STEAM項(xiàng)目《護(hù)目鏡的功能提升》

孫林建

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

1.總目標(biāo)

充分利用疫情產(chǎn)生的科普素材，了解野生動(dòng)物保護(hù)、病毒知識(shí)、防疫知識(shí)等，從而更好地理解現(xiàn)實(shí)社會(huì)、科學(xué)防疫并保護(hù)自我。

2.具體目標(biāo)

科學(xué)：通過(guò)對(duì)疫情相關(guān)科普知識(shí)的了解和學(xué)習(xí)，懂得相應(yīng)的防疫知識(shí)，懂得護(hù)目鏡的重要性。同時(shí)，通過(guò)對(duì)護(hù)目鏡特點(diǎn)和功能的學(xué)習(xí)，把防護(hù)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，比較不同材質(zhì)鏡片的不同特性。動(dòng)手制作，親身體驗(yàn)防護(hù)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性。

技術(shù)：在親身參與的過(guò)程中掌握組裝防護(hù)鏡鏡片和鏡架等的技術(shù)方法，并根據(jù)設(shè)計(jì)方案高效地制作具有創(chuàng)意的護(hù)目鏡。

工程：能在小組討論中完善設(shè)計(jì)方案，畫出護(hù)目鏡的設(shè)計(jì)圖，并在小組合作中不斷改進(jìn)實(shí)施方案。

藝術(shù)：能在不影響護(hù)目鏡效果的前提下，對(duì)其進(jìn)行美化、創(chuàng)意設(shè)計(jì)。

數(shù)學(xué)：能通過(guò)計(jì)算和分析，確定鏡片的大小、厚度，鏡面面積大小和鏡架的形狀等。

3.關(guān)鍵能力

對(duì)物質(zhì)世界及其規(guī)律的探究;物質(zhì)世界和人類文明的相互作用;人類怎樣運(yùn)用他們對(duì)科學(xué)原理的理解;科技發(fā)展對(duì)社會(huì)和環(huán)境的影響。

4.項(xiàng)目框架

從學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備和已知能力出發(fā)，根據(jù)研究任務(wù)與內(nèi)容自行選擇研究小組，分別從三個(gè)方面對(duì)護(hù)目鏡的現(xiàn)狀和功能進(jìn)行調(diào)查與研究（見(jiàn)表1）。

項(xiàng)目實(shí)施與成果

在項(xiàng)目學(xué)習(xí)近一個(gè)月的時(shí)間里，學(xué)生深度研究護(hù)目鏡，通過(guò)查閱資料、實(shí)驗(yàn)操作、制作設(shè)計(jì)等多種形式的學(xué)習(xí)，體會(huì)護(hù)目鏡在對(duì)抗疫情中的重要作用。

1.鏡片面積

護(hù)目鏡的鏡片是防護(hù)的主要部分，這一部分的面積大小對(duì)于防護(hù)性的影響到底有多少？帶著這樣的疑問(wèn)，我們開(kāi)展了對(duì)護(hù)目鏡鏡片面積的研究。

根據(jù)現(xiàn)有護(hù)目鏡，算出市面上護(hù)目鏡鏡片的面積。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值的上限和下限中，分別取一個(gè)面積值，設(shè)計(jì)出符合該面積值的護(hù)目鏡平面圖（如圖1），標(biāo)注為大于護(hù)目鏡鏡片面積、等于護(hù)目鏡鏡片面積、小于護(hù)目鏡鏡片面積。根據(jù)設(shè)計(jì)圖制作三副不同鏡片面積的簡(jiǎn)易護(hù)目鏡。

運(yùn)用數(shù)學(xué)面積公式，計(jì)算出三種不同面積的鏡片面積，尋找身邊可利用的材料制作簡(jiǎn)易護(hù)目鏡。在平面設(shè)計(jì)到立體制作的過(guò)程中，學(xué)生要處理因數(shù)據(jù)計(jì)算與剪裁制作存在差異而產(chǎn)生的制作問(wèn)題，要思考利用哪些材料最為合適，要坦然面對(duì)制作失敗的結(jié)果……看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)都是一種挑戰(zhàn)，然而結(jié)果卻出人意料。

礦泉水瓶、紙板、膠槍、泡沫棉、塑料片等，都成了學(xué)生的搶手材料，不多時(shí)，各種形狀各異的簡(jiǎn)易護(hù)目鏡就呈現(xiàn)在了大家的眼前（如圖2）。

這三副不同鏡片面積的護(hù)目鏡，難道只有“等于護(hù)目鏡鏡片面積”的那一副才最適合嗎？學(xué)生通過(guò)給家里人佩戴體驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不同年齡、不同臉型的人，他們的視線范圍也不一樣，護(hù)目鏡鏡片的最佳面積值需要根據(jù)佩戴者的具體情況來(lái)調(diào)整。這樣就會(huì)出現(xiàn)人人都需要“定制”護(hù)目鏡了，這顯然不符合實(shí)際情況。于是，學(xué)生圍繞以下兩個(gè)核心問(wèn)題，再次進(jìn)行研究學(xué)習(xí)。

通過(guò)給不同的人佩戴，獲得不同的試戴體驗(yàn)，學(xué)生從舒適性、安全性等方面進(jìn)行比較，記錄試戴感受，完成研究報(bào)告，并最終為家里的每個(gè)人設(shè)計(jì)出最適合鏡片面積的護(hù)目鏡。

小于鏡面面積：可以正好將整個(gè)眼睛覆蓋，具有一定的舒適度，但是防護(hù)性和安全性較差，不能很好地保護(hù)眼部。

等于鏡面面積：防護(hù)性較好，實(shí)驗(yàn)時(shí)水從正面飛來(lái)，可以較好地防護(hù)眼部，固定好后，舒適度也不錯(cuò)。

大于鏡面面積：面積大，防護(hù)性和安全性較好，但不是很舒服。

經(jīng)過(guò)以上測(cè)試，學(xué)生總結(jié)出等于鏡面面積的護(hù)目鏡最好，防護(hù)性、安全性和舒適度都很適宜，佩戴感受也是三副護(hù)目鏡中最好的。

結(jié)合試戴人員的年齡、性別、臉型，可以發(fā)現(xiàn)最佳鏡片面積的大概區(qū)域值，但由于大家都是宅在家里進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)，試戴人員相對(duì)較少，因此最佳面積的區(qū)間范圍數(shù)值還有待樣本數(shù)的增加來(lái)確定。

2.鏡架

鏡架的造型較為簡(jiǎn)單，但護(hù)目鏡的鏡架和普通眼鏡的鏡架有非常大的區(qū)別，我們主要圍繞鏡架設(shè)計(jì)開(kāi)展探究（見(jiàn)表2）。

普通眼鏡鏡架和護(hù)目鏡鏡架在密封性、穩(wěn)定性、安全性和舒適性方面的比較，可以通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行，但由于地點(diǎn)、材料、技術(shù)上存在問(wèn)題，這一部分的對(duì)比實(shí)驗(yàn)沒(méi)有真正開(kāi)展，實(shí)際教學(xué)中主要以推理、預(yù)見(jiàn)為主。設(shè)計(jì)這一組研究活動(dòng)的目的，是希望學(xué)生能通過(guò)已知結(jié)果的實(shí)驗(yàn)，來(lái)證明護(hù)目鏡在防疫中的必要性與重要性。

護(hù)目鏡的鏡架在現(xiàn)有設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，還能有更好的設(shè)計(jì)嗎？雖然這個(gè)設(shè)定對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)有點(diǎn)困難，但思考是沒(méi)有邊界的。圍繞這一問(wèn)題，他們利用身邊的各種材料，如鐵絲、塑料、紙板等，設(shè)計(jì)制作了各種形狀的鏡框，并就試戴體驗(yàn)進(jìn)行了匯總小結(jié)。

3.鏡片材質(zhì)

有一則視頻講的是一位醫(yī)務(wù)人員對(duì)媒體說(shuō)：“我不想哭，護(hù)目鏡會(huì)花。”護(hù)目鏡起霧是很常見(jiàn)的問(wèn)題，那么是否有改進(jìn)的空間？有一則新聞，講的是國(guó)外防疫物資稀缺，有人套著塑料袋充當(dāng)口罩和護(hù)目鏡出門，這樣的防護(hù)措施有實(shí)際意義嗎？

帶著這樣的疑惑，“任務(wù)三”研究小組決定將研究?jī)?nèi)容定為護(hù)目鏡鏡片材質(zhì)的研究，他們召開(kāi)了兩次討論。第一次討論身邊哪些材料可以在資源緊缺的情況下替代護(hù)目鏡鏡片，小組成員各自查找資料，整理搜集，繪制思維導(dǎo)圖。第二次討論如何在這些材料上進(jìn)行“質(zhì)量、牢固性、滲水性、透光性”四個(gè)方面的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

第一次討論：查找資料，尋找身邊的材料，了解護(hù)目鏡鏡片的功能以及和鏡片有關(guān)的其他信息。

第二次討論：從四個(gè)方面自選材料，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)表3）。

4.學(xué)習(xí)成果

課程最后，學(xué)生完成了“簡(jiǎn)易護(hù)目鏡”說(shuō)明書（附后）。

可以看出，鏡片面積最小的既不舒適又防礙視野，而鏡片面積最大的，則擁有舒適度和視野范圍加大的雙重優(yōu)勢(shì)。由于鏡架材料不足，本次僅為測(cè)試，而在實(shí)際使用時(shí)，背后拉繩可為帶扣式松緊帶。鏡片已優(yōu)化為無(wú)菌、清晰的材質(zhì)，在眼眶附近使用橡膠封邊。

“簡(jiǎn)易護(hù)目鏡”說(shuō)明書

一、護(hù)目鏡擺放

將護(hù)目鏡鏡片朝上方放置，以免刮擦，導(dǎo)致鏡片受損。

二、鏡片更換

1.用兩只拇指壓著鏡片把鏡片往上推;

2.把鏡片從鏡架兩旁的卡位中取出來(lái);

3把新的鏡片重新裝回鏡架兩旁的卡位上;

4.用力把鏡片壓回鏡架中間的卡位上。

三、鏡片清洗步驟

1.在自來(lái)水下沖洗鏡片表面的灰塵和微粒，或是用濕紙巾邊緣擦拭鏡片表面的灰塵;

2.噴少量的清洗液于鏡片的兩面;

3.用鏡片清潔紙或濕巾由里到外循環(huán)擦拭鏡片。

四、清洗注意事項(xiàng)

1.不同的涂層有不同的特性，所以在擦拭鏡片時(shí)也應(yīng)注意方法;

2.變臟的鏡片不要在干燥的情況下進(jìn)行清洗。這樣可能導(dǎo)致涂層受損，尤其是防霧涂層;

3.切勿用粗糙的布料、報(bào)紙或衣服擦拭鏡片，這些材質(zhì)都會(huì)對(duì)鏡片造成損傷;

4.不合適的清潔液可能在鏡片上留下污點(diǎn)，出現(xiàn)污點(diǎn)時(shí)，需使用柔軟的絨布清洗;

5.當(dāng)鏡片遭到嚴(yán)重刮擦或損壞影響正常使用時(shí)，請(qǐng)立即更換。

五、鏡片面積（平方厘米）

最小鏡片面積：11×3=33

一般鏡片面積：12×4=48

最大鏡片面積：13×5=65

項(xiàng)目反思

關(guān)于護(hù)目鏡的項(xiàng)目學(xué)習(xí)，學(xué)生雖然宅在家中，但是并沒(méi)有停下研究的腳步，甚至還學(xué)到了很多課堂上沒(méi)有的知識(shí)。學(xué)生學(xué)會(huì)了如何繪制思維導(dǎo)圖，了解了護(hù)目鏡鏡架的各種功能特點(diǎn)，還能自己設(shè)計(jì)制作鏡架，通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐，驗(yàn)證各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在項(xiàng)目學(xué)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)生除了體會(huì)到科學(xué)學(xué)習(xí)的快樂(lè)，也體驗(yàn)到了多學(xué)科融合在一起的奇妙。

此次關(guān)于護(hù)目鏡的項(xiàng)目學(xué)習(xí)是在全國(guó)抗擊疫情的大背景下開(kāi)展的，從設(shè)計(jì)方案到落實(shí)開(kāi)展歷時(shí)一個(gè)月左右，時(shí)間相對(duì)緊迫，相關(guān)備課工作沒(méi)有完善，導(dǎo)致“任務(wù)二”中的對(duì)比實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)斷鏈。同時(shí)，由于學(xué)生都是宅在家中，缺少了同伴交流討論的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙、實(shí)驗(yàn)過(guò)程顯得略為粗糙，提取的數(shù)據(jù)范圍較小，使得研究成果有些片面性。這些都是值得反思的地方，在后期的項(xiàng)目學(xué)習(xí)中有待改進(jìn)。

浙江省杭州市蕭山區(qū)新街第四小學(xué)（311217）