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[专题]设计家用净水机

文_魏 威1 赵 瑛1 张博涵1 郭晓丽2 魏 锐3 沈 瑾3 谢丽娟4(1. 北京联合大学;2. 北京市海淀区教师进修学校;3. 北京师范大学;4. 北京市玉渊潭中学)

2024-01/总第334期

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水是维持生命和新陈代谢必不可少的物质。随着生活水平的提高,我们对饮用水的需求也越来越多元化。家用净水机在满足对饮用水多元化需求方面起到了非常重要的作用,已逐渐成为千家万户的生活必需品。为此,有必要引导学生通过项目式学习深入认知净水机的工作原理。本案例属于“开展调查、产品设计类”科技创新项目式学习。


项目简介

本项目的核心驱动问题是“如何喝到干净、安全的饮用水?”围绕驱动问题,在项目式学习活动中,学生通过生活经验与调研,论证家用净水机的必要性,探究家用净水机的工作原理,了解净水机的核心系统,进行头脑风暴并思考解决问题的方式,进而对应项目的核心任务:设计出自己的家用净水机。

结合项目驱动问题,应考虑以下方面内容。

重视“看到”的情境 学生在生活中对日常饮用水有一定的了解,通过本项目活动可使学生对各类饮用水的水质等数据有更直接的了解,且这些数据在生活中较为常见,易于收集。

强调“实践”的过程 学生通过对各类饮用水的调研,引出居民对饮用水的多元需求,从而引出家用净水机。学生通过一系列自主探究,探究净水机的整体系统构成,了解核心部件的工作原理及部件的内部组成,设计并研发家用净水机的核心净水系统,以及个性化的外围系统。不仅能够调动学生积极探索项目的兴趣,更能够在规划过程中提高学生解决实际问题的能力。

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图1 项目规划设计

培养“论证”的思路 在学生探究的同时,需要针对其设计出的方案进行展示,展示内容可以包括饮水的多元化需求、核心系统设计的原因和想法等方面,要鼓励学生以不同的形式进行展示,例如海报、手抄报、3D模型等,在小组讨论并精心思考后,制订出一套学生认为可行的家用净水机设计方案。


项目规划

在开展“设计家用净水机”项目时,针对问题解决逻辑,可以通过核心驱动问题分解出3个子问题:自来水是否需要净化,家用净水机怎样净化水,以及家用净水机怎样设计。学生需要对3个子问题进行调研,在调研过程中,从自来水是否需要净化的条件出发,引出家用净水机,并思考其净水原理与设计思路,对家用净水机的认识形成初步概念。为了实现进一步探究,这3个子问题还对应相应的任务,让学生在探究中明确“设计家用净水机”的核心任务。而为了完成核心任务,需要对家用净水机的必要性进行论证,并探究家用净水机的工作原理,学生在子任务的指引中明确最终目标。为了引导学生,可以对子任务再次进行分解,使学生明确探究方向,通过逐步完成任务,得到对应的子产品,最后将子产品有机结合形成最终产品,即净水机的设计方案。根据项目规划设计,本项目由5部分组成,分别是“项目导引”、3个子任务与“交流展示”。


活动设计

项目导引:开启项目活动

在项目导引部分中,共设计了3个活动。

活动1. 调查居民对饮用水的需求 学生调查现实生活中的饮用水,了解真实的饮用水种类情况;通过在线探究,了解不同种类饮用水的制作工艺和优点。在活动中,学生可以使用问卷等调查形式,对当地居民的饮用水现状开展调研,了解居民主要喝哪种类型的饮用水,以及居民选择喝该种饮用水的原因,从而引导学生思考“自来水是否能够满足用户的饮用需求?家里是否有必要安装净水机?家用净水机是如何净化水的?你期望的家用净水机是怎样的?”学生带着思考的问题开启项目。


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