“基于STEAM理念制作桂花精油手工皂”科技教育活动方案

顾涛

活动目的

科学：学会提取植物芳香油的3种基本方法（萃取、蒸馏、压榨）、皂化反应的原理、无水硫酸钠吸水、分液等操作过程。

数学：学习市场标准香皂原料的质量与体积相关知识，能进行实验经费、出油率计算。

技术：学生掌握3D打印、精油提取、香皂制作，以及精油提取器、纯水器等仪器操作。

工程：完成精油提取流程设计、香皂制作流程设计。

艺术：完成香皂造型及模具设计、外包装设计、义卖海报设计、平面广告设计、10分钟宣传片设计。

活动创新点

实验理念创新选择高中《生物》（选修一）“植物芳香油的提取”

内容进行活动设计，以E（工程学）为主线，在方案中将S（科学）、T（技术）、A（艺术）和M（数学）有效结合起来，充分体现STEAM理念，培养学生的核心素养和创新能力。

实验内容创新在芳香油的提取过程中，通过比较玫瑰花、桂花、薄荷叶、橘子皮等实验材料，最终选择了取材方便、香味浓郁、出油率高的桂花。原高中《生物》（选修一）教材中只涉及“植物芳香油的提取”，本课题还开发出了“设计精油香皂造型及外包装”“设计并制作手工精油香皂”“组织大型义卖活动”等内容，将提取到的精油封存于香皂中，既解决了芳香油不易保存的问题，又拓展了实验内容，“组织大型义卖活动”则把课堂延伸到了社会生活中，实现了课堂教学与社会实践的有机结合。

技术手段创新STEAM课程的优势在于多学科的有效整合，植物芳香油提取使用了精油提取器，设计精油香皂模具使用了3D打印机，香皂外包装设计使用了Photoshop软件、3Dmax三维动画渲染和制作软件等，同时还有微课、网络资源的利用，真正实现了多种新技术手段跨界融合创新。

活动步骤

阶段1：准备

查阅资料学生以“桂花”“玫瑰”“精油”“精油提取”“香皂制作”“义卖活动”等词语为关键词，查阅相关资料。并在收集、整理和阅读与本活动任务相关资料后，写一份小结，展示关于桂花精油、手工香皂已有的研究成果。

班级分工①精油提取组：使用各种方法提取多种植物芳香油，从成本、出油率、原料、来源等多方面进行比较，确定植物种类并大量提取芳香油，同香皂制作组一起确订香皂配方。②香皂制作组：设计并比较多种香皂模具设计方案，从成本、美学、校园文化等多方面比较确定方案及3D打印模具;完善皂化反应步骤，完成预实验，尝试添加成分种类及不同比例;确定香皂配方，并大量制作手工香皂。

③宣传设计组：以精油提取组和香皂制作组数据为依据，设计产品外包装;制作义卖海报;拍摄20张平面广告;拍摄10分钟微电影《附中香诞生记》;校园网活动连载报道;组织义卖活动。

組织头脑风暴讨论提取植物芳香油并制作手工香皂的实验方案;讨论产品外包装设计;讨论香皂外形模具设计;学生按照“头脑风暴活动参考”进行小组活动，并根据自我评价量表对小组成员作出评价，并提出相关建议。

教师指导要点①尽可能激发学生创造力，引导产生新观念或新设想。②小组人数一般为10～15人，其中主持人1名、记录员1人、发言代表1～2人，记录员要将小组成员的每一个设想都完整地记录下来。③鼓励自由畅谈，打破思维定式，欢迎各种具有创新性的奇思妙想，禁止批评，要相互倾听、尊重和权衡，不要随意评价和质疑其他人的想法;追求数量，尽可能多地提出观点;延迟评判。④确保方案具有创新性，能在规定的时间内完成，设备或材料易得，产品要符合预定的标准。⑤教师要综合精简多方观点以形成最佳的可行方案。

阶段2：制订方案

学生讨论并完成如下任务：精油提取、手工香皂制作步骤，分步设计流程图并用文字阐述制作过程;确定3D模具设计图;确定外包装设计图;开始3D打印香皂模具，完成外包装成品。学生设计的“蟾宫折桂图”见图1。

阶段3：实施

活动任务提取植物精油，讨论并确定香皂成分配比，制作手工精油香皂，完成产品批量生产。

活动准备场地：生物创新实验室。材料及仪器：精油提取器、3D打印机、微量可调移液器、恒温水浴锅、纯水、纯水器、桂花、玫瑰花、薄荷叶、食盐、无水硫酸钠、烧杯、天平、锥形瓶、长颈漏斗、分液漏斗等。

活动过程①学生尝试提取多种植物芳香油并制作手工香皂，严格按照小组合作准则进行工作，培养学生的团队合作精神和语言表达能力。鼓励学生不怕失败，勇于尝试多种植物材料（玫瑰花、桂花、薄荷叶、橘子皮等）、多种提取方法（蒸馏法、萃取法、压榨法等）。②检验提取桂花精油及制作手工香皂步骤的准确性，学生在小组讨论中设计表格，并记录、处理相关数据。③评估精油提取是否合格，手工香皂是否合格，在小组内部检测的基础上，邀请教师或专业人士参与评价，请他们给出意见，小组做好笔记。④优化设计，确定最终方案。学生分小组讨论，从多个方面分析、比较各种精油优缺点，并最终确定提取材料易得、成本较低、操作较易、出油率高的桂花精油。⑤批量生产的过程中，可以继续探索植物芳香油、橄榄油、起泡剂等成分加入的最适比例。⑥精心打造3款3D打印模具，并定制外包装，三代产品见图2。

阶段4：总结

活动任务组织校园义卖活动，通过校园网连载报道，拍摄平面广告，拍摄10分钟微电影《附中香诞生记》。

活动准备场地：校园内。材料：单反相机、DV、课桌、义卖宣传页、海报。

活动过程①反思与评价。学生对照评价表反思自己在小组中的行为表现，完成STEAM课程反思小结，教师引导学生盘点课程中的成功经验及存在的问题。②多种形式的成果展示。教师要注意通过多种形式的成果展示，全面提高学生的技术、交流、沟通等多方面素养。

评价标准

学生在STEAM理念教学的学习中，通过解决真实世界的实际问题，逐渐掌握和拓展了生物、物理、化学、信息学等多学科知识、实现了跨学科的综合发展，全面提高了学生的科学素养、创新思维和实践能力。因此，在评价方式上也是多样的，可尝试从4个维度（价值体认、责任担当、问题解决、创意物化）、3个主体（学生、小组、教师）对学生进行评价。