1、生活中的發(fā)明創(chuàng)造研究性學(xué)習(xí)輔導(dǎo)課例一、教學(xué)設(shè)計(jì)部分1.1案例題目生活中的發(fā)明創(chuàng)造1.2活動主題設(shè)計(jì)學(xué)生圍繞“生活中的發(fā)明創(chuàng)造”這個主題，結(jié)合通用技術(shù)技術(shù)與設(shè)計(jì)I 的課程內(nèi)容，進(jìn)行創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)。選題指導(dǎo)：教師引導(dǎo)學(xué)生多觀察，發(fā)現(xiàn)日常生活中的問題并提出解決方案，可以從“環(huán)?！?、“節(jié)能”、“更方便”、“更舒適”、“更安全”、“擴(kuò)大功能用途”等方面選擇切入點(diǎn)去捕捉課題。初步確定課題后，指導(dǎo)學(xué)生從三個方面進(jìn)行分析：1、需要性。即有實(shí)際應(yīng)用的價值，能切實(shí)改善生活或解決生活中的實(shí)際問題。2、創(chuàng)造性。發(fā)明就是要創(chuàng)造出新的事物或方法。但這不意味著一切要從零開始，可以在別人發(fā)明創(chuàng)造成果的基礎(chǔ)上加以補(bǔ)充、改進(jìn)、變化

2、或重新組合。3、可行性。一方面要切實(shí)可行，有科學(xué)依據(jù)，符合科學(xué)原理；另一方面要考慮實(shí)現(xiàn)這個發(fā)明創(chuàng)造所需的條件是否已經(jīng)具備，如實(shí)驗(yàn)室、器材設(shè)備條件、自身知識能力水平、人力物力支持、導(dǎo)師指導(dǎo)等。1.3 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)1、知識與技能目標(biāo)經(jīng)歷研究性學(xué)習(xí)的全過程，學(xué)會自主設(shè)計(jì)及模型的制作；開闊視野，拓寬知識面；學(xué)會團(tuán)隊(duì)間的分工合作，鍛煉自身合作、協(xié)調(diào)、交流等能力；學(xué)會合理運(yùn)用搜集的信息資料，能將各種信息進(jìn)行加工處理。2、方法與過程目標(biāo)親身體驗(yàn)科學(xué)探究的一般過程，掌握基本的研究手段和研究方法；學(xué)會綜合運(yùn)用各學(xué)科的知識，與實(shí)際研究相結(jié)合；培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐的能力。3、情感與價值觀目標(biāo)調(diào)動學(xué)生主動進(jìn)行科學(xué)探

3、究的積極性， 激發(fā)好奇心和求知欲； 培養(yǎng)創(chuàng)新精神、 探索精神、務(wù)實(shí)精神和自主意識；正確認(rèn)識團(tuán)隊(duì)合作的積極意義，養(yǎng)成善于觀察的習(xí)慣。1.4 活動過程設(shè)計(jì)階段具體教學(xué)目標(biāo)學(xué)生活動1、培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)與明確問題的能力；1、形成初步構(gòu)想；2、學(xué)會分析解決設(shè)計(jì)問題的能力、條件一2、定題，撰寫開題報(bào)告；與要求；3、收集有關(guān)資料。3、學(xué)會信息的收集與整理。1、學(xué)會制定設(shè)計(jì)簡案；1、形成初步設(shè)計(jì)簡案；二2、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識，增強(qiáng)合作、協(xié)調(diào)能力；2、明確活動計(jì)劃、分工；3、能夠進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)交流， 鍛煉表達(dá)3、向其他研究性學(xué)習(xí)小組能力。展示設(shè)計(jì)簡案。階段具體教學(xué)目標(biāo)學(xué)生活動1、學(xué)習(xí)基本工具的使用；1、學(xué)習(xí)、掌握基本工藝；三

4、2、掌握基本的工藝， 能夠?qū)Σ牧线M(jìn)行初2、明確模型、原型制作所步加工；需工具、設(shè)備、材料；3、學(xué)會材料的挑選。3、購買材料。1、進(jìn)一步鞏固基本工藝；1、進(jìn)行模型、原型制作；四2、掌握模型或原型的制作；2、測試；3、學(xué)會對模型或原型進(jìn)行測試、優(yōu)化。3、改進(jìn)優(yōu)化。1、學(xué)會撰寫技術(shù)發(fā)明報(bào)告；1、撰寫技術(shù)發(fā)明報(bào)告；五2、學(xué)會撰寫產(chǎn)品說明書；2、撰寫產(chǎn)品說明書。3、自我反思、總結(jié)。1、學(xué)會設(shè)計(jì)的交流、展示；1、在班里進(jìn)行展示，介紹六自己的設(shè)計(jì)作品；2、能夠?qū)υO(shè)計(jì)發(fā)明作品進(jìn)行簡單評價。2、自我評價。1.5 活動成果展示設(shè)計(jì)活動成果展示包括以下幾個部分：1、技術(shù)發(fā)明報(bào)告。包括：課題由來、研究過程、項(xiàng)目特色及

5、創(chuàng)新點(diǎn)、進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)想、以及收獲和體會幾個部分。2、制作的模型或原型。3、產(chǎn)品說明書。4、 PPT展示文稿。1.6 評價及學(xué)分認(rèn)定評價項(xiàng)目及比重如下表，成績合格即可獲得學(xué)分。評價項(xiàng)目技術(shù)發(fā)明報(bào)告模型或原型的制作產(chǎn)品說明書交流與展示其他表現(xiàn)比重35%35%5%5%20%其他表現(xiàn)包括：評價項(xiàng)目學(xué)習(xí)態(tài)度創(chuàng)新探究精神合作意識比重10%5%5%二、學(xué)生研究性學(xué)習(xí)案例2.1 研究課題“水簾式”節(jié)能百葉窗2.2 研究人員嚴(yán)君、譚栩軒2.3 研究背景及目的炎熱酷暑的時候，由于太陽的照射室內(nèi)會變得悶熱，此時風(fēng)扇起不到很好的降溫效果，因此人們很自然地會用空調(diào)來降溫，同時關(guān)窗、下窗簾。這時會有如下的兩個問題：1、關(guān)

6、窗后空氣不流通，造成空氣質(zhì)量下降，同時容易引起流行性病毒的傳播。如果不關(guān)窗，由于室內(nèi)外空氣的轉(zhuǎn)換和熱的傳遞，又會影響室內(nèi)的降溫效果，耗費(fèi)額外的能源；2、下窗簾同樣會影響空氣的流通，同時由于窗簾阻擋了陽光，白天也需要燈光照明，同樣造成能源的浪費(fèi)。如果不下窗簾，由于太陽直射，室內(nèi)的氣溫上升，室內(nèi)的降溫效果就會大打折扣。制作完成后的實(shí)物模型照片那么，有沒有解決上述兩個矛盾的方法呢？帶著對這個問題的思考，我們從窗戶的設(shè)計(jì)入手，發(fā)明了一種新型的百葉窗，我們把它稱為“水簾式”節(jié)能百葉窗，并初步完成其模型的制作。2.4 研究過程1、確定課題酷熱夏天，上課時課室的風(fēng)扇已經(jīng)起不到有效的降溫作用， 然而由于成本及

7、耗能的原因，學(xué)校不可能在所有的課室和宿舍安裝使用空調(diào)。 這時我們就萌生了一個想法： “有沒有辦法在成本低、耗能少的情況下實(shí)現(xiàn)較好的降溫效果？”于是，我們嘗試著考慮各種解決的方案，并最終決定從窗戶入手，結(jié)合“百葉窗空氣流通性好”、及“水有較好的隔熱效果，及反射、散射部分光線的作用”等思路，設(shè)計(jì)一種具有能耗低、隔熱、通風(fēng)、透光性能好等特點(diǎn)的新型窗戶。2、收集資料，確定具體設(shè)計(jì)方案，并完成設(shè)計(jì)圖帶著我們的思路，我們首先通過網(wǎng)絡(luò)查找有關(guān)百葉窗的資料，了解其結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)。我們發(fā)現(xiàn)：一般的百葉窗雖然有通風(fēng)的作用，但沒有起到隔熱的作用。因此，將水的隔熱性能與百葉窗結(jié)合起來的構(gòu)思值得嘗試。我們的設(shè)計(jì)方案是這樣

8、形成的：1）初步構(gòu)想。我們設(shè)計(jì)在窗戶內(nèi)側(cè)上方裝上帶密集細(xì)孔的水管，利用水泵抽水進(jìn)行垂直噴撒。這種設(shè)計(jì)有兩個缺點(diǎn)：一是噴撒水流不好控制，水珠四濺，造成水資源的浪費(fèi)；二是百葉窗的玻璃沒有直接接觸水流，無法有效散熱，在太陽的照射下仍舊會積累熱能，影響隔熱降溫效果；2）改進(jìn)。我們設(shè)想在百葉窗的每一片窗葉上方都裝上帶密集細(xì)孔的水管，這樣玻璃散熱效果明顯改善，達(dá)到了較好的隔熱效果，同時也滿足了我們原來設(shè)想的“能耗低、隔熱、通風(fēng)、透光性好”等性能；3）最終方案。有了上面的構(gòu)思后，我們又進(jìn)一步思考：能不能改進(jìn)我們的設(shè)計(jì)，在功能不減的前提下，使窗戶結(jié)構(gòu)更加簡單、耗能更少呢？于是我們又對設(shè)計(jì)方案作了改進(jìn)，使百葉窗

9、的部分窗葉可以轉(zhuǎn)動（從上至下，奇數(shù)窗葉固定，偶數(shù)可轉(zhuǎn)動90 度），構(gòu)成一個內(nèi)流系統(tǒng)，從而使水流可以順著所有窗葉流下來。這樣只需最上方的一根噴撒水管就能達(dá)到原先的效果，結(jié)構(gòu)上簡化了， 所需水泵的功率也減小了。4）完成設(shè)計(jì)圖。根據(jù)方案我們完成了設(shè)計(jì)圖，并確定我們要制作模型的各部件尺寸。3、確定并購買制作材料我們結(jié)合網(wǎng)絡(luò)查找的相關(guān)資料，在指導(dǎo)老師的幫助下，依照設(shè)計(jì)方案確定了制作模型所需的材料，然后分頭去各五金、鋁材、電機(jī)等店鋪購買。4、模型制作及試驗(yàn)在老師的帶領(lǐng)下，我們把模型分為窗體和水槽兩個部分，利用學(xué)校通用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、維修部的設(shè)備，自己動手制作。我們用了一個多月的時間完成了模型從零件加工、到連接

10、組裝、再到細(xì)節(jié)處理的過程。制作模型的過程我們解決了幾個實(shí)際問題：1）窗體和水槽兩個部分的連接。由于水槽是不銹鋼材料制成，怎樣和窗體連接且保證不漏水是一個很大的難題。 我們在請教了幾位金工師傅之后， 放棄最初用玻璃膠連接的設(shè)想，決定在水槽的上邊緣打出三個細(xì)孔， 采用鉚接的方式與窗體固定， 這樣在不引起漏水的同時，使連接更加牢固。2）水泵功率過高。市場上能購買到的水泵最小功率的都有 25W，然而由于模型比實(shí)際產(chǎn)品小，不需要這么大的功率。在找不到更小功率的水泵代替的情況下，我們只好想辦法解決水流過快的問題。首先我們嘗試用風(fēng)扇的旋鈕式開關(guān)來控制水泵的實(shí)際功率，結(jié)果調(diào)節(jié)后水泵運(yùn)轉(zhuǎn)不理想。經(jīng)過檢測，我們發(fā)

11、現(xiàn)原因是功率調(diào)小后水泵兩端的實(shí)際電壓也降低了，這樣就達(dá)不到水泵的額定電壓（ 220V-240V）了。因此這種方法行不通。于是我們把思路轉(zhuǎn)向了如何減少水的流量。我們決定給水流增加阻力。在權(quán)衡了“水管里塞海綿”和“水泵進(jìn)水口堵布料”兩種方案的利弊后，我們選擇了第二種，因?yàn)楹蠓N方案便于我們調(diào)節(jié)水的流量。然而由于制作水平及設(shè)備的局限，在模型制作的過程中尚有幾個問題有待解決：1）需在水槽底部增加一個可開關(guān)的出水口，用于更換水槽中的水，保持水的清潔。2）需增加一套機(jī)械轉(zhuǎn)動連桿，用于控制可轉(zhuǎn)動的窗葉，讓窗戶的使用更加方便。模型完成后，我們對其進(jìn)行了試驗(yàn)。經(jīng)過多次的調(diào)試，窗戶各部分運(yùn)行狀況良好，基本達(dá)到了我們

12、預(yù)想的效果。5、撰寫論文，作進(jìn)一步改進(jìn)的設(shè)想我們對整個活動過程進(jìn)行了總結(jié)，撰寫報(bào)告，并作出了進(jìn)一步改進(jìn)本項(xiàng)目的設(shè)想。2.3 項(xiàng)目特色1、在節(jié)能的情況下實(shí)現(xiàn)多種功能我們將水簾具有的隔熱、透風(fēng)、濾光等性能結(jié)合應(yīng)用到百葉窗上，使窗戶在耗能低（普通 900mm×500mm的單扇窗所需的水泵功率不足 20W）的情況下具有良好的隔熱、通風(fēng)及濾光效果。2、適應(yīng)性、實(shí)用性強(qiáng)我們設(shè)計(jì)使百葉窗的部分窗葉可以轉(zhuǎn)動：即從上至下，奇數(shù)窗葉固定，偶數(shù)可轉(zhuǎn)動90度。這樣，在平時或雨天天氣時窗戶可以還原成普通的百葉窗，既通風(fēng)又防雨，同時防止雨水流入水槽；在熱天可以轉(zhuǎn)動偶數(shù)窗葉，所有窗葉與水槽、水泵、水管一起構(gòu)成一個

13、內(nèi)部的水循環(huán)系統(tǒng)，起到隔熱、通風(fēng)、濾光等效果。3、成本低，結(jié)構(gòu)簡單整個模型的材料、 制作經(jīng)費(fèi)不足 200 元，因此可以預(yù)計(jì)正式使用的實(shí)際產(chǎn)品成本也不高。此外，我們的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，有利于投入批量生產(chǎn)。4、美化家居，用途廣本設(shè)計(jì)非常適合用于廚房、廁所等有一定通風(fēng)要求的地方，同時可以應(yīng)用于大廳、起居室等處，與落地窗、燈光等相結(jié)合，起到美化家居的作用。2.4 進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)想以下是我們進(jìn)一步改進(jìn)本項(xiàng)目的設(shè)想：1、結(jié)合光電轉(zhuǎn)換或熱電轉(zhuǎn)換設(shè)備。利用太陽的光和熱來發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)隔熱、降溫，達(dá)到更好的節(jié)能和環(huán)保效果。2、增加溫度、濕度感應(yīng)及電機(jī)控制系統(tǒng)。通過溫度、濕度感應(yīng)系統(tǒng)來控制水泵和機(jī)械轉(zhuǎn)動連桿的運(yùn)行狀態(tài)，

14、使窗戶能根據(jù)室外天氣情況實(shí)現(xiàn)兩種模式智能切換的功能。2.5 收獲和體會回過頭來細(xì)細(xì)品味我們的創(chuàng)新歷程，雖然覺得有點(diǎn)辛苦，特別是制作的過程遇到了很多挫折，但是在我們的努力下總算可以如期完成，心里十分高興，獲得了很大的滿足感。通過這次有意義的創(chuàng)新活動，我們最深刻的體會是，科學(xué)創(chuàng)新是一個不斷改進(jìn)和完善的過程。這個過程需要時間，需要我們每一個人堅(jiān)持不懈的努力、堅(jiān)持、克服。曾經(jīng)，我們?yōu)槲粗膶矶悦?，但我們?jiān)持著，在陌生的領(lǐng)域朝著目標(biāo)奮斗不懈。一次又一次地討論，一次又一次地推翻原有的設(shè)計(jì)，不斷改進(jìn)，最終完成制作與試驗(yàn)，這其中的每一個過程無不凝結(jié)著我們辛勤的汗水。在這里我們確切的認(rèn)識到了自己的不足，同時學(xué)到了許多課本上沒有的知識比 ( 如機(jī)械結(jié)構(gòu)），懂得團(tuán)結(jié)合作的重要性。我們相信，這一次難得的經(jīng)驗(yàn)將對我們以后的生活和學(xué)習(xí)有很大的幫助。猶記得最初那兩個可愛、幼稚、卻滿懷熱情期望、為一點(diǎn)點(diǎn)小成功就歡喜不已的少年，終于成長，成為了他人口中的“師兄”了。2.6 致謝東莞中學(xué)的李敏老師對我們這次設(shè)計(jì)發(fā)明進(jìn)行了全面的輔導(dǎo)，在此表示衷心的感謝。同時，還要感謝在模型制作過程中給了我們許多寶貴意見的幾位金工師傅，以及所有在我們研究過程中幫助過我們的人。【教師點(diǎn)評】：“生活中的發(fā)明創(chuàng)造”這個課題能夠鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新