朱石明

圓我一個夢想 體驗創(chuàng)新過程

朱石明

16年前，當筆者還在讀師范時，師范學校的管理就與高中差不多，晚上一到時間就會熄燈。但筆者很想能在宿舍熄燈后再看會兒書，當時就想：如能自做一只讀書燈就方便了！讀書燈如用鎢絲燈泡做不僅費電，而且會影響別人休息，有沒有一種節(jié)能高效的燈？它應是光照集中而便于閱讀文字，結構簡單而易于制作。這就是筆者16年前的一個夢想—自制一只使用方便節(jié)能高效的讀書燈。

筆者當時的解決方法是：自做了一只LED讀書燈。LED燈，就是一種特殊的發(fā)光二極管?；仡櫼幌翷ED燈發(fā)展史：1962年，由IBM實驗室開發(fā)出紅色LED；人們后來才開發(fā)出橙色、黃色、綠色的LED；1994年，日本科學家開發(fā)出藍色LED；1999年，才開發(fā)出白色LED。16年前，在各種電子產品中，只能看到用作信號指示燈的LED燈，顏色局限于紅、橙、黃、綠幾種。當時的筆者為了使燈光更接近白光，只能選用兩只直徑5毫米的綠色發(fā)光二極管，將其嵌在自做的圓珠筆塑料骨架上，LED燈所用的電源是經改制過的單放機，通過一只耳機插頭來提供3V的直流電壓。這只特殊的圓珠筆指向書的哪里，光線就會照到哪里，可一邊用作手持式的夜燈，一邊用來在書上寫字(如圖1所示)。由于LED燈耗電量很小，連續(xù)用20小時都沒有問題，使用起來很方便。但當時的LED燈亮度很低，剛好能看到字跡，讀書燈的亮度不太理想。16年之后的今天，與各位學生重圓教師16年前的夢想：用新型高亮白色LED重做一只可充電式節(jié)能高亮的LED讀書燈。

從人們開發(fā)了可發(fā)白光的LED燈，隨著技術的不斷革新，白色LED的亮度不斷提高，從而為LED可作為民用的照明燈具成為可能。讓我們感受一下新技術帶來超高亮LED燈的效果，將普通LED充電電筒中的幾顆LED燈換成我們給學生準備的超高亮LED燈，可明顯發(fā)現(xiàn)我們的LED燈的亮度是普通燈的二倍。我們所用的LED燈的技術參數(shù)是亮度：15 000～18 000MCD，工作電壓：3.0～3.6v，工作電流：20mA，發(fā)光角度：15o，燈體顏色：無色透明，產品形狀：圓頭，燈頭直徑5mm。于是，現(xiàn)在可只用一只超高亮LED燈，就能做成亮度較高的讀書燈，重圓筆者16年前的一個夢想。

一、設計思路

為了使“綠色節(jié)能”的理念深入人心，筆者在通用技術課程中開展了“可充電式節(jié)能高亮LED讀書燈的創(chuàng)作”實踐活動。要求學生利用各類廢舊材料，再結合一顆高效節(jié)能的白色發(fā)光二極管，制作出一款適合學生使用的、高效節(jié)能的、環(huán)保健康的LED讀書燈。如何設計出綠色環(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)光二極管做光源。LED燈的節(jié)能特點為耗電量低，在同樣亮度下耗電量僅為普通白熾燈的6%。LED燈的環(huán)保特點為不含汞，對環(huán)境無電磁干擾、無有害射線，可回收再利用，沒有污染。二是如何使使用的材料更環(huán)保，采用的方法是更多地使用廢舊材料，包含提倡使用報廢手機的電池、不能使用的MP3或MP4的鋰電池。而電池的充電可使用普通的萬能充電器，這樣大大減少電路的復雜性，人人可動手制作，這樣更便于推廣開展這樣的制作活動。三是如何使臺燈對使用者更健康，方法是采用直流限流調節(jié)工作的亮度。通過本次讀書燈的創(chuàng)作實踐活動，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、動手能力，提高學生的技術素養(yǎng)。

二、活動步驟

1.原材料收集

任何創(chuàng)新的成功，總是會留給有準備的人。材料收集可提前讓學生準備(見表2)。

表2

2.電路的理解

用初中物理知識就可看明白(如圖2所示)。

圖2

但需要提醒學生注意的是：LED燈在使用中要注意電流的方向，只有正向導通才會點亮。

另外，對想使用電烙鐵的學生強調安全操作。需要進行防觸電、防燙傷的安全教育，預防安全事故的發(fā)生。

3.讀書燈的設計

活動分組：以小組(6～8人)為單位來開展，常用的器材都分配到小組。

功能要求：具有閱讀照明的功能。

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：使用手機的電池、MP3和MP4鋰電池，電壓3.6～4.2V，不會有觸電危險。可多次充電，綠色環(huán)保。

成本要求：低于1元(僅為一顆高效節(jié)能的白色發(fā)光二極管的成本)。

完成期限：2課時。分兩次完成讀書燈的制作，便于學生進行二次材料準備，第二課時主要讓學生進行二次設計，重點是LED讀書燈的美化。

4.讀書燈的評價

在小組里面設立組長，負責活動情況記載，重點是學生在各個制作步驟中完成情況的記載，并將這種記載的情況和最終的評價結合起來。教師要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。經常反饋活動過程中出現(xiàn)的優(yōu)秀設計、奇思妙想等，并為學生加分激發(fā)學生持續(xù)學習的動力。將特別好的LED讀書燈進行公開展示，由學生公開投票打分的方式評選出最佳LED節(jié)能小臺燈設計，并進行表揚。

5.及時總結

在恰當?shù)碾娏骱碗妷合?，LED的使用壽命可達10萬小時。光效率高，光譜集中于可見光頻率；光純度高，無需濾光。不會使眼睛產生疲勞現(xiàn)象，且可保護視力。最后讓學生小結出LED特點：高效率，低損耗，長壽命，光色純，耐振動，響應快。

隨著我國城市化進程的加快，綠色、高效、節(jié)能、長壽命的LED燈逐漸走入人們的視野。目前，LED照明技術日趨成熟，大功率LED光源功效已經達到80lm/W，使城市路燈、居室照明節(jié)能降耗的改造成為可能。

通用技術是一門技術性、實踐性和綜合性比較強的學科，它以提高學生技術素養(yǎng)、促進學生全面而富有個性的發(fā)展為基本目標，注重學生創(chuàng)造潛能的開發(fā)，加強學生實踐能力的培養(yǎng)。只有立足于學生的直接經驗和親身經歷，立足于“做中學”和“學中做”，以學生的親手操作、親歷情境、親身體驗為基礎，強調學生的全員參與和全程參與，才能讓每位學生通過觀察、調查、設計、制作、實驗等活動獲得豐富的“操作”體驗，進而獲得情感態(tài)度、價值觀以及技術能力的發(fā)展。只要我們能注重不斷開發(fā)有意義的實踐制作演練，讓學生在實踐中體驗創(chuàng)新過程，那么通用技術課程一定能像筆者的LED讀書燈一樣炫目地“亮”起來。

[1] 鄭黃鋒.通用技術課程目標的實現(xiàn)[J].廣東教育(綜合),2008,3.

2011-04-25

朱石明，本科，中教一級，教研組長。

江蘇省興化市戴窯高級中學。

圖1