文︱史蒂芬妮·湯普森（Stephanie Thompson）
譯︱周雅明、王慧慧
《星球大戰》影片名本身就使人聯想到戰鬥、冒險、浩瀚的太空，當然還有令人難忘的光劍。既然影片中的傳奇故事可以連續數年引發世界各國人民的關注，那麼我就問自己：為什麼不利用「星球大戰」來激勵學生鑽研相關技術呢？
我決定給學生分配任務，讓他們設計和打造一把可用的光劍。光劍是影片虛擬的武器，由手電筒狀劍柄和柱狀彩光劍身組成。
我僅僅提及這一傳奇武器，就立刻激起了學生們高漲的學習熱情，這種參與的積極性和流露出的興奮之情是前所未有的。學生們哪裡會想到讀書也同樣可以很有趣呢？
學生們在《科學素養的基準》（Benchmarks for Science Literacy）（AAAS 1994）標準要求的指導下進行項目設計和構建，並且對項目背後的科學原理進行闡釋。本項目和課程設置相一致，因為學生們通過項目活動可以在課上演示科學流程技能的正確使用以及科學技術的應用。
項目開始的前幾天，學生們團隊合作集體討論光劍的設計理念。他們對於構建自己的光劍都有很好的想法，但是覺得將想法付諸書面詳細步驟時比較困難。我抽出一些課上時間講解了如何正確書寫步驟的方法，並在網絡上下載了用戶手冊樣本作為範例。
然後我讓學生分組討論並比較幾種不同用戶手冊。學生經過對比之後，寫下每種手冊中最有用的信息。他們發現書面手冊如果分解為小步驟或者有圖片或圖表說明的話會更為易懂。最後，我們集體討論了寫好指導步驟都有哪些要素。學生隨後開始練習寫光劍製作步驟，並在步驟寫好後，和幾名同學相互分享獲取反饋意見。（學生製作步驟範本可以在本文的網絡版本上找到，網址是www.nsta.org/middleschool.）
光劍製作步驟最終完成後，我們就開始製作流程了。我們要求學生自己從家帶來材料，結果我的教室就堆滿了各種材料，變成了一個五金店。很幸運的是我不但有教室，還有單獨的實驗室場地，這樣學生就可以將材料放在實驗室的包裝袋中。我會向學生提供基本的工具、膠棒、膠帶、剪刀、捲尺、電池、線材和小燈泡。材料備齊後，學生們就很快開始組裝自己的光劍了。
製作屬於自己的光劍
很久很久以前，在家園附近的星系中，有一個教師向學生提出一個深具挑戰性的任務-製作光劍。學生們就是「星球大戰」裡面的「絕地學徒」，老師就是「歐比王·肯諾比」。
學生在教師的指導下設計和製作30釐米長的模型光劍。劍身可以是任意顏色，但必須可以發亮。為了完成任務，學生要使用」科學之力」的引導，同時還要和來自 「黑暗面「的誘惑，以及不追隨「歐比王·肯諾比」的內心欲望作鬥爭。轉入」黑暗面「的學生面臨的將是悲慘的命運。
為了成為」絕地武士」，每個學徒均要：
·完成光劍設計。
·寫出光劍製作步驟。
·就光劍開發的具體優劣勢以及可能對社會的影響寫一篇具有說服性文章。
項目計劃
第1天：學生分組並分發項目大綱。
第5天：完成設計和步驟書寫。
第8天: 將所需材料帶到課堂。
第15天：完成光劍製作。
第18天：完成說服性文章。
課堂討論問題
1.製作一個真正的光劍是否可行，還是它僅僅存在於科幻電影中？
2.是否應該製作這樣的武器？光劍對社會可能會有哪種影響？
3.光劍是否適合應用於軍事武器上？如果製作技術落入不法分子手中會發生什麼？光劍技術是否應在全世界推行？
4.光劍的使用是否會提升或降低一些人的生活質量？
為了避免混亂和鼓勵學生相互協作，我將他們分為四人一組。他們有一周的課上時間來組裝光劍，但是大部分學生都是在三堂45分鐘的課結束之前完成了任務。如果有多個班級的話，最好將公用材料分放到實驗室單獨的儲存櫃中，然後將材料分揀放到大號冷藏帶中分配給每個組。如果一個組材料用完了，就可以向別的組借用或者進行交換。我的學生們相互都非常配合，沒有因為公用材料產生任何問題。
如果學生無法從家裡自帶材料，我就向他們提供所需材料。我從當地商店和公司（如電業承辦商）獲取了很多材料贊助。家長們也響應了我網上發布的材料徵求。製作光劍所需材料的平均成本是10美元左右。
學生遇到的最大挑戰是尋找合適的光劍光源。一些學生使用了手電筒作為光源，另外一些使用的是更為複雜的設計，構建自己的電路系統。選定光源後，學生開始尋找光劍柱狀劍身部分的材料，他們使用了不同的材料，比如透明塑料管、PVC管以及玩具零件。光劍成品的顏色各異，這是通過彩色玻璃紙、塑料薄膜以及膠帶實現的。不僅如此，學生的光劍作品的設計樣式、顏色和音效各式各樣，令人眼花繚亂。項目最後是集體討論事先設計好的問題，引發他們思考光劍相關的科學、技術和社會問題。
光劍製作完成後，我分配給學生另一個任務——撰寫一篇兩頁的說服性文章，闡釋本項目的價值和作用。我從《科學素養的基準》中進行摘錄來激發學生的靈感。列出了具體衡量標準，並就學生如何利用這些標準判斷本項目合理性進行了舉例說明。
本項目有助於我將科技引入課堂教學，加強學生的流程寫作技巧，以及引發學生對於科技如何影響社會的探討。《科學素養的基準》一書對於改進課堂實踐是一個非常有用的工具，而本項目對於提高學生科學課堂的積極參與性、激發他們的學習熱情非常有效。
(本文出自《在課堂中整合工程與科學》，中小學STEM教育叢書， 趙中建 主編，上海科技教育出版社，2015年11月出版)
《在課堂中整合工程與科學》內容輯選自美國國家科學教師協會(NSTA)發行的《科學與兒童》、《科學視野》和《科學教師》等多本科學期刊，包含了30多個整合科學與工程的課堂教學活動，內容涵蓋生命科學、環境科學、地球科學和物理科學等。本書適合用於教師指導課堂教學時參考。同時，對於有興趣指導孩子在課後和假期進行實踐活動的教師、家長和相關機構都有幫助。
中小學STEM教育叢書當中既有翻譯著作，包括美國國家科學教師協會出版社(NSTA Press)於2012年出版的《在課堂中整合工程與科學》、英國勞特裡奇出版社（Routledge Press）於2013年出版的《設計、製作、遊戲：培養下一代的STEM創新者》及荷蘭Sense出版社（Sense Publishers）於2013年出版的《基於項目的STEM學習:一種整合科學、技術、工程和數學的學習方式》等3本譯著；也包括由叢書主編華東師範大學課程與教學研究所、國際與比較教育研究所趙中建教授負責選編或撰寫的《美國STEM教育政策進展》（已於2015年11月出版）和《美國中小學STEM教育研究》2本著作；同時計劃出版出自我國一線學校的相關著作。