《节约用水——你用了多少水》案例介绍与启示

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  一、项目简介
  
  (一)目标
  这是一个基于网络的合作项目,让学生和来自全世界的其他学生共享关于用水资源的信息。学生们通过从他们的家庭成员和同学那里收集数据,得出每个人一天的平均用水量。借助于网络,他们将会拿这个数据和世界上其他地区每个人一天的平均用水量作比较。这个合作项目将会帮助学生们找到问题的答案。通过收集周围人用水量的数据,学生将会明白自己每天的用水量,从而唤起节约用水的意识和行动。
  
  (二)要求
  1.参与者要求
  这个项目欢迎来自各地的任何年龄段的学生参与。参与这个项目不需要任何费用。同时,任何的时间都可以参与,不需要注册。项目是为4~8年级的学生开发的,同时对所有对此感兴趣的高中生、教师和市民开放。在这个项目中,学生将会用到加、减、乘、除法和求平均数等运算。在许多案例中,他们会用到小数,并且还用到数据表(可以从网站下载)。学生们可以创建自己的数据表,或者使用下载的数据表记录计算结果。
  2.时间要求
  用一周时间记录家庭成员用水情况。结束前,将全班的数据整理出来,计算每个人每天的平均用水量,并将这些信息提交到项目网站上。学生们需要形成对他们所找到的数据之间的关系的假定和设想。通过分析这些数据,学生们的假设将会得到证实或者否定。
  
  二、项目活动过程、内容介绍
  
  (一)学生活动
  1.收集用水情况信息、观察现象。
  [活动一]:一加仑的水量是多少?
  第一步:准备容器
  从家中找来一个干净的塑料材质容器,容积为一加仑,或者由教师发放一个。将其注满水。
  第二步:猜一猜
  看看一加仑水有多少。你认为自己一天能用多少加仑的水?(下面是日常用水活动)
  ● 洗手
  ● 刷牙
  ● 淋浴
  ● 泡澡
  ● 冲厕所
  ● 喝水
  ● 洗衣服
  ● 浇灌草坪
  ● 洗车
  第三步:水流测试
  倒空容器中的水。准备一块可以计时的手表或者一部有秒针的钟。打开水龙头,让水慢慢流出来。把空的容器放在水龙头下,同时开始计时。计时一分钟,然后关掉水龙头。你估计一下容器里有多少水?全满?一半?1/4?如果容器已经满了,水流速度就是1加仑/分钟。如果是一半满,水流速度就是0.5加仑/分钟。你在实验中猜的水流速度是多少?
  倒空容器。这次打开水龙头,让水非常快地流出来。把容器放在水龙头下面,再计时一分钟。如果第一个容器满了,快速移走,再放另一个空容器接水。一分钟时间到关闭水龙头。一共用了几个容器?你猜一下水流速度是多少。
  第四步:流速重要吗
  比较你第三步中的两个水流速度。假如让你洗一件脏衣服,用两分钟时间。
  如果水流较慢,你会用多少水?(流速为1加仑)
  如果水流很快,你会用去多少水?(流速为2加仑)
  你认为水流流速对决定用水量重要吗?
  [活动二]:收集个人用水信息及评论
  第一步:获取个人用水表格
  从下面的链接地址下载:Personal Water Use Chart (HTML web page)
  第二步:向学生介绍、描述个人用水表
  每个学生应该拥有一张个人用水表,并且为家庭每个成员拷贝一份(包括自己在内)。在每张表上写上自己和家庭成员的名字。
  第三步:学生和家庭成员一周用水情况记录
  家庭每个成员应该记录一周内每种活动的次数。如果有人记录不下来一整周的用水次数,让他们尽量记录,并且估计自己一周的用水。
  (说明:学生们将会检查家庭中的成员,看看他们洗头发或者上厕所的用水量是否在规定的流量内或者小于规定流量。“小于规定流量”意味着用水量少于固定值。)
  第四步:计算结果
  可以人工计算结果,或者可以下载“个人用水表单”,在电脑中输入家庭成员用水量的数据。如果使用电子数据表,表中包含公式,将全家成员用水信息输入之后,将会自动计算出结果。下面是人工计算结果的指南——
  ● 把家庭每个成员的每种活动次数加起来,并且将数据填写到表中“总数”一格。
  ● 将每次活动的大概用水量和“总数”相乘,填写到“一周用水”中。
  ● 将所有“一周用水”加起来,将数据填写到表格最下面。这就是“家庭所有成员一周用水量”。
  第五步:评论
  想想你到现在为止,关于用水方面学到了什么?你能就自己和家人的用水作出什么评论?对这些结果你感到吃惊吗?
  [活动三]:调查家庭用水量及评论
  第一步:获取家庭用水表
  第二步:给学生分发家庭用水表并且要求记录信息
  每个学生应该拥有一张个人用水表,并且为家庭每个成员拷贝一份,包括自己在内。在每张表上写上自己和家庭成员的名字。学生应该记录一周内家庭每位成员的用水量,记录在“一周用水总量”一栏。
  第三步:计算结果
  可以人工计算结果,或者可以下载“个人用水表单”,在电脑中输入家庭成员用水量的数据。如果使用电子数据表,表中包含公式,将全家成员用水信息输入之后,将会自动计算出结果。下面是人工计算结果的指南——
  ● 将每个家庭成员的“一周用水总量”加起来,将数据填到最下面的“全家一周用水总量”一格中。
  ● 用“全家一周用水总量”除以7,得出“全家每日平均用水量”。
  ● 填入家庭成员数(包括学生在内)。
  ● 用“全家每日平均用水量”除以“家庭成员数”,得出“每日平均用水量”。
  第四步:评论
  想想你从每日平均用水信息中得到什么?比较同学家的计算结果和你家的计算结果,得出什么?你对自己的结果有何想法?这些结果使你震惊吗?
  [活动四]:调查班级用水情况及评论
  第一步:调查班级平均用水量
  班里的每位同学在黑板上写出他们家庭的“平均每日用水量”。将这些数字加起来,然后除以全班总人数,就是全班每位学生每天的平均用水量。接下来,这个数据将会上传到项目数据库中。
  第二步:评论
  想想这个结果。将你的班级平均用水量,与美国学生平均用水量比较,每人每天80~100加仑(大约每人每天300~375升)作比较,你会得到什么结果?造成与这个标准不同或者相似的主要原因是什么?这个结果使你震惊吗?
  2.提出假设。
  当科学家们碰到问题的时候,他们通常先进行调查,然后在此基础上提出一种假设来解释他们的调查结果。那么,到底什么是假设呢?许多人认为假设是建立在科学家已经掌握的信息基础上的猜想。换句话说,猜想不是毫无根据的胡乱猜测。
  下面看看你是否能够根据你目前已经观察到的对水的使用情况了解提出你的猜想。
  第一步:思考
  想想到目前为止你对水的使用情况的了解。想想你的家庭,和你的同学每天用多少水。你认为你的班级每天的平均用水量和世界上其他地方的人的用水量相比,情况怎么样。
  第二步:提出假设
  提出几种假设,然后挑一个出来研究。为了帮助你们提出假设,想想下面这些问题——
  ● 你认为你平均每天水的使用量和其他美国人比怎么样?
  ● 你认为世界上其他地方的人会比美国人用水多或是少?为什么?
  ● 哪些因素会影响水的用量?
  假设的例子可能会是——
  ● 比较干燥地区的人相对比较湿润地区的人来说会用更多的水。
  ● 美国人会比欧洲人用更多的水。
  ● 用水量依赖于地理位置。
  ● 靠海生活的人会比远离海洋的人用水少。
  3.作出预测。
  为了知道假设正确与否,科学家需要通过实验来验证。科学家会对所做实验的结果作一个预测,以此来确定假设是正确的或者需要作出调整。在实验中,科学家会搜集数据,然后分析这些数据,来确定假设是否正确。如果假设不正确,他们会提出新的假设,然后再进行检验。有时,科学家会认为他的假设是正确的,但是,有新的信息出现以后,他们的假设可能就不再正确了。这就是学习科学的所有步骤。
  这个项目将作为“实验”来检验你的假设。为了检验你的假设,先假定你的猜想是正确的,然后预测一下当你看到数据的时候你会发现什么。
  下面是给出的一些假设的例子和可能的预测——
  假设:较干燥地区的人比较湿润地区的人用水多。
  预测:菲尼克斯、亚利桑那的人会比西雅图和华盛顿的人用水多。
  假设:美国人比欧洲人用水多。
  预测:美国所有阶层的平均用水量比欧洲所有阶层的平均用水量要大。
  假设:用水量依赖于地理位置。
  预测:生活在赤道以南的人比生活在赤道以北的人用水量大。
  假设:靠海生活的人比内陆生活的人用水少。
  预测:新泽西州人比堪萨斯州人用水少。
  4.进行实验。
  第一步:提交你的结果
  点击项目网站左边菜单栏的Project Data来提交你的结果。下面提供了一些你会被问到的信息。一部分信息是可选的。
  ● 学校名称
  ● 学区(可选)
  ● 城市
  ● 州或省
  ● 国家
  ● 洲
  ● 经度和纬度(可选)
  ● 教师姓名(可选)
  ● 教师邮箱地址(可选)
  ● 学科或年级(可选)
  ● 使用项目的学生数(可选)
  ● 班级每天平均用水量(参见下面的“注意”)
  (注意:因为不同的国家使用不同的单位来度量用水量,我们将统一用“加仑每人每天”和“升每人每天”来显示用水量数据。提交数据时,你会被提示用“加仑每人每天”或者“升每人每天”输入数据。递交数据时,另外一种单位的度量值会被自动计算出来。)
  第二步:看其他班级的结果
  点击左边菜单栏的Project Data看其他班级递交的结果。你可以搜索数据库或把这些数据下载到你的电脑。你可能想看看前几年递交的存档数据,这些可以在同一个页面内找到。
  第三步:分析结果
  认真地观察所有的数据。根据你的预测,你可能需要查看不同位置的数据或者需要对一些数据作一些平均工作。设法使用图表和表格帮助你来组织你的数据,显示你的结果。认真观察其他学校递交的数据。是否有某些学校的数据是不合理的?可能的原因是什么?分析数据之后,确定你的假设是否正确或者是否需要作一些调整。如果是,提出新的假设(和新的预测),然后再看数据。
  5.分享结果。
  和其他同学分享你的成果非常有意义。科学家们经常在前人结论的基础上,找到最终解决问题的方法。交流你的结果,通常是清楚地看问题的第一步,也是思考可能的解决方法的开始。
  第一步:描述你的结果
  看过所有的数据之后,你学到了什么?对于自己的发现作出总结。
  第二步:可能的解释
  你能想出可以解释你的结果的原因吗?你将如何确认自己的结果?在你所发现的基础上,你和其他人应该做些什么?
  第三步:分享你的结果
  思考你从其他同学那里得到何种学习方式。下面是一些建议——
  ● 让家庭成员知道你研究的结果。
  ● 写一个简短的报告或者做一个海报描述你所学到的和与同学分享到的知识。
  ● 试着给来自世界其他地方的参与者发邮件。
  ● 提交一个简短的报告或者图片,描述你所学到的,并贴到学生作品展网站。
  
  (二)学生作品展
  鼓励学生或者班级提交报告、图片或者他们所做的关于这个项目相关的其他任何作品。所提交作品如果出版,学生将会获得“节水项目”证书。
  
  三、项目带给我们的启示
  
  1.选题具有积极的现实意义。
  水资源保护已经成为全球环保的热点问题,这项以保护水资源为最终目的而进行的节约用水研究性学习项目活动,跳出了常规的以叙述为主要方式的节水倡导模式,而是通过让项目参与者自己调查和计算自己、家人以及同学的用水量,来认识到日常用水量之大,唤醒参与者节约用水的意识,进而主动采取节水行动。
  2.项目活动强调学生主动探究。
  学生活动主要涉及的层面是:提出问题、收集资料、总结等一系列以调查实践为主的活动。尤其是收集用水情况资料阶段,学生们准备工具,与家人沟通配合,记录、测算平均用水量,通过亲自调查得出周围人日常用水结果。强调对运算知识技能的应用,以及学生亲身参与探索实践活动并获得感悟和体验。
  3.以类似科学研究的方式开展活动。
  此次节水研究性学习项目并不具备严格意义上科学研究的严谨性和规范性,但是在模拟的过程中,培养了学生对科学研究的思维方式,锻炼了他们研究方法的学习运用,通过这样一种基本形式和手段,培养其创新意识和实践能力。
  4.项目参与者趋于多元化。
  这个研究性学习项目最初是为4~8年级的学生开发的,但是对所有对此感兴趣的高中生、教师和市民开放。项目参与者的多元化,为此项研究活动注入了新的活力,使来自不同地域、不同领域的人都能参与进来。这使得节水这一意识不仅深入学生之心,而且深入每个具有节水义务的公民之心,从而唤起全民的节约用水意识。
  5.培养团队协作、与人交往能力。
  这个项目倡导项目参与者与人沟通、交流共享。在收集资料阶段,为了顺利准确地获得家人用水情况信息,需要学生向家人说明项目,并且说服家人配合调查,从而测量出结果,这时,家庭就似一个团队。在共享结果阶段,学生可以通过邮件和其他地区的参与者交流结果,从而获得更多的全球用水情况,也可以用来证实自己所提出的假设。在这个过程中,不断培养训练学生与人交往、共享的信息素养能力。
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