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摘 要 参考美国迷你风车农场项目案例，对STEM项目及其开展做简要介绍，并以此为例，探讨将其融入小学科学课程的途径。
关键词 STEM；风车农场；可再生能源；实验；小学科学
中图分类号：G424.31 文献标识码：3
文章编号：1671-489X（2017）22-0150-03
Production of Mini Wind Farm and Small Windmill： Introduc-tion to Foreign STEM Project//MIN Jie， ZHU Yujie， CHEN Kai
Abstract This article briefly introduces the STEM project and its development with reference to the project case of the American Mini
Windmill Farm， and explores the ways to integrate it into the pri-mary science curriculum.
Key words STEM； windmill farm； renewable energy； experiment； primary science
1 STEM项目背景介绍
STEM理念 STEM教育需要综合科学、技术、工程、数学等领域的知识和技能支持，现实问题往往无法单凭STEM中的某一门学科知识来解决，而需要依靠多学科的协同。因此，STEM教育更加注重综合运用多领域知识和方法解决现实问题的能力[1]，学生在应用学到的数学和科学知识来应对未来各种挑战时，通过进行创造、设计、建构、发现、合作来解决问题[2]。
风车农场开发者背景 此次参考的国外STEM项目是“构建一个微型风车农场——为非技术型教师的操作手册”（Building a Mini Wind Farm： “How to” Handbook for Non-
Technical Teachers）[2]，原作者是Jim Gibson和Rose Marie
Lynch。他们曾于2012年提出“Advancing the STEM Agenda：
Quality Improvement Supports STEM”，并于2013年进行了题为“Building a Wind Farm in Your Classroom”的演讲。
迷你风车农场制作面向所有科学教师，为那些没有太多技术学習背景的教师提供资源和帮助。在该项目中，教师指导学生制作一个迷你风车农场。风车农场项目对技术的要求不高，并且操作较简单、材料易得，所以容易被不同年龄、不同经验层次的学生接受。
风车农场与STEM 风车农场作涉及很多学科领域，与STEM理念融合处体现在表1。
采用问题解决模型 STEM项目的过程常常以一个情景为背景提出问题，在教师带领和学生主动搜集工程等相关领域知识后重新定义问题、提出具体要求，让学生从科学家或工程师的角度思考问题，根据具体要求设计、建造方案并加以测试，从而解决问题。赛耶模型，即解决问题的四步循环模型，通过重新定义问题、具体要求、得出方案和测试方案四个步骤解决问题，也是STEM项目中常见的方法（如图1所示）。
2 “迷你风力农场”项目简介
相关常识和背景 风能是太阳能的一种，是清洁能源。风是由于太阳辐射而地球表面受热不均匀，热空气上升则冷空气进入填补而形成的。因其较环保、可再生等优点，在生活中的使用越来越多，逐渐替代一部分传统能源。
生活中的风车一般由叶片、机舱和高塔三部分组成。通过利用风吹动叶片带动轴旋转，发电机在轴的带动旋转下发电，即将风的动能转化为旋转轴的机械能，再将机械能转变为电能，同时产生热能。
许多商业或者大规模风车的高塔都超过90米，大型风车上的叶片一般长38～45米。这些叶片感觉转得很慢，但其实叶片最外面的尖端是以240～320千米/时的速度在旋转。机舱通常安装在高塔上，内有增速箱、发电机、电控系统等一系列重要的零部件，它们通过轴和齿轮与叶片相连。机舱的尺寸类似于一辆有轨电车，有些机舱上还为直升机专门设置了停机坪。图2显示的是安装在机舱里的发电机。
项目准备 了解了生活中的风车农场的基本知识后，需要对其进行模仿，自己动手制作迷你风车农场，完成整个能源转化的过程，加深学生对于风力发电的理解。迷你风车农场由四个基础的部分组成，分别为风力发电机、导线、接线板和灯泡。
风力发电机：一般生活中指安装在机舱里的大型发电机，实验中用的是直径为0.3米的直流永磁发电机。
导线：生活中指电线，实验中是用标准导线。
接线板：生活中使用电源分局或者电源总线，实验中使用的是接线板；接线板可以简单地将风力发电机与其他装置连接或断开，也可以利用它增加风力发电机和灯泡。
灯泡：生活中指家庭、工厂、企业等一些需要电源的地方，实验中选用LED灯。
材料清单（此为一个迷你农场所需材料）：PVC管类（1根24号、6根6号、3根T形管、4根90°弯管），螺旋桨一个，直流永磁发电机一个，绝缘胶带一卷，接线板木板若干，LED灯若干，螺帽若干，剥离器螺丝刀一个，弓锯小刀或剃刀一个，高速落地扇一个。
操作步骤 接下来将制作连接风力发电机、接线板和灯泡。
1）风力发电机。将不同规格的塑料管按如图3所示搭建好，做成高塔；将螺旋桨的背部安装在发电机（直流永磁发电机）上；在发电机的周围绑上绝缘胶带；将发电机放进弯头管里固定，如果不牢固，可以绑些胶带；将发电机与之前连接完成的高塔安装在一起，将发电机的标准导线露出来；最终得到风力发电机成品。制作步骤图示及最终成品见图3。
关键词 STEM；风车农场；可再生能源；实验；小学科学
中图分类号：G424.31 文献标识码：3
文章编号：1671-489X（2017）22-0150-03
Production of Mini Wind Farm and Small Windmill： Introduc-tion to Foreign STEM Project//MIN Jie， ZHU Yujie， CHEN Kai
Abstract This article briefly introduces the STEM project and its development with reference to the project case of the American Mini
Windmill Farm， and explores the ways to integrate it into the pri-mary science curriculum.
Key words STEM； windmill farm； renewable energy； experiment； primary science
1 STEM项目背景介绍
STEM理念 STEM教育需要综合科学、技术、工程、数学等领域的知识和技能支持，现实问题往往无法单凭STEM中的某一门学科知识来解决，而需要依靠多学科的协同。因此，STEM教育更加注重综合运用多领域知识和方法解决现实问题的能力[1]，学生在应用学到的数学和科学知识来应对未来各种挑战时，通过进行创造、设计、建构、发现、合作来解决问题[2]。
风车农场开发者背景 此次参考的国外STEM项目是“构建一个微型风车农场——为非技术型教师的操作手册”（Building a Mini Wind Farm： “How to” Handbook for Non-
Technical Teachers）[2]，原作者是Jim Gibson和Rose Marie
Lynch。他们曾于2012年提出“Advancing the STEM Agenda：
Quality Improvement Supports STEM”，并于2013年进行了题为“Building a Wind Farm in Your Classroom”的演讲。
迷你风车农场制作面向所有科学教师，为那些没有太多技术学習背景的教师提供资源和帮助。在该项目中，教师指导学生制作一个迷你风车农场。风车农场项目对技术的要求不高，并且操作较简单、材料易得，所以容易被不同年龄、不同经验层次的学生接受。
风车农场与STEM 风车农场作涉及很多学科领域，与STEM理念融合处体现在表1。
采用问题解决模型 STEM项目的过程常常以一个情景为背景提出问题，在教师带领和学生主动搜集工程等相关领域知识后重新定义问题、提出具体要求，让学生从科学家或工程师的角度思考问题，根据具体要求设计、建造方案并加以测试，从而解决问题。赛耶模型，即解决问题的四步循环模型，通过重新定义问题、具体要求、得出方案和测试方案四个步骤解决问题，也是STEM项目中常见的方法（如图1所示）。
2 “迷你风力农场”项目简介
相关常识和背景 风能是太阳能的一种，是清洁能源。风是由于太阳辐射而地球表面受热不均匀，热空气上升则冷空气进入填补而形成的。因其较环保、可再生等优点，在生活中的使用越来越多，逐渐替代一部分传统能源。
生活中的风车一般由叶片、机舱和高塔三部分组成。通过利用风吹动叶片带动轴旋转，发电机在轴的带动旋转下发电，即将风的动能转化为旋转轴的机械能，再将机械能转变为电能，同时产生热能。
许多商业或者大规模风车的高塔都超过90米，大型风车上的叶片一般长38～45米。这些叶片感觉转得很慢，但其实叶片最外面的尖端是以240～320千米/时的速度在旋转。机舱通常安装在高塔上，内有增速箱、发电机、电控系统等一系列重要的零部件，它们通过轴和齿轮与叶片相连。机舱的尺寸类似于一辆有轨电车，有些机舱上还为直升机专门设置了停机坪。图2显示的是安装在机舱里的发电机。
项目准备 了解了生活中的风车农场的基本知识后，需要对其进行模仿，自己动手制作迷你风车农场，完成整个能源转化的过程，加深学生对于风力发电的理解。迷你风车农场由四个基础的部分组成，分别为风力发电机、导线、接线板和灯泡。
风力发电机：一般生活中指安装在机舱里的大型发电机，实验中用的是直径为0.3米的直流永磁发电机。
导线：生活中指电线，实验中是用标准导线。
接线板：生活中使用电源分局或者电源总线，实验中使用的是接线板；接线板可以简单地将风力发电机与其他装置连接或断开，也可以利用它增加风力发电机和灯泡。
灯泡：生活中指家庭、工厂、企业等一些需要电源的地方，实验中选用LED灯。
材料清单（此为一个迷你农场所需材料）：PVC管类（1根24号、6根6号、3根T形管、4根90°弯管），螺旋桨一个，直流永磁发电机一个，绝缘胶带一卷，接线板木板若干，LED灯若干，螺帽若干，剥离器螺丝刀一个，弓锯小刀或剃刀一个，高速落地扇一个。
操作步骤 接下来将制作连接风力发电机、接线板和灯泡。
1）风力发电机。将不同规格的塑料管按如图3所示搭建好，做成高塔；将螺旋桨的背部安装在发电机（直流永磁发电机）上；在发电机的周围绑上绝缘胶带；将发电机放进弯头管里固定，如果不牢固，可以绑些胶带；将发电机与之前连接完成的高塔安装在一起，将发电机的标准导线露出来；最终得到风力发电机成品。制作步骤图示及最终成品见图3。