施冰 郭曉麗 冀爽 魏銳 劉秀英 張銀霞

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，各項(xiàng)建設(shè)取得了重大成就，與此同時(shí)對(duì)能源消費(fèi)需求增加。為更好促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，保護(hù)生存環(huán)境，提高生活質(zhì)量，促進(jìn)民族長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，節(jié)能減排勢(shì)在必行。家，作為與我們生存環(huán)境最親密的場(chǎng)所，打造節(jié)能家居越來越受到廣泛關(guān)注，國(guó)家也正在大力推廣節(jié)能型住宅?？墒乾F(xiàn)在許多消費(fèi)者居住的房子或新買的住房還不是節(jié)能住宅，如果裝修后進(jìn)行節(jié)能改造或者采取節(jié)能措施將會(huì)大大減少能源損耗，為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)貢獻(xiàn)一份力量。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

打造節(jié)能家居項(xiàng)目旨在通過實(shí)踐讓學(xué)生體驗(yàn)生活中真實(shí)問題的解決過程，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、問題解決能力等核心素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)會(huì)思考。在本項(xiàng)目中，學(xué)生化身為節(jié)能家居設(shè)計(jì)師，通過實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)家庭中存在的能源浪費(fèi)問題，通過合理選用節(jié)能產(chǎn)品，開展房屋保溫設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌規(guī)劃合理布局，最終形成適宜的節(jié)能家居改造方案。在項(xiàng)目實(shí)踐過程中，感受家居設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思路，最終找出解決能源浪費(fèi)問題的方法并完成改造。本項(xiàng)目的成果是形成一份節(jié)能家居改造方案設(shè)計(jì)圖或家居模型，并將作品通過展演方式進(jìn)行介紹和分享。

項(xiàng)目規(guī)劃

學(xué)生如何才能像設(shè)計(jì)師一樣“打造一個(gè)節(jié)能的家”呢？需要挖掘設(shè)計(jì)師解決問題的過程和思路，再將這些思路轉(zhuǎn)化為項(xiàng)目的展開思路，從而培養(yǎng)學(xué)生像設(shè)計(jì)師一樣的思考能力。

尋找真人真事，提煉問題解決思路

為了找出設(shè)計(jì)師打造節(jié)能家居的思路，首先需要初步查找設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)原則和解決方法。深入查找書籍和文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)家居節(jié)能設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)遵循能源節(jié)約、綠色安全、美觀、可持續(xù)利用等原則；采用“使用節(jié)能燈、節(jié)能燃?xì)庠畹裙?jié)能產(chǎn)品，不用太復(fù)雜的吊燈，多使用自然光，衛(wèi)生間最好用感應(yīng)照明系統(tǒng)，選用隔熱保暖效果好的窗簾，墻面加保溫層，單玻璃普通窗換成中空玻璃斷橋金屬窗，利用廢舊物品進(jìn)行改造，合理設(shè)計(jì)墻面插座以減少電線和插板使用，考慮房屋戶型充分利用天然能源”等多種方法達(dá)到節(jié)能目的。為了提煉出設(shè)計(jì)師的解決思路，筆者采用分類與組合的策略，把設(shè)計(jì)師解決方案進(jìn)行歸類與歸納，形成了三類解決方案：一是合理使用節(jié)能家電以減少能源使用；二是做好房屋保溫隔熱和循環(huán)利用廢舊物以提高能源使用效率；三是合理規(guī)劃空間布局以實(shí)現(xiàn)最大程度使用天然能源，減少能源消耗，進(jìn)而提煉出問題解決思路（具體如表1 所示）。

為減少家庭能源消耗，設(shè)計(jì)師主要從減少能源的使用和提高能源的利用率兩個(gè)方面進(jìn)行思考。

在從源頭減少能源使用時(shí)，設(shè)計(jì)師關(guān)注的核心問題是選用合理的節(jié)能產(chǎn)品和合理規(guī)劃空間布局。

在提高能源利用率方面，設(shè)計(jì)師關(guān)注的核心問題是做好房屋的保溫隔熱和廢物循環(huán)利用。

轉(zhuǎn)化為學(xué)生解決問題思路，形成項(xiàng)目框架

經(jīng)過以上梳理，設(shè)計(jì)師在節(jié)能家居打造過程中的思路已經(jīng)清楚，將設(shè)計(jì)師解決的問題轉(zhuǎn)化為學(xué)生解決的問題，即將組合后的3個(gè)核心問題轉(zhuǎn)化為項(xiàng)目下的3 個(gè)任務(wù)：合理選用節(jié)能產(chǎn)品；設(shè)計(jì)保溫隔熱；合理規(guī)劃空間布局。

由于合理規(guī)劃空間布局是在權(quán)衡、統(tǒng)整房屋內(nèi)各裝置位置的基礎(chǔ)上對(duì)改造方案進(jìn)行的優(yōu)化，因此該任務(wù)位于選用節(jié)能產(chǎn)品、做好保溫隔熱之后。根據(jù)真實(shí)的問題解決思路，將任務(wù)拆解為9 個(gè)活動(dòng)，初步形成項(xiàng)目框架。由于了解節(jié)能技術(shù)能更好地促進(jìn)對(duì)節(jié)能產(chǎn)品的選擇與使用，因此在任務(wù)1 和任務(wù)3 之間增加了“探尋節(jié)能技術(shù)”，并設(shè)計(jì)了3 個(gè)活動(dòng)，形成項(xiàng)目的最終框架（具體如表2 所示）。

項(xiàng)目導(dǎo)引 旨在通過調(diào)研家中能源浪費(fèi)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)能源節(jié)約的必要性，并思考如何建造一個(gè)更加節(jié)能的家，基于此制訂項(xiàng)目規(guī)劃。

項(xiàng)目1：合理選用節(jié)能產(chǎn)品 設(shè)計(jì)了學(xué)生在市場(chǎng)內(nèi)尋找節(jié)能產(chǎn)品并調(diào)研，對(duì)調(diào)研節(jié)能產(chǎn)品分類，根據(jù)空間大小選用合適節(jié)能產(chǎn)品等活動(dòng)，旨在讓學(xué)生對(duì)節(jié)能產(chǎn)品有更多認(rèn)識(shí)，為家中能選擇合適的節(jié)能產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。

任務(wù)2：探尋節(jié)能技術(shù) 設(shè)計(jì)了探究節(jié)能燈為什么能節(jié)能，自制感應(yīng)水龍頭，尋找更多節(jié)能技術(shù)的活動(dòng)，旨在讓學(xué)生從技術(shù)層面對(duì)節(jié)能產(chǎn)品為什么能節(jié)能有更深入認(rèn)識(shí)。

任務(wù)3：設(shè)計(jì)房屋保溫隔熱 設(shè)計(jì)了探尋保溫隔熱原理的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，學(xué)生根據(jù)對(duì)保溫原理的理解為改進(jìn)自己家的保溫隔熱作出方案。任務(wù)4：制訂節(jié)能家居改造方案 學(xué)生在之前設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上思考還有哪些方面能進(jìn)行改進(jìn)并設(shè)計(jì)節(jié)能家居改造方案，動(dòng)手制作家居模型。至此學(xué)生能像設(shè)計(jì)師那樣形成一個(gè)讓家更加節(jié)能的作品模型。

項(xiàng)目展示 學(xué)生為自己的產(chǎn)品確定名稱，書寫介紹語(yǔ)，思考通過何種形式展示等，做好策展前的準(zhǔn)備，隨后是進(jìn)行宣傳和產(chǎn)品介紹，最終要梳理在本項(xiàng)目中的收獲，形成反思總結(jié)。

活動(dòng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目在進(jìn)行具體的活動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮學(xué)生的已有認(rèn)知，設(shè)計(jì)具有實(shí)踐性和適宜開放度的活動(dòng)，關(guān)注學(xué)生尋找問題解決方法的過程。因此，項(xiàng)目中體現(xiàn)了如下的活動(dòng)設(shè)計(jì)特色。

提供真實(shí)解決問題方法，引導(dǎo)提煉問題解決思路

在項(xiàng)目導(dǎo)引中，為幫助學(xué)生規(guī)劃如何打造更加節(jié)能的家，設(shè)計(jì)了資料閱讀活動(dòng)，了解節(jié)能家居師的改造方法，通過交流討論欄目引導(dǎo)學(xué)生將解決方法進(jìn)行分類與組合，提煉設(shè)計(jì)師的解決思路，這樣將問題解決思路以活動(dòng)的方式轉(zhuǎn)化為學(xué)生解決問題的思路并拆解任務(wù)，在增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)性的同時(shí)有利于能力的遷移。

以方法導(dǎo)引欄目為引導(dǎo)，外顯掌握解決問題方法

對(duì)于項(xiàng)目中的核心活動(dòng)，通過方法導(dǎo)引的方式外顯解決問題的方法，不同的方法導(dǎo)引所起的作用略有不同，有的方法導(dǎo)引在問題解決前引導(dǎo)學(xué)生解決問題，有的方法導(dǎo)引是在問題結(jié)束后反思解決問題的方法。不同的方法導(dǎo)引抽象度也不同，有的很具體，比如在調(diào)研節(jié)能產(chǎn)品活動(dòng)中，為方便學(xué)生尋找，給出了識(shí)別節(jié)能產(chǎn)品的3 種方法，幫助學(xué)生解決問題，又如在探尋節(jié)能技術(shù)活動(dòng)中，提供如何利用知網(wǎng)和專利檢索查找相關(guān)內(nèi)容；也有的比較抽象，需要結(jié)合具體的活動(dòng)反思感悟。

方法導(dǎo)引

面對(duì)琳瑯滿目的家居產(chǎn)品，怎樣找出哪種是節(jié)能產(chǎn)品呢？

方法1：詢問服務(wù)人員

方法2：查看產(chǎn)品說明書，尋找是否有“節(jié)能”字樣

方法3：查看家居產(chǎn)品是否有粘貼“中國(guó)能效標(biāo)識(shí)”標(biāo)簽

活動(dòng)設(shè)計(jì)不僅關(guān)注科學(xué)原理，更關(guān)注原理與技術(shù)的融合

在活動(dòng)設(shè)計(jì)中，不僅要關(guān)注學(xué)生習(xí)得科學(xué)知識(shí)與實(shí)踐能力，還要關(guān)注與技術(shù)的融合。比如在設(shè)計(jì)“探尋節(jié)能燈節(jié)能原理”的活動(dòng)時(shí)，學(xué)生對(duì)節(jié)能燈發(fā)光現(xiàn)象比較熟悉，而對(duì)節(jié)能燈節(jié)能原理和技術(shù)不熟悉，于是設(shè)計(jì)了“動(dòng)手點(diǎn)亮燈泡，感受發(fā)光過程中的能量轉(zhuǎn)換”“對(duì)比節(jié)能燈與白熾燈相同時(shí)間內(nèi)散熱多少，發(fā)現(xiàn)節(jié)能原理”“觀察節(jié)能燈與白熾燈結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)不同”3 個(gè)層層遞進(jìn)了解節(jié)能技術(shù)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。除此之外，設(shè)計(jì)了查詢節(jié)能技術(shù)、動(dòng)手制作節(jié)能裝置活動(dòng)，讓學(xué)生感受原理與技術(shù)之間的相互融合。

項(xiàng)目特色

本項(xiàng)目以豐富的活動(dòng)為主體，并融入相關(guān)技術(shù)工程教育要素，同時(shí)關(guān)注問題解決方法的提煉與運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)踐能力。

依據(jù)真實(shí)問題解決方法與環(huán)節(jié)規(guī)劃項(xiàng)目任務(wù)

真實(shí)問題的解決過程環(huán)環(huán)相扣，體現(xiàn)了設(shè)計(jì)師的思維過程。在設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)，面對(duì)紛雜的解決方法，可采用分類組合策略，找到關(guān)注的核心問題，提煉背后的解決思路，并依此規(guī)劃任務(wù)與活動(dòng)。

以活動(dòng)為載體，關(guān)注課內(nèi)外活動(dòng)相結(jié)合

本項(xiàng)目精心設(shè)計(jì)了一系列學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，不僅能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)能讓學(xué)生理解相關(guān)知識(shí)。此外，還設(shè)計(jì)了一系列課內(nèi)與課外相關(guān)的實(shí)踐活動(dòng)。比如借助網(wǎng)絡(luò)檢索節(jié)能技術(shù)；走進(jìn)家居市場(chǎng)，調(diào)研節(jié)能產(chǎn)品；走出教室，宣講節(jié)能家居方案。豐富的學(xué)生活動(dòng)能夠有效促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)和思維發(fā)展。

使用建議

適合的年齡段

本項(xiàng)目適用于有生活常識(shí)、科學(xué)探究經(jīng)驗(yàn)，以及對(duì)節(jié)能家居改造有興趣的小學(xué)高年級(jí)和初中學(xué)生。

充分利用項(xiàng)目導(dǎo)引，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣教師在使用時(shí)要充分發(fā)揮項(xiàng)目導(dǎo)引的作用與價(jià)值。項(xiàng)目導(dǎo)引的價(jià)值是提供項(xiàng)目背景，激發(fā)學(xué)生開展項(xiàng)目的興趣，為接下來如何開展項(xiàng)目進(jìn)行的詳細(xì)策劃，一般所用課時(shí)不多，但重要性不容忽視。

充分開發(fā)各個(gè)欄目的教學(xué)功能

在實(shí)際教學(xué)中，建議教師有針對(duì)性地用好不同類型的欄目，比如調(diào)查分析類，希望教師安排學(xué)生提早在課下進(jìn)行調(diào)查；在具體的教學(xué)過程中要?jiǎng)?chuàng)造性地應(yīng)用欄目，給學(xué)生充分的思考和交流時(shí)間，在這個(gè)過程中要關(guān)注學(xué)生思維的發(fā)展。

與技術(shù)課程整合，項(xiàng)目作品可以多元化

鼓勵(lì)學(xué)生制作節(jié)能家居模型并進(jìn)行展示，如果學(xué)校有3D 打印機(jī)，可以將此項(xiàng)目與3D 打印技術(shù)進(jìn)行課程融合，制作3D 打印模型。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生使用廢舊可循環(huán)材料制作節(jié)能家居模型，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保這一目標(biāo)。

總體而言，本研究不僅為項(xiàng)目式學(xué)習(xí)提供了案例，更為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的研究提供了新的思路，也啟發(fā)我們?cè)陂_展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)時(shí)還要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，以促進(jìn)學(xué)生能夠全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 龔?．將節(jié)能環(huán)保家居進(jìn)行到底[J]．青?？萍?，2013（5）：2．

[2] 云舒．“雙管齊下”打造節(jié)能家居[N]．中華建筑報(bào)，2008-04-22（011）．

[3] Lotus．智能家居產(chǎn)品讓家更節(jié)能[J]．消費(fèi)指南，2017（12）：59-61．

[4] 趙雅萍，郝亮，潘紅，等．從紛繁的科學(xué)史中精選真人真事，設(shè)計(jì)項(xiàng)目式課程——以“設(shè)計(jì)制作液晶顯示屏幕”項(xiàng)目為例[J]．中國(guó)科技教育，2021（01）：10-13．

（本案例為北京師范大學(xué)科學(xué)教育研究院、中國(guó)科協(xié)青少年科技中心聯(lián)合開展的“科創(chuàng)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)示范課程開發(fā)”課題研究成果，課題主持人為魏銳、鄭永和，魏銳系本文通訊作者；同時(shí)為北京市教育學(xué)會(huì)“十四五”教育科研課題2021年度一般課題“基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的小學(xué)跨學(xué)科融合課程與教學(xué)研究”（CPYB2021-049）研究成果，課題負(fù)責(zé)人：施冰周衛(wèi)紅）