通过跨学科融合，设计“新途径、新出路、在眼前”科技制作活动，让学生体验科技创新的过程，提升多角度看问题的能力，因地制宜落实节能减排，为科学插上绿色翅膀。
通过跨学科融合，设计“新途径、新出路、在眼前”科技制作活动，让学生体验科技创新的过程，提升多角度看问题的能力，因地制宜落实节能减排，为科学插上绿色翅膀。
我是一名中学物理实验员，经常带领学生做物理实验和科技小制作，在活动中大家形成了做实验就是耗材，科技制作就是奔着高大上的思维定式，因而忽略了对生态环境的影响，形成“口头倡议环保，行动忽视环保”的现象。实际上物理与环境教育是紧密联系的，科技创作的过程即环境保护的过程。那么如何通过跨学科融合策略，让学生多角度看问题，通过节能减排的科创活动新方式，体验绿色科创，知道环保与生活、学习密不可分，学习处处体现环境教育，为此设计了“新途径、新出路、在眼前”科技制作活动，实施“节能减排，关爱健康”的新举措。
变废为宝新途径——塑料教具新呈现
在同学们的认知里，废旧塑料能做编花、笔筒等用具，在科技课上设计“变废为宝”新途径，让同学们制作为教学服务的教具。恰巧物理课缺少验证流体压强与流速关系的仪器，某网伯努利方程仪价格很贵，无法购买，于是大家思考用低成本物料来制作仪器，老师拿来三种容积不同的柱形塑料瓶，引导同学们利用学过的“伯努利原理”知识，建立理论知识与塑料瓶的联系，用科学的方法验证流体压强与流速关系。其间老师向大家介绍“和田十二法”科创方法，共同建立项目背景、设计方案、材料准备、仪器加工、仪器应用及分享的科创流程。
按照科创流程，小李等同学研究气体压强与流速的关系。材料选择了气泵和 5 升、1.5 升、0.5升矿泉水瓶，薄纸壳、吸管。制作三个型号气流仓并且在侧面开相同的孔，之后把底部开孔并相互连接，形成一条通道，利用薄纸壳做风车，把风车插在孔外侧气泵吹瓶口一端，形成了气体在三个仓流动，气体流速影响风车转速，以此来判断气体压强与流速关系。
小吴等同学运用“和田十二法”法则中代一代方法，研究水流动时压强与流速的关系，用 PVC管代塑料瓶，化学仪器分液漏斗和滴管代风车。水槽和 PVC 管形成环形且一边开口体系，在上端PVC 管中间开一口，安装漏斗，在水泵作用下，水在 PVC 管循环流动。从一端流出的水判断液体流速，当增加水泵动力时，水在漏斗呈现沸腾的状态，同学们将其命名为“沸腾的水”。之后设计滴管代替分液漏斗，形成研究流速与压强关系的研究实验，达成智趣与探究的两个功能塑料仪器，不仅在课堂上使用，还在校园科技角展览供师生实验探究。
塑料教具制作成本低，激发学生制作内容越来越丰富，用纸盒做成小孔成像、旧笔芯和锡箔纸做电容笔等，在化学、生物等多学科呈现，拓展了变废为宝发展空间。
节能减排社区新出路——智能“双芯”报警器
节能减排是国家实现可持续发展的迫切需要，谈到节能减排，学生马上就会说节约用水，少开灯、少开车的固有话题，本次我们寻求让智能产品走进社区，助力节能减排，走出新的出路。小史等三名同学去社区调查百姓生活中的安全隐患，由于开运体育人口老龄化原因，家人最担心的是燃气及电造成火灾，夏天或冬天窗户打开造成能源流失的现象。
针对这样的问题，他们决定设计制作智能报警器，经过市场调研，在功能上实现两种形式报警，其一是鸣笛达到提醒房间里的人的目的，其二是远程传输信号让在外儿女或火警中心接到报警信号。然后对市场主流产品进行调研诊断，市场上的主流产品都采用蓝牙等传输方式，传输距离短。老师在产品设计时强调绿色材料、安全节能重要性，他们在产品设计注意节能环保，通过物理方法产生电信号和处理发出声波提示，通过网络连接手机提醒，技术上采用 NB-iot 通信技术的一款低功耗门磁报警器，为扩大应用场景，增设 BC28+stm32的双芯片组合，搭配气体传感器，实现燃气泄漏报警的功能。产品组成由主机和磁条组成，一部分安装在窗户上，另一部分安装在墙上，当推动窗户形成位移时，报警器立刻发出鸣笛达到报警作用。在应用拓展环节，学生通过路演、展板及校园公众号等形式进行宣传。本项目在全球发明大会北京 ICC大赛获得三等奖。
为了保障智能设计制作顺利完成，老师设计“工程日志”“组员分工记录表”“主题活动成果展示量规和 LOGO 的量规”过程和总结评价，让学生体会科学研究是严谨、坚持、合作的过程。师生发现在节能减排社区新出路上，可制作的项目很多，如手机和电动车在充电时自燃：，暖气漏水：Φ，所以下一届要发展更多人参与节能减排进社区。
关爱健康在眼前——光学新型实验仪
学：脱匝郾＝〔俜浅Ｖ厥，但学生近视率仍然上升。有些光学器件对学生眼睛也会造成伤害，在物理光学模块学习中，初高中都用到了激光笔，光污染恰是学习生活忽略的环节，我虽然不是健康教师，但孩子健康是全方位的重要工作，
关爱学生健康就在眼前，于是开展了“探索光学模块激光路，科创绿色教具之行”活动，首先带领学生查看物理光学模块激光使用情况，结论是光学学习中激光应用接近 100%。然后考察激光仪器安全情况，初中使用激光演示仪较安全，高中阶段学习光的干涉时使用激光笔概率大，下课时会发生拿激光笔晃人的现象。同时调查发现家庭中也有光污染，如家庭灯具照明度过高；墙面的光反射过亮，反射系数高达 90%，对身体造成影响。大家组织宣传活动，建议关注光污染，避免强光照射眼睛。在众多仪器中，双缝干涉测波长实验，仪器操作复杂，成功率低，市场上存在采用强激光污染源现象，我们确定开展《双缝干涉新型实验仪》的主题活动。经过实验验证，主要解决光源和新增智能控制以及废旧仪器再利用问题。经过大量测试，光源选取高亮发光二极管，新增无线遥控技术，达到不同颜色光源的自动切换，新零件与原仪器零件接口相同，实现新旧部件通用。经过课堂上试用，新型仪器现象显著，操作简单，已在实验课推广使用。此项目
在北京青少年科技创新大赛获得二等奖。新型仪器的制作是关爱学生眼睛健康的创作，是环境保护与学生近距离接触的过程，学生深切地领悟“爱护环境，就是爱护自己”的道理。师生经历了“新途径、新出路、在眼前”科技制作的活动，体验了科技创新的过程，没有追求高大上的成果，真正目的是通过活动提升学生多角度看问题的能力，因地制宜地落实节能减排，为科学插上绿色翅膀！此时我们已发展新的一届学生，投入“多功能磁卡”“电动车电池预燃报警器”环保科技创作中。绿色科创之行是师生将为之奋斗不息的主题。
（作者单位：北京市第十五中学）
原载于《环境教育》杂志2024年7月刊
