在当今科技飞速发展的时代,新能源的应用已经成为全球关注的焦点,从电动汽车在道路上的日益普及,到太阳能、风能等清洁能源在各个领域的广泛应用,新能源正深刻地改变着我们的生活,而在教育领域,STEAM 课程(科学 Science、技术 Technology、工程 Engineering、艺术 Art、数学 Mathematics 的跨学科融合课程)也紧跟时代步伐,将新能源小车作为一个重要的教学内容,为学生们打开了一扇探索科学与创新的大门。
STEAM 课程与新能源小车的融合背景
STEAM 教育强调打破学科之间的壁垒,培养学生综合运用多学科知识解决实际问题的能力,新能源小车这一主题恰好完美地契合了 STEAM 教育的理念,新能源小车涉及到科学领域的能量转换原理,如电池的化学能转化为电能,再通过电动机转化为机械能;技术方面涵盖了电子技术、传感器技术等,用于实现小车的控制和监测;工程学则要求学生在设计和制作小车时考虑结构的稳定性、轻量化等问题;艺术元素体现在小车的外观设计上,使其既实用又美观;数学知识贯穿始终,从计算电池的电量、电动机的功率,到设计车身尺寸等都离不开数学的支持。
随着全球对环境保护和可持续发展的重视,新能源知识的普及变得尤为重要,通过在 STEAM 课程中引入新能源小车项目,学生们可以从小接触和了解新能源技术,培养他们的环保意识和创新精神,为未来的科技发展和社会进步储备人才。
STEAM 课程中新能源小车项目的开展
(一)项目启动与知识讲解
在项目开始阶段,教师首先会向学生介绍新能源的种类和特点,如太阳能、电能、氢能等,以及它们相对于传统化石能源的优势,讲解新能源小车的基本工作原理,包括电池如何供电、电动机如何驱动车轮等基础知识,通过图片、视频和实物模型等多种形式,让学生对新能源小车有一个初步的认识。
(二)小组组建与分工
学生们根据自己的兴趣和特长自愿组成小组,每个小组一般由 4 - 6 名学生组成,成员之间进行明确的分工,如有的负责小车的机械结构设计,有的专注于电子电路的搭建,有的负责外观设计,还有的负责数据收集和分析等,这种分工合作的方式不仅可以发挥每个学生的优势,还能培养他们的团队协作能力。
(三)设计与制作过程
在设计阶段,学生们运用所学的知识,通过计算机辅助设计(CAD)软件或手绘的方式,设计出小车的机械结构和外观,他们需要考虑车身的形状、材料的选择、车轮的尺寸等因素,以确保小车在行驶过程中的稳定性和高效性,电子小组的学生开始搭建小车的电路系统,选择合适的电池、电动机、传感器等元件,并进行连接和调试。
在制作过程中,学生们会遇到各种各样的问题,机械结构可能不够牢固,导致小车在行驶时容易散架;电子电路可能出现短路或断路的情况,使小车无法正常启动,面对这些问题,学生们需要不断地尝试和改进,通过查阅资料、请教老师或与小组成员讨论等方式,找到解决问题的方法,这个过程不仅锻炼了学生们的动手能力,还培养了他们的问题解决能力和创新思维。
(四)测试与优化
小车制作完成后,进入测试阶段,学生们在不同的场地和条件下对小车进行测试,记录小车的行驶速度、续航里程、爬坡能力等数据,根据测试结果,分析小车存在的问题,并进行针对性的优化,如果小车的续航里程较短,学生们可能会考虑更换容量更大的电池,或者优化电路设计以降低能耗;如果小车的行驶速度不稳定,他们可能会调整电动机的控制参数。
STEAM 课程中新能源小车项目的教育意义
(一)培养综合素养
通过参与新能源小车项目,学生们在科学、技术、工程、艺术和数学等多个领域都得到了锻炼,他们学会了将不同学科的知识融会贯通,运用科学原理解决实际问题,掌握了一定的技术和工程技能,提高了审美能力和数学应用能力,这种综合素养的培养将对他们未来的学习和生活产生积极的影响。
(二)激发创新精神
在设计和制作新能源小车的过程中,学生们需要不断地思考和尝试新的方法和思路,他们可以根据自己的创意对小车进行改进和创新,如设计独特的外观、添加智能控制系统等,这种创新精神的培养将有助于他们在未来的科技领域中发挥更大的创造力。
(三)增强环保意识
新能源小车项目让学生们深入了解了新能源的优势和应用前景,从而增强了他们的环保意识,他们认识到传统化石能源对环境的危害,以及新能源在可持续发展中的重要作用,这种意识的培养将促使他们在日常生活中更加关注环保问题,积极践行绿色生活方式。
(四)提升团队协作能力
小组合作是 STEAM 课程中新能源小车项目的重要学习方式,在团队中,学生们需要与小组成员进行有效的沟通和协作,共同完成项目任务,他们学会了倾听他人的意见和建议,尊重不同的观点和想法,培养了团队合作精神和领导能力。
展望未来:新能源小车在 STEAM 课程中的发展
随着科技的不断进步和教育理念的更新,新能源小车在 STEAM 课程中的应用将会更加广泛和深入,我们可以期待看到更多先进的技术融入到新能源小车项目中,如人工智能、物联网等,学生们可以通过编程让小车实现自动驾驶、智能避障等功能,进一步提升他们对前沿科技的认知和应用能力。
学校和教育机构可以加强与企业和科研机构的合作,为学生们提供更多接触实际新能源技术和项目的机会,组织学生参观新能源汽车生产厂家,邀请专家进行讲座和指导等,这样可以让学生们更好地了解行业的发展动态,激发他们对科学技术的热爱和追求。
还可以开展更多的校际交流和竞赛活动,让学生们有机会展示自己的作品和成果,与其他学校的学生进行交流和学习,通过这种方式,不仅可以促进学生们之间的竞争与合作,还能推动 STEAM 课程中新能源小车项目的不断发展和创新。
STEAM 课程中的新能源小车项目为学生们提供了一个广阔的学习和探索平台,它不仅培养了学生们的综合素养和创新能力,还让他们对新能源技术有了更深入的了解和认识,相信在未来,随着 STEAM 教育的不断发展和完善,新能源小车项目将在培养创新型人才和推动科技进步方面发挥更加重要的作用。