談“LED小臺燈”實踐載體在通用技術(shù)實踐教學(xué)中的應(yīng)用

江蘇省天一中學(xué) 馮丹沁

2008年2月話題我主持的“如何設(shè)計學(xué)生活動載體”討論中，大家普遍認為學(xué)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(xué)生的全體參與與常態(tài)化，重在學(xué)生通過活動加深對相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解。學(xué)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(fù)雜，學(xué)生獲得的體驗越豐富，但要考慮時間、學(xué)生能力因素?？梢钥紤]比較大型的活動載體開發(fā)，這樣學(xué)生有機會在大的設(shè)計項目中，將所學(xué)的結(jié)構(gòu)、流程、系統(tǒng)、控制有關(guān)設(shè)計、優(yōu)化知識加以應(yīng)用，使學(xué)生將停留于概念上的認識上升到應(yīng)用層次。三年的教學(xué)實踐，我嘗試了多種可能，最終形成了兩大技術(shù)活動設(shè)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(shù)活動設(shè)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(shè)理念。為了使綠色校園理念深入人心，我們在通用技術(shù)《技術(shù)設(shè)計1》課程中開展LED節(jié)能小臺燈設(shè)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(jié)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(xué)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(shè)計要求學(xué)生獨立設(shè)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(xué)生的設(shè)計各有特點，所采用的材料也是完全不同。多樣化的設(shè)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(shè)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(shù)設(shè)計1》課結(jié)合起來進行的，其中我們重點體現(xiàn)五個“關(guān)注”：

　　(1) 引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活、關(guān)注藝術(shù)設(shè)計：在講第二章“設(shè)計內(nèi)涵”時就引入臺燈設(shè)計目標，并布置學(xué)生自己去收集燈罩燈座材料，使學(xué)生主動關(guān)心周圍、注意觀察周圍；

　　(2) 引導(dǎo)學(xué)生關(guān)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(chǔ)技術(shù)”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(xué)生設(shè)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(dǎo)學(xué)生關(guān)注技術(shù)設(shè)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(dǎo)學(xué)生探究LED燈的個數(shù)、燈架的高度等技術(shù)參數(shù)與保護視力的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生通過技術(shù)試驗獲取數(shù)據(jù)驗證設(shè)計要求的能力。

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

　　(5) 引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會借鑒：學(xué)到第七章“作品制作”，作品就水到渠成了：學(xué)生的作品千差萬別，體現(xiàn)了各人的創(chuàng)意。即使少量學(xué)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(shè)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(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)搜索搜尋有關(guān)的資料(關(guān)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(shè)計的時候，還采用學(xué)生小組討論的方法來幫助學(xué)生改進最初的設(shè)計；在完成LED節(jié)能小臺燈創(chuàng)作以后，還采用公開展示，學(xué)生打分的方法來評選年度最佳臺燈設(shè)計等等。

　　四、活動步驟

　　(1) 原材料收集(在1-4章教學(xué)過程中完成)

　　由于我校是一所農(nóng)村寄宿制中學(xué)，學(xué)生大部分時間都在學(xué)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(guān)一只、50cm導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)換成恒定3.3V的輸出。 

　　由于學(xué)生還缺乏電子電路和焊接技術(shù)，所以制作之前還要進行兩節(jié)課基礎(chǔ)技術(shù)學(xué)習(xí)，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(guān)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(yù)防安全事故的發(fā)生。

　(3) 臺燈設(shè)計(結(jié)合第5、6章進行)

　　臺燈設(shè)計要考慮的問題很多，首先要明確設(shè)計要求。下面是我校LED節(jié)能臺燈設(shè)計所考慮的設(shè)計要求、功能要求： 具有閱讀照明的功能；技術(shù)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(jié)構(gòu)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(shè)計要求，所要考慮的方面主要在設(shè)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(shè)計作品的時候，就要考慮產(chǎn)品的造型、功能、結(jié)構(gòu)和使用的材料。在考慮作品和使用者關(guān)系的時候就要關(guān)注使用對象是中學(xué)生、小學(xué)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(chǔ)上，學(xué)生通過互連網(wǎng)搜查臺燈設(shè)計的資料、分組討論、技術(shù)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(shè)計創(chuàng)作總表》中臺燈的初步設(shè)計和改進設(shè)計。至此，臺燈設(shè)計的書面設(shè)計工作就完成了。為了鼓勵在設(shè)計過程中多出精品設(shè)計，還可以搞一次全校性的優(yōu)秀設(shè)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(shè)計工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合以前學(xué)生收集的部分LED節(jié)能小臺燈創(chuàng)作原材料，可以讓學(xué)生進行第二次原材料的收集。這時候，考慮到學(xué)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(xué)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(dǎo)線、 焊錫絲、熱熔膠、按鈕式開關(guān)、支架、萬用線路板等)?！?/span>

　　(5) 臺燈創(chuàng)作

由于學(xué)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(yīng)該結(jié)合通用技術(shù)課《技術(shù)與設(shè)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(xué)和訓(xùn)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(quán)威領(lǐng)導(dǎo)，負責組織活動情況記載，記載的重點是學(xué)生的到位簽名、學(xué)習(xí)收獲(一句話)、發(fā)言加分情況、活動表現(xiàn)、學(xué)習(xí)困難等，以利于老師及時掌握學(xué)生動態(tài)，并將這種記載的情況和最終的評價結(jié)合起來。二是提倡學(xué)生人手一包，學(xué)生每次上課都將必需的書本、學(xué)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(yù)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(shè)計、奇思妙想，學(xué)生加分等經(jīng)常反饋，激發(fā)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)的動力。

　　(6) 臺燈使用說明書撰寫

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

　　(7) 臺燈創(chuàng)作作品展評及修改

　　最后，利用學(xué)校每年一度“科技節(jié)“的機會對學(xué)生創(chuàng)作的LED節(jié)能小臺燈進行公開展出，由學(xué)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(shè)計，并進行表彰。此時是活動的高潮部分，學(xué)生設(shè)計改進的熱情空前高漲，通過活動綠色設(shè)計的理念深入人心。

    可以想象，假如我們能在課程開設(shè)中注意技術(shù)實踐教學(xué)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(shù)課程”一定能真的“亮”起來。

　　參考文獻

　　[1]《普通高中技術(shù)課程標準》　人民教育出版社　2003.4

　　[2]《技術(shù)與設(shè)計1與2》　江蘇教育出版社　2005.6

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