路台灯散件由升压印刷板一块、高亮度白光发光管LED三只、电池盒一只、开关一只、50cm导线二根、电容二只C1C2、电感一只L、二极管一只D 组成。它具有较强的通用性强,结构紧凑。电路装配图和原理图如右所示,作用是将0.8V—9.0V的直流电压转换成恒定3.3V的输出。


      由于学生还缺乏电子电路和焊接技术,所以制作之前还要进行两节课基础技术学习,一般此内容插在第三章后。
      在电路创作制作中另一个需要关注的地方就是安全操作。由于电路制作时中用到电烙铁,就需要进行防触电,防烫伤的安全教育。实践证明只要教育到位,完全可以预防安全事故的发生。
      (3) 台灯设计(结合第5、6章进行)
      台灯设计要考虑的问题很多,首先要明确设计要求。下面是我校LED节能台灯设计所考虑的设计要求:功能要求: 具有阅读照明的功能;技术要求: 阅读照明要求照度>800Lx(勒克司);生活照明要求照度>150Lx(勒克司);外观要求:美观大方;耐用性:  结构坚固,耗电量小,1节五号电池也能用;
      安全性能:使用低压直流电源,且绿色环保;成本要求:低于15元人民币;完成期限:10课时。
      为达到设计要求,所要考虑的方面主要在设计作品与使用者、使用环境的相互作用问题。比如在考虑设计作品的时候,就要考虑产品的造型、功能、结构和使用的材料。在考虑作品和使用者关系的时候就要关注使用对象是中学生、小学生或是成人,健康人或是残疾人对产品的使用所具有的特殊要求等等。在考虑使用环境的时候就要注意到产品对环境保护的作用和与使用环境的匹配问题。
      在此基础上,学生通过互连网搜查台灯设计的资料、分组讨论、技术试验、公开展示、相互点评等多种活动的形式来完成《LED高效节能台灯设计创作总表》中台灯的初步设计和改进设计。至此,台灯设计的书面设计工作就完成了。为了鼓励在设计过程中多出精品设计,还可以搞一次全校性的优秀设计大展览等。
      (4) 补充原材料收集
      在完成LED节能小台灯书面设计工作的基础上,结合以前学生收集的部分LED节能小台灯创作原材料,可以让学生进行第二次原材料的收集。这时候,考虑到学生材料收集的困难,老师也可以提供一些使用量比较大的“标准”零部件。我校提供的一些“标准”零部件供学生根据需要自由选购(如全套线路板、太阳能板、印刷线路板、LED灯、电池盒、1米导线、 焊锡丝、热熔胶、按钮式开关、支架、 万用线路板等)。  
      (5) 台灯创作
      由于学生缺乏对常用工具和常见材料的使用技能,所以台灯创作应该结合通用技术课《技术与设计一》第七章“模型或原型的创作”来进行。首先要进行常见手工工具(钢锯、锉刀、美工刀、虎钳、剪刀、镊子等),常见机器工具(钻床、线锯、砂轮机、砂带机,激光切割机等),常见黏合剂(502胶水,万能胶,树脂胶等)使用技能的教学和训练,然后才能展开大规模的创作活动。由于活动人数多,活动形式多,采用的工具多样,创作的作品各不相同,所以保证活动有序、有效和安全是非常重要的。我们的经验是以活动规范管理来减轻老师管理压力,提高管理的效果:一是所有的活动是以小组(6-8人)的单位来开展的,常用的器材都分配到每一个小组,普通的操作活动不需要离开小组。只是在需要使用公用器材时(大型机器工具),才能在组长的允许下离开小组进行操作。在小组里面组长是权威领导,负责组织活动情况记载,记载的重点是学生的到位签名、学习收获(一句话)、发言加分情况、活动表现、学习困难等,以利于老师及时掌握学生动态,并将这种记载的情况和最终的评价结合起来。二是提倡学生人手一包,学生每次上课都将必需的书本、学案、器材放在一起带来,防止缺失后影响上课。三是精心准备每一次活动,预先将可能出现的困难,情况做充分的考虑,准备好解决的方法。四是将活动过程中出现的进展情况、优秀设计、奇思妙想,学生加分等经常反馈,激发学生持续学习的动力。
      (6) 台灯使用说明书撰写
      作品创作完成,每位学生为自己的LED节能小台灯撰写产品使用说明,课堂结合第八章教学进行。
      (7) 台灯创作作品展评及修改
      最后,利用学校每年一度“科技节“的机会对学生创作的LED节能小台灯进行公开展出,由学生公开投票打分的方式评选出年度最佳LED节能小台灯设计,并进行表彰。此时是活动的的高潮部分,学生设计改进的热情空前高涨,通过活动绿色设计的理念深入人心。
        可以想象,假如我们能在课程开设中注意技术实践教学安排问题并着手研究解决方法,那本轮新课程改革的亮点——“技术课程”一定能真的“亮”起来。

      参考文献
      [1]《普通高中技术课程标准》 人民教育出版社 2003.4
      [2]《技术与设计1与2》 江苏教育出版社 2005.6
      [3]《教学载体是一个独立的教学要素》  萧铭  人民教育出版社网站  2004.7

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