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        融合STEAM理念的化學(xué)教學(xué)

        2021-02-23 04:33:56梅杰李浪
        科教創(chuàng)新與實踐 2021年40期
        關(guān)鍵詞:飯卡化學(xué)教學(xué)

        梅杰 李浪

        摘要:基于STEAM教學(xué)模式,以化學(xué)知識為基礎(chǔ)、融合信息技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)思想,以解決問題和完成作品為目標(biāo),對高中化學(xué)"飯卡溶解"進(jìn)行教學(xué)設(shè)計,學(xué)生的活動作品為"隱形飯卡"。教學(xué)實踐表明,該活動能培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力和合作的意識,提高學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。

        關(guān)鍵詞:STEAM;化學(xué)教學(xué);飯卡

        STEAM教育是集科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)的綜合教育,是讓孩子發(fā)現(xiàn)并整理出與問題解決相關(guān)聯(lián)的不同學(xué)科知識并整合,運用跨學(xué)科法去解決真實問題,不斷提高每一位學(xué)生的學(xué)科理解力,并在此過程中掌握知識與技能。這就是STEAM教育的核心理念。

        這個項目我們讓學(xué)生來完成,學(xué)生需要先查閱資料,了解飯卡的構(gòu)造及刷卡原理,從而判斷飯卡改造的可行性,然后根據(jù)材質(zhì)選擇合適的溶解試劑,這個溶解試劑要具備速度較快、毒性較小,且不能溶解漆包線表面的漆的特點。

        一、項目背景

        您是不是有時候到了食堂,卻發(fā)現(xiàn)未帶飯卡?如直接把飯卡放手機(jī)保護(hù)殼里,又有點凸起,很不爽。那能否把飯卡“融入”手機(jī),成為隱形飯卡呢?

        二、資料查閱

        (一)硬件構(gòu)成

        1.通俗解讀:塑料殼里面封裝了一個很小的芯片加若干線圈,線圈外面是漆。

        2.專業(yè)解讀:飯卡屬于非接觸式ID卡,或稱射頻卡,其核心部分是一個帶有電磁感應(yīng)的漆包線做成的線圈的和微型計算機(jī)芯片,外層由PVC(聚氯乙烯)材質(zhì)覆蓋。漆包線由三部分組成,最內(nèi)層是銅,中間是PU聚氨酯,最外層是PA聚酰胺。

        (二)刷卡原理

        1.通俗解讀:當(dāng)你刷卡時,實際上是飯卡中線圈的磁通量變化,產(chǎn)生電流,芯片啟動,從而與讀卡器發(fā)生數(shù)據(jù)交換。

        2.專業(yè)解讀:當(dāng)你刷卡時,射頻讀寫器向IC卡發(fā)一組固定頻率的電磁波,卡片內(nèi)有一個IC串聯(lián)協(xié)振電路,其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同,這樣在電磁波激勵下,LC協(xié)振電路產(chǎn)生共振,從而使電容內(nèi)有了電荷;在這個電荷的另一端,接有一個單向?qū)ǖ碾娮颖茫瑢㈦娙輧?nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)存儲,當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2V時,此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓,將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接受讀寫器的數(shù)據(jù)。

        三、改裝原理

        知曉了飯卡的構(gòu)造及其工作原理,就可以大膽開始改造了。

        聚氯乙烯(PVC)具有較高的抗腐蝕能力,能溶解于醚、酮、氯化脂肪烴和芳香烴等有機(jī)溶劑,例如環(huán)己酮、1.2-二氯乙烷和四氫呋喃。根據(jù)毒理分析,結(jié)合PVC性質(zhì),實際采用多種藥品按照一定比例勾兌,以具備較好的溶解能力。

        四、操作過程

        為了能清楚知道改造前后的情況,下面詳細(xì)說明實驗過程。

        將按照一定比例配制的溶解液倒入表面皿至淹沒飯卡,蓋上,置于通風(fēng)處,等待大約2個小時,PVC材質(zhì)就充分溶脹并分散。

        用玻璃棒小心的把芯片和線圈挑出來,沖洗干凈并晾干。為了鞏固戰(zhàn)果,我們在其兩面粘上透明膠布,再掀開手機(jī)保護(hù)殼內(nèi)的絨面部分,將芯片和線圈放入絨面下方,再全部蓋上絨面,就基本恢復(fù)了原狀,幾乎看不出已經(jīng)有芯片和線圈隱藏在保護(hù)殼了,套上手機(jī)吧!從此手機(jī)就是飯卡,飯卡就是手機(jī),一機(jī)在手,食堂就餐無憂。

        五、收獲

        Science:了解電磁場原理(物理)、聚氯乙烯成分及其基本性質(zhì)(化學(xué))、溶解液的毒性及其安全防護(hù)措施(化學(xué))。

        Technology:溶解后清洗并增加保護(hù)措施,融入手機(jī)外殼。

        Engineering:設(shè)計制作流程-選材、選擇實驗地點;合作解決問題-討論制作過程中的要點,做好安全防護(hù)。

        Arts:溶解后采用既輕便又美觀的保護(hù)措施。

        Mathematics: 解決問題時不遵循傳統(tǒng)解決方法,另辟蹊徑,從而創(chuàng)造性解決問題。

        同學(xué)們在老師的指導(dǎo)下完成了STEAM作品的制作,當(dāng)興趣成為動力之后,成績的提升就會更快了。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 中華人民共和國教育部制訂普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)[M].北京:人民教育出版社, 2017.

        [2] 傅騫,劉鵬飛.從驗證到創(chuàng)造--中小學(xué)STEM教育應(yīng)用模式研究[J].中國電化教育,2016.

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