STEAM項目《護目鏡的功能提升》

孫林建

項目簡介

1.總目標

充分利用疫情產生的科普素材，了解野生動物保護、病毒知識、防疫知識等，從而更好地理解現實社會、科學防疫并保護自我。

2.具體目標

科學：通過對疫情相關科普知識的了解和學習，懂得相應的防疫知識，懂得護目鏡的重要性。同時，通過對護目鏡特點和功能的學習，把防護知識應用到實際生活中。通過對比實驗，比較不同材質鏡片的不同特性。動手制作，親身體驗防護的科學性和嚴謹性。

技術：在親身參與的過程中掌握組裝防護鏡鏡片和鏡架等的技術方法，并根據設計方案高效地制作具有創意的護目鏡。

工程：能在小組討論中完善設計方案，畫出護目鏡的設計圖，并在小組合作中不斷改進實施方案。

藝術：能在不影響護目鏡效果的前提下，對其進行美化、創意設計。

數學：能通過計算和分析，確定鏡片的大小、厚度，鏡面面積大小和鏡架的形狀等。

3.關鍵能力

對物質世界及其規律的探究;物質世界和人類文明的相互作用;人類怎樣運用他們對科學原理的理解;科技發展對社會和環境的影響。

4.項目框架

從學生的知識儲備和已知能力出發，根據研究任務與內容自行選擇研究小組，分別從三個方面對護目鏡的現狀和功能進行調查與研究（見表1）。

項目實施與成果

在項目學習近一個月的時間里，學生深度研究護目鏡，通過查閱資料、實驗操作、制作設計等多種形式的學習，體會護目鏡在對抗疫情中的重要作用。

1.鏡片面積

護目鏡的鏡片是防護的主要部分，這一部分的面積大小對于防護性的影響到底有多少？帶著這樣的疑問，我們開展了對護目鏡鏡片面積的研究。

根據現有護目鏡，算出市面上護目鏡鏡片的面積。在這個標準值的上限和下限中，分別取一個面積值，設計出符合該面積值的護目鏡平面圖（如圖1），標注為大于護目鏡鏡片面積、等于護目鏡鏡片面積、小于護目鏡鏡片面積。根據設計圖制作三副不同鏡片面積的簡易護目鏡。

運用數學面積公式，計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易護目鏡。在平面設計到立體制作的過程中，學生要處理因數據計算與剪裁制作存在差異而產生的制作問題，要思考利用哪些材料最為合適，要坦然面對制作失敗的結果……看似簡單的問題，對學生來說都是一種挑戰，然而結果卻出人意料。

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

這三副不同鏡片面積的護目鏡，難道只有“等于護目鏡鏡片面積”的那一副才最適合嗎？學生通過給家里人佩戴體驗，發現不同年齡、不同臉型的人，他們的視線范圍也不一樣，護目鏡鏡片的最佳面積值需要根據佩戴者的具體情況來調整。這樣就會出現人人都需要“定制”護目鏡了，這顯然不符合實際情況。于是，學生圍繞以下兩個核心問題，再次進行研究學習。

通過給不同的人佩戴，獲得不同的試戴體驗，學生從舒適性、安全性等方面進行比較，記錄試戴感受，完成研究報告，并最終為家里的每個人設計出最適合鏡片面積的護目鏡。

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

等于鏡面面積：防護性較好，實驗時水從正面飛來，可以較好地防護眼部，固定好后，舒適度也不錯。

大于鏡面面積：面積大，防護性和安全性較好，但不是很舒服。

經過以上測試，學生總結出等于鏡面面積的護目鏡最好，防護性、安全性和舒適度都很適宜，佩戴感受也是三副護目鏡中最好的。

結合試戴人員的年齡、性別、臉型，可以發現最佳鏡片面積的大概區域值，但由于大家都是宅在家里進行研究實驗，試戴人員相對較少，因此最佳面積的區間范圍數值還有待樣本數的增加來確定。

2.鏡架

鏡架的造型較為簡單，但護目鏡的鏡架和普通眼鏡的鏡架有非常大的區別，我們主要圍繞鏡架設計開展探究（見表2）。

普通眼鏡鏡架和護目鏡鏡架在密封性、穩定性、安全性和舒適性方面的比較，可以通過對比實驗來進行，但由于地點、材料、技術上存在問題，這一部分的對比實驗沒有真正開展，實際教學中主要以推理、預見為主。設計這一組研究活動的目的，是希望學生能通過已知結果的實驗，來證明護目鏡在防疫中的必要性與重要性。

護目鏡的鏡架在現有設計的基礎上，還能有更好的設計嗎？雖然這個設定對于學生來說有點困難，但思考是沒有邊界的。圍繞這一問題，他們利用身邊的各種材料，如鐵絲、塑料、紙板等，設計制作了各種形狀的鏡框，并就試戴體驗進行了匯總小結。

3.鏡片材質

有一則視頻講的是一位醫務人員對媒體說：“我不想哭，護目鏡會花?！弊o目鏡起霧是很常見的問題，那么是否有改進的空間？有一則新聞，講的是國外防疫物資稀缺，有人套著塑料袋充當口罩和護目鏡出門，這樣的防護措施有實際意義嗎？

帶著這樣的疑惑，“任務三”研究小組決定將研究內容定為護目鏡鏡片材質的研究，他們召開了兩次討論。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目鏡鏡片，小組成員各自查找資料，整理搜集，繪制思維導圖。第二次討論如何在這些材料上進行“質量、牢固性、滲水性、透光性”四個方面的對比實驗。

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

第二次討論：從四個方面自選材料，進行對比實驗（見表3）。

4.學習成果

課程最后，學生完成了“簡易護目鏡”說明書（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勢。由于鏡架材料不足，本次僅為測試，而在實際使用時，背后拉繩可為帶扣式松緊帶。鏡片已優化為無菌、清晰的材質，在眼眶附近使用橡膠封邊。

“簡易護目鏡”說明書

一、護目鏡擺放

將護目鏡鏡片朝上方放置，以免刮擦，導致鏡片受損。

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;

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擦拭鏡片。

四、清洗注意事項

1.不同的涂層有不同的特性，所以在擦拭鏡片時也應注意方法;

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

3.切勿用粗糙的布料、報紙或衣服擦拭鏡片，這些材質都會對鏡片造成損傷;

4.不合適的清潔液可能在鏡片上留下污點，出現污點時，需使用柔軟的絨布清洗;

5.當鏡片遭到嚴重刮擦或損壞影響正常使用時，請立即更換。

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

項目反思

關于護目鏡的項目學習，學生雖然宅在家中，但是并沒有停下研究的腳步，甚至還學到了很多課堂上沒有的知識。學生學會了如何繪制思維導圖，了解了護目鏡鏡架的各種功能特點，還能自己設計制作鏡架，通過動手實踐，驗證各種實驗結果。在項目學習的過程中，學生除了體會到科學學習的快樂，也體驗到了多學科融合在一起的奇妙。

此次關于護目鏡的項目學習是在全國抗擊疫情的大背景下開展的，從設計方案到落實開展歷時一個月左右，時間相對緊迫，相關備課工作沒有完善，導致“任務二”中的對比實驗環節出現斷鏈。同時，由于學生都是宅在家中，缺少了同伴交流討論的學習環節，相關設計圖紙、實驗過程顯得略為粗糙，提取的數據范圍較小，使得研究成果有些片面性。這些都是值得反思的地方，在后期的項目學習中有待改進。

浙江省杭州市蕭山區新街第四小學（311217）