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文檔簡介
蘇教版六年級下冊科學《STEM學習:節(jié)能小屋》教學設(shè)計
【課標落實】
1.本次STEM項目學習通過閱讀、實驗、設(shè)計、制作、展示等活動,落實《課程標準》
高年段的課程目標。
科學知識:
了解技術(shù)是人們改造周圍環(huán)境的方法,是人類能力的延伸,工程是依據(jù)科學原理設(shè)計和
制造物品、解決技術(shù)應(yīng)用的難題、創(chuàng)造豐富多彩的人工世界的一系列活動。
了解科學技術(shù)推動著人類社會的發(fā)展和文明進程。
科學探究:
能基于所學的知識,通過觀察、實驗、查閱資料、調(diào)查、案例分析等方式獲取事實的信
息。
能基于所學的知識,運用分析、比較、推理、概括等方法得出科學探究的結(jié)論,判斷結(jié)
論與假設(shè)是否一致。
能基于所學的知識,采用不同的表述方式,如科學小論文、調(diào)查報告等方式,呈現(xiàn)探究
的過程與結(jié)論;能基于證據(jù)質(zhì)疑并評價別人的探究報告。
科學態(tài)度:
能大膽質(zhì)疑,從不同視角提出研究思路,采用新的方法、利用新的材料,完成探究、設(shè)
計與制作,培養(yǎng)創(chuàng)新精神。
能接受別人的批評意見,反思、調(diào)整自己的探究;在進行多人合作時,愿意溝通交流,
綜合考慮小組各成員的意見,形成集體的觀點。
科學、技術(shù)、社會與環(huán)境:
了解科學技術(shù)可以減少自然災害對人類生活的影響;了解在科學研究與技術(shù)應(yīng)用中必須
考慮倫理和道德的價值取向。
了解人類的好奇和社會的需求是科學技術(shù)發(fā)展的動力,技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用影響著社會發(fā)
展。
認識到人類、動植物、環(huán)境的相互影響和相互依存關(guān)系,了解地球上的資源是有限的,
人類活動會對環(huán)境產(chǎn)生正面和負面的影響,自覺采取行動,保護環(huán)境。
2.本單元學習內(nèi)容基于《課程標準》課程內(nèi)容中“技術(shù)與工程領(lǐng)域”的高年段要求。
18.2工程的關(guān)鍵是設(shè)計。
利用攝影、錄像、文字與圖案、繪圖或?qū)嵨?,表達自己的創(chuàng)意與構(gòu)思。
將自己簡單的創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為模型或?qū)嵨铩?/p>
根據(jù)現(xiàn)實的需要設(shè)計簡單器具、生產(chǎn)物品或完成任務(wù)。
18.3工程設(shè)計需要考慮可利用的條件和制約因素,并不斷改進和完善。
根據(jù)設(shè)計意圖,分析可利用的資源。
簡單評估完成一個產(chǎn)品或系統(tǒng)的可能性、預想使用效果。
從經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益等方面評價某個工程設(shè)計,并提出改進和完善建議。
【教材分析】
“節(jié)能小屋”屬于STEM項目學習單元。它倡導跨學科學習方式,以項目學習、問題解決
為導向,將科學、技術(shù)、工程、數(shù)學有機地融為一體,有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力與綜合素
養(yǎng)。本單元重在引導學生經(jīng)歷STEM項目學習的過程,讓高階思維在真實的應(yīng)用場景中真正開
啟,從而提升學生解決問題的能力。整個STEM學習過程通過學生所做的“工程筆記”串聯(lián)起
來。
本次項目學習依照工程實踐的流程開展活動,具體細化為六個環(huán)節(jié):了解需求、明確問
題、前期研究、設(shè)計方案、制作改進、評價反思。教材首先揭示現(xiàn)實困境,提出綠色建筑的
概念,了解人類需求。然后提出“制作節(jié)能小屋”的任務(wù),讓學生明確這個任務(wù)的具體要求
及需要解決的問題。接著進入前期研究環(huán)節(jié),采用多種方法回顧以往科學課的相關(guān)學習內(nèi)容,
運用查閱資料、實驗探究等方法對有關(guān)技術(shù)問題展開前期研究,包括建筑散熱途徑、節(jié)能建
筑保溫隔熱技術(shù)、材料保溫隔熱性能,以及本地區(qū)所處地理位置的氣候特點,這是后續(xù)設(shè)計
節(jié)能小屋需要考慮的重要因素之一。在此基礎(chǔ)上,學生進行節(jié)能小屋的方案設(shè)計、討論交流
形成最佳方案、畫出設(shè)計示意圖。隨后讓學生依據(jù)各自的設(shè)計方案,選擇合適的材料和工具
制作實物模型。最后由學生根據(jù)節(jié)能小屋節(jié)能效果的檢測情況,對整個設(shè)計和制作過程進行
回顧反思。整個項目學習強調(diào)學生經(jīng)歷一個完整的工程實踐過程,培養(yǎng)小組有效分工及合作
能力,逐步提升學生的技術(shù)與工程素養(yǎng)。
【學情分析】
學生通過低、中年段的《專項學習》,已經(jīng)在模仿工程師的工作,嘗試設(shè)計并制作物品。
五年級下冊的“立體小菜園”項目是學生開展STEM單元的初步嘗試。本單元開展的“節(jié)能小
屋”,更是通過引導學生經(jīng)歷STEM項目學習的全過程,提高在真實情境下解決問題的能力。
在實際教學中,有些學生認識不到化石能源的消耗是個問題,認為是一件“天經(jīng)地義”
的事情;也有部分學生有一點這樣的意識了,可要想把它說清楚,還是有點難度。因此,教
師要充分聯(lián)系學生的居家生活,通過教學對話,把學生的認識提上去,意識調(diào)出來,想法說
出來,
“節(jié)能小屋”讓學生在模仿工程師的工作方式中學習,其本質(zhì)還是學習,通過對已有科
學知識的運用和遷移,促進學生建構(gòu)科學大概念,提升實踐能力。因此,教師不能過度糾結(jié)
于學生做出的節(jié)能小屋模型的質(zhì)量,或者說不要把這一單元上成勞動技術(shù)課。受限于小學生
的實際情況,他們的知識和能力都有所欠缺,如果過分追求物化成果,可能會出現(xiàn)無視學生
實際而刻意拔高要求,強行灌輸知識點、訓練技能點的情況。
【教學目標】
1.經(jīng)歷“節(jié)能小屋”從需求到建成的全過程,能夠列舉并說明STEM項目學習的大致流
程。
2.能夠梳理回顧已有知識,并將這些知識應(yīng)用到問題情境中,對解決問題產(chǎn)生作用。
3.能夠識別所要解決的問題,能夠?qū)⒏鞣N想法匯集起來,運用一定的策略形成一個完整
的建設(shè)方案。
4.能夠基于測試結(jié)果進行評價反思,并聯(lián)系前期研究、設(shè)計方案等環(huán)節(jié),做出調(diào)整。
【教學重點】
經(jīng)歷STEM項目學習各環(huán)節(jié);針對問題進行前期研究;形成節(jié)能小屋的設(shè)計方案。
【教學難點】
確定節(jié)能小屋的設(shè)計方向;在每個設(shè)計點上做出決策;基于檢測結(jié)果開展評價反思。
【教學準備】
教師材料:“問題小屋”模型、PPT課件、相關(guān)視頻。
學生分組材料:方格繪圖紙、2B鉛筆、題板、便簽紙、紙板(或手工木板、KT板)、竹
條(或桐木條)、太陽隔熱膜、保溫板(或棉花、泡沫板、海綿)、防曬隔熱漆、紙板切割機
(或兒童手工鋸)、熱熔膠槍、剪刀、刻刀、直尺、溫度計(酒精溫度計、熱電偶溫度計)、
50mL燒杯、水。
【教學時間】
4課時
【教學過程設(shè)計】
第一課時
一、了解需求,明確問題
(-)導入:分析現(xiàn)狀,揭示需求
1.引入課題。
談話:同學們好!歡迎你來參加《節(jié)能小屋》這個項目的學習,看到這個課題,你可能
會產(chǎn)生哪些問題呢?
預設(shè):什么是節(jié)能?為什么要節(jié)能?為什么要建節(jié)能小屋?節(jié)能小屋長什么樣?節(jié)能小
屋怎么建?……
強調(diào):要想解決這些問題,還得從“能”這個字說起。
2.認識到化石能源的消耗及其帶來的環(huán)境污染是全球話題。
(1)談話:當今社會快速發(fā)展,化石能源的消耗及其帶來的環(huán)境污染,正成為一個全球
性的話題。
(出示PPT:能源枯竭、環(huán)境污染兩幅漫畫)
這兩幅漫畫形象地表達了現(xiàn)在人類所面臨的狀況。一方面,無節(jié)制地開采化石能源,造
成能源枯竭;另一方面,無限制地使用化石能源,造成環(huán)境污染。
(2)(出示PPT:四張建筑圖片)
說到能源消耗的“大戶”,大家可能立刻就會想到汽車、飛機、工業(yè)生產(chǎn)等,可是,你很
可能忽略了這樣一類物體一一建筑。它們是人們起居作息的庇護,是文化生活的場所;它們
是現(xiàn)代化城市的“地標”;它們被譽為“凝固的藝術(shù)”……它們有一個共同的名字一一建筑。
(3)人們的生產(chǎn)生活一刻也離不開建筑,隨著建筑數(shù)量的不斷增加,功能不斷豐富,建
筑對2.認識到化石能源的消耗及其帶來的環(huán)境污染是全球話題。
(4)(出示PPT文字:建筑能耗越來越大,建筑節(jié)能成為迫切需求。)
人們的生產(chǎn)生活一刻也離不開建筑,隨著建筑數(shù)量的不斷增加,功能不斷豐富,建筑對
化石能源的消耗也越來越大,建筑節(jié)能成為迫切需求。
3.認識到建筑能耗越來越大,建筑節(jié)能成為迫切需求。
(1)你可能還沒有認識到問題有多嚴重。
(2)說生活。
①遠的不說,就說我們自己的家,每天飲食起居就要消耗很多能源。
②在寒冷的冬季,需要靠采暖、空調(diào)保持室內(nèi)的溫度;
③在炎熱的夏季,需要靠空調(diào)來隔絕室外的熱浪;
④不僅如此哦,干燥時需要加濕,潮濕時需要抽濕,而這些往往都需要消耗能源才能
實現(xiàn)。
(3)說數(shù)據(jù)
①讓我們再來看一組數(shù)據(jù)。
建筑能耗在人類整個能源消耗中所占比例竟然高達30-40%,而且上升速度非???。
②(出示PPT:我國建筑能耗及其占社會能耗的比例)
其中絕大部分是采暖和空調(diào)的能耗。在整個建筑能耗中空調(diào)系統(tǒng)的能耗占約40%左右。
③(出示PPT:采暖和空調(diào)在建筑能耗中占比)
(4)談體會
①看到這些數(shù)據(jù),你有什么想法?
②譬如,夏天這么熱,到底是該用空調(diào)呢?還是不該用呢?恐怕你會陷入兩難的境地。
不用吧,太熱了;用吧,消耗能源。怎么辦呢?
[設(shè)計意圖:教師結(jié)合現(xiàn)實生活,給出真實數(shù)據(jù),用圖文并茂的方式,將節(jié)能與真實社
會需求進行有效鏈接,使得學生產(chǎn)生參與工程設(shè)計的同理心與社會認同感。]
(二)聚焦核心技術(shù),梳理已有知識
1.了解工程師的思維特點,以及他們解決問題的辦法。
(1)面對問題,人們都在努力想辦法解決。但是不同人解決問題的思路和方法是不同的。
(2)在眾多人中,工程師的思維方式很特別。他們是做出一個產(chǎn)品來解決問題。建筑工
程師想,讓建筑保持冬暖夏涼,但是無須空調(diào)和暖氣,這不就大大地節(jié)能了嗎?
(3)(出示PPT:綠建筑圖片)
建筑工程師設(shè)計出無須空調(diào)和暖氣也能保持冬曖夏涼的建筑,人們親切地將這些建筑稱
為“綠建筑”。
(4)(出示PPT:綠建筑的理念圖示)
綠建筑所倡導的理念是,“舒適健康的人居環(huán)境”“最少地消耗自然資源”“最少地影響外
界環(huán)境”。
(5)在這個項目中,我們要學著建筑工程師的思路來想問題、解決問題。
2.討論綠建筑的關(guān)鍵技術(shù):保溫隔熱。
(1)綠色建筑有一個特點,無須空調(diào)和暖氣也能保持冬暖夏涼。那你認為其中的關(guān)鍵技
術(shù)是什么?(保溫隔熱)
(2)什么是保溫隔熱呢?
①(出示PPT:蓋被子睡覺)保溫,就是使熱量的散發(fā)傳導速度減慢,使溫度保持在一
定的數(shù)值。就像我們冬天睡覺蓋被子,雖然被子不會發(fā)熱,但是它能使熱量不向外散發(fā)。
②(出示PPT:棉被蓋冰柜的圖片)隔熱,就是限制或減弱物體之間進行傳熱,阻止熱
量進入。還是以被子為例,賣冷飲的商販會用棉被蓋住冰柜,減少冰柜和外界的熱傳遞。
(3)怎么才能做到保溫隔熱呢?
①除了蓋棉被,我們以前學過哪些保溫隔熱的知識,可以用到綠建筑的設(shè)計上,實現(xiàn)保
溫隔熱?
②(出示PPT:保溫隔熱知識點回顧,逐一點擊)討論:
?黑色物體吸熱效果好。受這一點啟發(fā),我們可以選用淺色的材料。
?我們做過物體導熱性實驗,知道物體導熱性能有的好有的差。這一點提醒我們選擇導
熱性能差的材料,可以起到保溫隔熱的效果。
?一年四季影子長短不同,這是由于一年四季中太陽高度的變化所造成的。這一知識點
提示我們,可以通過屋檐、遮陽棚等遮擋陽光,來控制陽光的攝入量,冬天讓陽光多照進屋
內(nèi)一些,夏天最好不要照到屋子里。
?雙層玻璃具有保溫效果。很多建筑采用雙層玻璃技術(shù)來保溫隔熱的。
(4)談話:我們就要帶著這些知識儲備,挑戰(zhàn)一個棘手的任務(wù)。
[設(shè)計意圖:工程就是應(yīng)用數(shù)學、科學和技術(shù)領(lǐng)域的概念來系統(tǒng)地解決復雜問題,為學
習者提供了一種解釋概念的良好背景環(huán)境。而學生基于問題,調(diào)動頭腦中已儲備的“保溫隔
熱”知識,更這有助于學生充滿動力地參與對概念的理解與運用。]
(三)提出任務(wù),明確問題
1.提出任務(wù)。
(出示PPT:運用所學知識建造一個節(jié)能小屋)
學??萍紕?chuàng)新大賽今年的賽題是“運用所學知識建造一個節(jié)能小屋”。
要求是:小屋的長、寬、高分別為21厘米、21厘米、21厘米,南北朝向,南北都有窗
戶,墻的厚度不超過2厘米。需在兩周內(nèi)完成。采用冷水升溫控制程度檢測節(jié)能效果。
2.明確問題,預期成果。
(1)這是一個不同于我們以往學習內(nèi)容的復雜任務(wù),要明確任務(wù)要求和需要解決的問題。
(2)(出示表格:活動記錄1)
請同學們把建造節(jié)能小屋的任務(wù)、要求及需要解決的問題填寫在表格中。
(3)(出示PPT:測試方法)
我們做成的是一個小房子,這個房子要能接受檢測。具體來說,就是模擬夏天高溫天氣,
水溫度上升越慢,節(jié)能效果越好。
[設(shè)計意圖:通過識別問題與任務(wù),有助于學生清楚而準確地設(shè)計工作目標,規(guī)劃工程
進度,同時厘清工程任務(wù)的制約因素與任務(wù)標準,據(jù)此提出設(shè)計觀點。]
第二課時
二、前期研究
(一)聚焦圍護結(jié)構(gòu),找準節(jié)能設(shè)計的著眼點
1.資料學習:低能耗建筑的節(jié)能技術(shù)。
(1)節(jié)能建筑的設(shè)計非常復雜,其中會運用很多新的材料、新的技術(shù)。讓我們來看看這
一幢超低能耗示范樓都運用了哪些節(jié)能技術(shù)。
(2)(出示PPT:超低能耗示范樓節(jié)能技術(shù)大搜索)
這里有很多新技術(shù)。譬如:太陽能集熱器……搜集相關(guān)資料,了解這些節(jié)能技術(shù)的節(jié)能
方法,填寫表格。
(3)(出示表格:活動記錄2)學生小組討論,并完成記錄表。
(4)就活動記錄展開交流。
2.認識建筑的圍護結(jié)構(gòu)。
(1)如果我們對這些技術(shù)進行一個分類,會發(fā)現(xiàn)它們都是針對在外墻、門窗、屋頂、地
板等方面。這些地方都是房屋的外圍結(jié)構(gòu)。
(2)討論:為什么會有這樣的特點呢?
(3)(出示PPT:房屋散熱情況動圖)
工程師研究了普通房屋的散熱情況,他們發(fā)現(xiàn),熱量都是從屋頂、墻體、窗戶、門、地
板這些地方散出去的。
(4)(出示PPT:熱量進入房屋情況動圖)圍合建筑空間四周的墻體、門、窗等,能夠
有效地抵御不利環(huán)境的影響,建筑工程師給它一個專門的名字一一圍護結(jié)構(gòu)。房屋與外部的
熱量交換,絕大多數(shù)都是通過圍護結(jié)構(gòu)進行的。
(5)這里說的是保溫性能,反映的是冬季由室內(nèi)向室外的傳熱過程。隔熱性能反映的是
夏季由室外向室內(nèi)以及室內(nèi)向室外的傳熱過程,道理是一樣的,熱也是通過圍護結(jié)構(gòu)進入到
房屋內(nèi)的。
(6)小結(jié):也就是說,房屋的保溫隔熱,其實就是說圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱,具體來說,
就要在房屋的屋頂、墻體、窗戶、門、地板的設(shè)計上做文章。
3.小結(jié):我們要做的事情就是針對圍護結(jié)構(gòu)的各個組成部分進行節(jié)能設(shè)計。
[設(shè)計意圖:前期調(diào)查能為形成設(shè)計觀點并對設(shè)計觀點進行批判性分析提供必要的信息0
在本項目中,就是要在開始制造節(jié)能小屋之前,引導學生對建筑師已有的一些節(jié)能措施進行
調(diào)查與分析,了解其已經(jīng)做過的工作,從中獲得啟發(fā)與靈感,同時避免重復勞動。]
(二)確定設(shè)計點,謀劃前期研究的思路
1.從節(jié)能的角度分析房屋模型的問題。
(1)既然要在圍護結(jié)構(gòu)上做文章,接下來我們就要進一步思考,屋頂怎么設(shè)計,墻體怎
么設(shè)計,窗戶怎么設(shè)計,等等。不僅要考慮美觀,關(guān)鍵要考慮怎么節(jié)能。
(出示兩個紙板“問題小屋”模型:一個單面開單門、單窗,不裝玻璃,不裝門,屋檐
短;一個四周全開窗,不裝玻璃。)
(2)從節(jié)能的角度評價這個房屋,看看存在哪些問題。
預設(shè):
紙板的保溫隔熱效果不好。
窗戶少,采光不夠;如果窗戶太多太大,冬季保溫效果不好,夏季隔熱效果不好。
西邊窗戶太大,容易造成西曬。
屋檐太短,冬季陽光可以更多地射進來,但是夏季太曬。
2.確定設(shè)計點。
(1)就某一個部分來說,比如窗戶,你會從哪些方面來考慮它的設(shè)計呢?(材料的選擇,
造型,位置、數(shù)量等)
(2)注意,這些東西都要組合在一起的,所以還要考慮連接技術(shù)。
(3)綜合起來看,我們可以用氣泡圖來確定設(shè)計點。
(出示PPT:設(shè)計點氣泡圖)設(shè)計點包括:材料、位置、數(shù)量、造型、連接點……
3.激發(fā)前期研究的需求。
(1)每一個點上又該怎么設(shè)計呢?
(2)需要開展一些研究:
?材料:可以指向下面的材料研究,只以墻體為例;
?位置和數(shù)量:可以指向根據(jù)太陽一天移動規(guī)律改進窗戶設(shè)計;
?造型:可以指向屋檐的造型設(shè)計。
(三)動用不同的方法開展前期研究
1.研究墻體材料的選擇。
(1)(出示PPT:房屋散熱情況動圖)
①根據(jù)“房屋散熱情況圖”,我們可以知道,墻體的散熱占了房屋散熱的大頭,因此首先
要考慮墻體設(shè)計。
②(出示PPT:選材考慮的各種因素)
選什么材料呢?這里需要考慮的因素很多,比如一一
?價格:價格要低,否則房屋成本太高;
?隔熱性:隔熱性要好,否則達不到節(jié)能要求;
?強度:強度要大,否則房屋不夠堅固;
?厚度:厚度要薄,否則人的活動空間就會變小;
?加工難度:加工難度要小,否則耗費太多人工、時間,不劃算;
?其他因素如:隔音、防水、耐用、輻射、密封性等。
③這其中你覺得首要考慮的因素是什么?(隔熱性)
④建筑工程師也是這樣考慮的。他們會考察市面上常用的各種建筑材料的特性,首要考
察隔熱性,再兼顧其他各種因素,反復比較,做出選擇,例如材料的隔熱性能。
(出示PPT:材料的隔熱性能)
(2)我們怎么選材?
①首先明確要求:墻體不能超過2厘米。
②(出示材料)可選的選材:
?基本材料:紙板,高密度板;
?保溫隔熱材料:隔熱涂料,保溫板;
進行材料價格測算。
③可能的材料組合,每一種組合都要同時考慮隔熱性、價格、強度、厚度、加工難度等
因素。
④(出示表格:墻體材料矩陣決策法)現(xiàn)在我們利用這些信息建立一個表格。
⑤你會選擇哪一個材料組合呢?請仔細研究每一個因素,完成表格。
⑥用1-5等級給每個項目評分。5代表最重要,1代表最不重要。比如“隔熱性”一欄,
隔熱性最好的就是5分,最差的就是1分。各組完成打分,并合計。
⑦討論:現(xiàn)在有決定了嗎?(如選組合⑥)
(3)小結(jié):選材,要考慮很多因素,可以用“矩陣決策法”這個策略幫助決策。
2.借助太陽東升西落的模擬實驗確定節(jié)能小屋窗戶的布局。
(1)談話:任務(wù)要求中提到,節(jié)能小屋要求南北朝向,南北有窗戶。
①出示問題小屋,現(xiàn)在這個小屋符合要求嗎?
②怎么增加窗戶?加在哪里?幾個?多大?是不是被這一連串問題問得有點暈?
(2)窗戶有什么作用?(采光、通風、圍護)然而窗戶又是最容易造成熱量進出的部位,
所以說窗戶不是越大越好,越多越好。
(3)我們知道,自然界熱量的主要來源是太陽。窗戶的設(shè)計要考慮一天中太陽位置的變
化。
(4)演示實驗:一天中太陽的移動
①討論:白天太陽的移動有什么規(guī)律?
預設(shè):太陽東升西落。太陽高度有變化,正午的時候最高,早晚低。
②知識補充:以江蘇為例,江蘇的緯度大約在北緯31°?32°,北回歸線大約在北緯
23.5°,因此太陽總是在我們的南邊。
③這一現(xiàn)象對于改進窗戶設(shè)計有什么啟發(fā)?
預設(shè):
?上午和下午,太陽高度低,如果東西向窗戶很大,陽光會大量、長時間照進屋內(nèi)。
?特別是下午,如果西邊窗戶太大,就會造成我們說的西曬。因此,東西兩邊開小窗戶,
證一定的采光通風就行了。也可以不開窗戶。
?南、北兩邊可以開大窗戶。
3.測試屋檐設(shè)計對陽光入射量的控制效果。
(1)前面同學們提到,這個房屋的屋檐太短了。
(2)(出示PPT:窗外遮陽裝置給你什么啟示?)屋檐有什么功能?
預設(shè):①擋雨,防水;②遮陽;③起美觀作用。
(2)夏天熱,我們希望陽光少照進房間;冬天冷,我們希望陽光長時間照進房間。怎么
才能做到呢?屋檐應(yīng)該怎么設(shè)計呢?
(3)講解:在我們江蘇,如果都在正午12:00,夏天和冬天太陽的位置是不同的。夏天
太陽高度角大,冬天太陽高度角小。我們學過太陽高度角的知識,太陽高度角越大,輻射越
大,氣溫越高;反之,太陽輻射強度小,氣溫就低。
(5)現(xiàn)在我們來根據(jù)陽光直射點的變化,通過實驗模擬冬天和夏天陽光照射房屋的情況。
演示實驗:手電筒照射紙板房屋模型,調(diào)節(jié)手電筒的位置模擬四季,看到陽光照射到房間內(nèi)
的情況。
(6)討論:屋檐怎么設(shè)計,有想法了嗎?
(7)小結(jié):我們可以給房屋加裝屋檐,并且可以調(diào)節(jié)屋檐的長度,滿足要求。
4.討論:連接技術(shù)的選擇。
(1)為什么要把連接技術(shù)也考慮在內(nèi)呢?
預設(shè):因為墻體、門窗、屋頂,各個部分的密封性都要很好。
(2)你們用過的連接技術(shù)有哪些?在這個項目上有什么選擇嗎?(熱熔膠槍)
[設(shè)計意圖:工程設(shè)計可以借助模型,來預測所考慮到的不同解決途徑在實踐中的執(zhí)行
情況。教師引導學生結(jié)合“保溫節(jié)能”這兩個因素進行分析,通過實驗演示,調(diào)動生活經(jīng)驗,
識別出切實可行的設(shè)計點。]
本課總結(jié):前期研究的意義和成果
1.究竟選擇什么材料、造型、數(shù)量來實現(xiàn)節(jié)能,要建立在研究的基礎(chǔ)上。對于一個項目
來說,這都叫做前期研究。
2.經(jīng)過前期研究,我們在房屋圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計上,形成自己初步的想法。
第三課時
三、設(shè)計方案,制作改進
(-)引導學生根據(jù)前期研究的結(jié)果進行方案設(shè)計
1.根據(jù)前期的研究,我們現(xiàn)在要集思廣益,討論節(jié)能小屋的設(shè)計方案了。
2.(出示表格:“節(jié)能小屋設(shè)計方案表格建構(gòu)法”)
由于需要考慮的因素非常多,我們可以借助一個叫做“表格建構(gòu)法”的策略來幫助我們
談?wù)摲桨冈O(shè)計。
3.發(fā)給每個小組一塊題板,上面有畫好的表格。學生小組討論并填寫。
強調(diào):不管你怎么決定,問自己一句:“我用到的節(jié)能技術(shù)是什么?”一會兒我們來匯
報。(操作提示:節(jié)能技術(shù)的標出可以用貼標簽的方式,在便簽紙上寫好,貼在題板上。)
(-)小組間交流想法,互評互議,形成最佳方案。
1.以小組為單位,結(jié)合“表格建構(gòu)法”題板,匯報設(shè)計方案。
2.學生需要說清楚每一點上的想法是什么。教師注意挑戰(zhàn)學生背后的想法,或追問:“你
這里的節(jié)能技術(shù)是?”或小結(jié):“你這里的節(jié)能技術(shù)是……”。
預設(shè):
(1)墻體:防曬漆隔熱
(2)屋頂:外遮陽,屋檐
(3)窗戶:內(nèi)遮陽,靜電太陽膜
(4)門:外防曬漆隔熱,內(nèi)保溫板隔熱
(5)地板:保溫板隔熱
4.將學生所運用的節(jié)能技術(shù),用便簽紙寫好,貼在表格上。
[設(shè)計意圖:工程設(shè)計不是提出單一的正確答案,而是在幾個可能的答案中識別出最好
的解決途徑。學生根據(jù)標準用表格法給出切實可行的選項排序,就每個設(shè)計的不同優(yōu)勢和缺
點進行批判性的評估,有助于他們刪選出最佳方案。]
(三)根據(jù)設(shè)計方案畫出設(shè)計圖。
1.談話:在制作節(jié)能小屋之前,我們必須先畫出設(shè)計圖。對于建筑工程師來說,畫設(shè)計
圖是制造建筑非常重要的環(huán)節(jié),也是一項非常專業(yè)的工作。我們達不到那樣的專業(yè)要求,我
們畫的是簡單的“設(shè)計示意圖”。
2.(出示PPT:設(shè)計示意圖)
(1)畫設(shè)計示意圖是一個把頭腦中的想法表現(xiàn)在圖紙上的過程。示意圖包括三個部分:
立體草圖:就是節(jié)能小屋整體造型是什么樣的;
正視圖:從正面看小屋是什么樣的;
左視圖:從左邊看小屋是什么樣的;
(2)提出要求:每張圖上都要標清楚構(gòu)建具體的尺寸,便于制作的時候裁切用料。
3.發(fā)給學生方格繪圖紙,學生繪制設(shè)計示意圖。
[設(shè)計意圖:對于工程師來說,繪制設(shè)計對象是一項非常重栗的專業(yè)技能?;谛W生
的能力水平,尚不能精準地表現(xiàn)出物體的空間感,但可以嘗試把簡圖和想法畫下來。三視圖
就是一種很好的表現(xiàn)方式,一般以主視圖為主,高年級的學生還可以嘗試繪制俯視圖與左視
圖,圖上標注物體的大概尺寸及文字信息,這種形象的表達能夠幫助學生簡化頭腦中復雜的
設(shè)計思路。]
(四)按照設(shè)計方案制作節(jié)能小屋。
1.接下來我們要按照設(shè)計方案,制作節(jié)能小屋。制作的過程三個人要分好工,合作好。
2.(出示表格:“建造過程問題調(diào)整單”)
3.發(fā)給學生“建造過程問題調(diào)整單”題板。要求:在建造過程中發(fā)現(xiàn)問題,應(yīng)及時作出
調(diào)整,并明確為什么這樣調(diào)整。
4.學生制作節(jié)能小屋。
[設(shè)計意圖:學生根據(jù)設(shè)計圖紙建立相應(yīng)的實物模型,在制作制作過程中發(fā)現(xiàn)作品的缺
陷或優(yōu)點,論證設(shè)計方案的可行性,并在此基礎(chǔ)上獲得修改與優(yōu)化的策略。]
第四課時
四、測試與評價反思
(一)介紹節(jié)能小屋的檢測方法
1.小屋按照“坐北朝南”的方位放置好。
2.利用2000瓦鴇絲燈從斜上方對節(jié)能小屋進行照射,模擬夏季驕陽似火的高溫天氣。
3.取50ml量杯裝40ml自來水,用普通酒精溫度計測得初始溫度;熱電偶溫度計測得杯
壁初始溫度。
4.以15分鐘為單位時間,測三次,看室內(nèi)溫度控制的效果如何。
(-)檢測節(jié)能小屋的節(jié)能效果
1.(出示表格:節(jié)能小屋節(jié)能效果監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄表)
發(fā)給學生“節(jié)能小屋節(jié)能效果監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄表”題板。
2.實際測量。
[設(shè)計意圖:基于測試的結(jié)果,學生會優(yōu)化他們的設(shè)計方案。這個過程要求學生對
照問題標準和目標,對結(jié)果進行分析。]
(三)反思評價
談話:根據(jù)節(jié)能小屋節(jié)能效果的檢測情況,我們可以對節(jié)能小屋整個設(shè)計和制作過程進
行一個回顧、反思??梢詮娜齻€面進行。
1.對標找差。對照標準,檢查節(jié)能小屋是否符合要求。
(出示表格:節(jié)能小屋驗收檢查單)
發(fā)給學生“節(jié)能小屋驗收檢查單”題板,學生以小組為單位進行填寫。
2.結(jié)果與設(shè)計比較。
(1)將“節(jié)能小屋驗收檢查單”和“節(jié)能小屋設(shè)計方案表格建構(gòu)法”進行對比。
(2)指出自己的設(shè)計哪里好,哪里還有待改進。
3.細說調(diào)整。
(1)將“節(jié)能小屋設(shè)計方案表格建構(gòu)法”“建造過程問題調(diào)整單”“節(jié)能小屋驗收檢查
單”三塊題板進行對比分析。
(2)指出本組在哪些地方進行了調(diào)整。從檢測的效果來看,哪些調(diào)整是有效的,哪些沒
有效果或效果不好。
(3)說一說如果有機會再做一次,可能會做哪些調(diào)整。
[設(shè)計意圖:學生在比較自己的預測和實際的測試結(jié)果后,應(yīng)對自己的設(shè)計長處和缺陷
進行批判性思考,這是STEM項目中最關(guān)鍵的一個部分,當學生的發(fā)現(xiàn)源于自己的獨特經(jīng)歷時,
他們的理解程度會得到一個很大的提高。]
(三)對綠色建筑的發(fā)展趨勢作出判斷
1.建筑物隔熱保溫是節(jié)約能源、改善居住環(huán)境和使用功能的一個重要方面。可是現(xiàn)在它
們并沒有得到廣泛運用,或者說離廣泛運用還任重道遠。你覺得原因是什么呢?
預設(shè):技術(shù)門檻太高;價格昂貴;工藝復雜……
2.專家預測綠色建筑設(shè)計發(fā)展五大趨勢,談?wù)勀愕目捶兀?/p>
預設(shè):可持續(xù)建筑材料受重用;空氣對流設(shè)計成為重點;零能耗技術(shù)運用更進一步;“零
用水”與雨洪管理;新型節(jié)能門窗及遮陽產(chǎn)品將大量應(yīng)用……
(四)項目學習總結(jié)
1.任務(wù)回顧
我們用了近兩周的時間完成了《節(jié)能小屋》這個項目,大家收獲多多。
2.過程分解
(出示PPT:一組學習過程中拍攝的圖片)
這期間我們都做了哪些事情呢?能不能給這些事情排排序?
(出示PPT:項目學習環(huán))
了解需求、明確問題、前期研究、設(shè)計方案、制作改進、評價反思
3.策略再認
(1)在研究的過程中,我們用到了很多知識,有科學課上學到的,有數(shù)學課上的學到的,
有美術(shù)課上學到的,這些知識都派上用場。這說明,各個學科學到的知識在解決實際問題的
時候都是很管用的,而且它們?nèi)诤显谝黄鸢l(fā)揮作用。
(2)我們還學習了一些管用的策略一一
?譬如在做前期研究的時候,我們用了“設(shè)計點氣泡圖”來確定涉及點;
?在選擇墻體材料的時候我們用了“矩陣決策法”;
?在討論設(shè)計方案的時候我們要了“表格建構(gòu)法”;
?在制作節(jié)能小屋時我們用了“建造過程問題調(diào)整單”。
這些策略對我們以后開展項目學習都是很管用的。
4.學習展望
在這個項目中,我們做了一個節(jié)能小屋,但是我們是以江蘇為情境,重點考慮的是夏天
隔熱,而在寒冷地區(qū),可能冬天保暖更加重要。如何做到既保溫又隔熱,這是我們下一步要
研究的。
4.《節(jié)能小屋》項目學習到此結(jié)束,再見!
STEM學習《節(jié)能小屋》
【課標落實】
1.本次STEM項目學習通過閱讀、實驗、設(shè)計、制作、展示等活動,落實《課程標準》
高年段的課程目標。
科學知識:
了解技術(shù)是人們改造周圍環(huán)境的方法,是人類能力的延伸,工程是依據(jù)科學原理設(shè)計和
制造物品、解決技術(shù)應(yīng)用的難題、創(chuàng)造豐富多彩的人工世界的一系列活動。
了解科學技術(shù)推動著人類社會的發(fā)展和文明進程。
科學探究:
能基于所學的知識,通過觀察、實驗、查閱資料、調(diào)查、案例分析等方式獲取事實的信
,息、O
能基于所學的知識,運用分析、比較、推理、概括等方法得出科學探究的結(jié)論,判斷結(jié)
論與假設(shè)是否一致。
能基于所學的知識,采用不同的表述方式,如科學小論文、調(diào)查報告等方式,呈現(xiàn)探究
的過程與結(jié)論;能基于證據(jù)質(zhì)疑并評價別人的探究報告。
科學態(tài)度:
能大膽質(zhì)疑,從不同視角提出研究思路,采用新的方法、利用新的材料,完成探究、設(shè)
計與制作,培養(yǎng)創(chuàng)新精神。
能接受別人的批評意見,反思、調(diào)整自己的探究;在進行多人合作時,愿意溝通交流,
綜合考慮小組各成員的意見,形成集體的觀點。
科學、技術(shù)、社會與環(huán)境:
了解科學技術(shù)可以減少自然災害對人類生活的影響;了解在科學研究與技術(shù)應(yīng)用中必須
考慮倫理和道德的價值取向。
了解人類的好奇和社會的需求是科學技術(shù)發(fā)展的動力,技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用影響著社會發(fā)
展。
認識到人類、動植物、環(huán)境的相互影響和相互依存關(guān)系,了解地球上的資源是有限的,
人類活動會對環(huán)境產(chǎn)生正面和負面的影響,自覺采取行動,保護環(huán)境。
2.本單元學習內(nèi)容基于《課程標準》課程內(nèi)容中“技術(shù)與工程領(lǐng)域”的高年段要求。
18.2工程的關(guān)鍵是設(shè)計。
利用攝影、錄像、文字與圖案、繪圖或?qū)嵨?,表達自己的創(chuàng)意與構(gòu)思。
將自己簡單的創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為模型或?qū)嵨铩?/p>
根據(jù)現(xiàn)實的需要設(shè)計簡單器具、生產(chǎn)物品或完成任務(wù)。
18.3工程設(shè)計需要考慮可利用的條件和制約因素,并不斷改進和完善。
根據(jù)設(shè)計意圖,分析可利用的資源。
簡單評估完成一個產(chǎn)品或系統(tǒng)的可能性、預想使用效果。
從經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益等方面評價某個工程設(shè)計,并提出改進和完善建議。
【教材分析】
“節(jié)能小屋"屬于STEM項目學習單元。它倡導跨學科學習方式,以項目學習、問題解決
為導向,將科學、技術(shù)、工程、數(shù)學有機地融為一體,有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力與綜合素
養(yǎng)。本單元重在引導學生經(jīng)歷STEM項目學習的過程,讓高階思維在真實的應(yīng)用場景中真正開
啟,從而提升學生解決問題的能力。整個STEM學習過程通過學生所做的“工程筆記”串聯(lián)起
來。
本次項目學習依照工程實踐的流程開展活動,具體細化為六個環(huán)節(jié):了解需求、明確問
題、前期研究、設(shè)計方案、制作改進、評價反思。教材首先揭示現(xiàn)實困境,提出綠色建筑的
概念,了解人類需求。然后提出“制作節(jié)能小屋”的任務(wù),讓學生明確這個任務(wù)的具體要求
及需要解決的問題。接著進入前期研究環(huán)節(jié),采用多種方法回顧以往科學課的相關(guān)學習內(nèi)容,
運用查閱資料、實驗探究等方法對有關(guān)技術(shù)問題展開前期研究,包括建筑散熱途徑、節(jié)能建
筑保溫隔熱技術(shù)、材料保溫隔熱性能,以及本地區(qū)所處地理位置的氣候特點,這是后續(xù)設(shè)計
節(jié)能小屋需要考慮的重要因素之一。在此基礎(chǔ)上,學生進行節(jié)能小屋的方案設(shè)計、討論交流
形成最佳方案、畫出設(shè)計示意圖。隨后讓學生依據(jù)各自的設(shè)計方案,選擇合適的材料和工具
制作實物模型。最后由學生根據(jù)節(jié)能小屋節(jié)能效果的檢測情況,對整個設(shè)計和制作過程進行
回顧反思。整個項目學習強調(diào)學生經(jīng)歷一個完整的工程實踐過程,培養(yǎng)小組有效分工及合作
能力,逐步提升學生的技術(shù)與工程素養(yǎng)。
【學情分析】
學生通過低、中年段的《專項學習》,已經(jīng)在模仿工程師的工作,嘗試設(shè)計并制作物品。
五年級下冊的“立體小菜園”項目是學生開展STEM單元的初步嘗試。本單元開展的“節(jié)能小
屋”,更是通過引導學生經(jīng)歷STEM項目學習的全過程,提高在真實情境下解決問題的能力。
在實際教學中,有些學生認識不到化石能源的消耗是個問題,認為是一件“天經(jīng)地義”
的事情;也有部分學生有一點這樣的意識了,可要想把它說清楚,還是有點難度。因此,教
師要充分聯(lián)系學生的居家生活,通過教學對話,把學生的認識提上去,意識調(diào)出來,想法說
出來,
“節(jié)能小屋”讓學生在模仿工程師的工作方式中學習,其本質(zhì)還是學習,通過對已有科
學知識的運用和遷移,促進學生建構(gòu)科學大概念,提升實踐能力。因此,教師不能過度糾結(jié)
于學生做出的節(jié)能小屋模型的質(zhì)量,或者說不要把這一單元上成勞動技術(shù)課。受限于小學生
的實際情況,他們的知識和能力都有所欠缺,如果過分追求物化成果,可能會出現(xiàn)無視學生
實際而刻意拔高要求,強行灌輸知識點、訓練技能點的情況。
【教學目標】
1.經(jīng)歷“節(jié)能小屋”從需求到建成的全過程,能夠列舉并說明STEM項目學習的大致流
程。
2.能夠梳理回顧已有知識,并將這些知識應(yīng)用到問題情境中,對解決問題產(chǎn)生作用。
3.能夠識別所要解決的問題,能夠?qū)⒏鞣N想法匯集起來,運用一定的策略形成一個完整
的建設(shè)方案。
4.能夠基于測試結(jié)果進行評價反思,并聯(lián)系前期研究、設(shè)計方案等環(huán)節(jié),做出調(diào)整。
【教學重點】
經(jīng)歷STEM項目學習各環(huán)節(jié);針對問題進行前期研究;形成節(jié)能小屋的設(shè)計方案。
【教學難點】
確定節(jié)能小屋的設(shè)計方向;在每個設(shè)計點上做出決策;基于檢測結(jié)果開展評價反思。
【教學準備】
教師材料:“問題小屋”模型、PPT課件、相關(guān)視頻。
學生分組材料:方格繪圖紙、2B鉛筆、題板、便簽紙、紙板(或手工木板、KT板)、竹
條(或桐木條)、太陽隔熱膜、保溫板(或棉花、泡沫板、海綿)、防曬隔熱漆、紙板切割機
(或兒童手工鋸)、熱熔膠槍、剪刀、刻刀、直尺、溫度計(酒精溫度計、熱電偶溫度計)、
50mL燒杯、水。
【教學時間】
4課時
【教學過程設(shè)計】
第一課時
一、了解需求,明確問題
探究活動教師活動學生活動探究意圖
1.引入課題。
談話:同學們好!歡迎你來參加《節(jié)預設(shè):什么是節(jié)
能小屋》這個項目的學習,看到這個課能?為什么要節(jié)
(一)導題,你可能會產(chǎn)生哪些問題呢?能?為什么要建節(jié)
入:分析現(xiàn)強調(diào):要想解決這些問題,還得從能小屋?節(jié)能小屋
狀,揭示需“能”這個字說起。長什么樣?節(jié)能小
求2.認識到化石能源的消耗及其帶屋怎么建?……
來的環(huán)境污染是全球話題。
(1)談話:當今社會快速發(fā)展,
化石能源的消耗及其帶來的環(huán)境污染,
正成為一個全球性的話題。
這兩幅漫畫形象地表達了現(xiàn)在人
類所面臨的狀況。一方面,無節(jié)制地開
采化石能源,造成能源枯竭;另一方面,
無限制地使用化石能源,造成環(huán)境污
染。
(2)說到能源消耗的“大戶”,大
家可能立刻就會想到汽車、飛機、工業(yè)
生產(chǎn)等,可是,你很可能忽略了這樣一[設(shè)計意圖:教師
類物體一一建筑。它們是人們起居作息結(jié)合現(xiàn)實生活,
的庇護,是文化生活的場所;它們是現(xiàn)給出真實數(shù)據(jù),
代化城市的“地標”;它們被譽為“凝用圖文并茂的方
固的藝術(shù)”……它們有一個共同的名字式,將節(jié)能與真
----建筑。實社會需求進行
(3)人們的生產(chǎn)生活一刻也離不有效鏈接,使得
開建筑,隨著建筑數(shù)量的不斷增加,功學生產(chǎn)生參與工
能不斷豐富,建筑對認識到化石能源的程設(shè)計的同理心
消耗及其帶來的環(huán)境污染是全球話題。與社會認同感。]
(4)人們的生產(chǎn)生活一刻也離不
開建筑,隨著建筑數(shù)量的不斷增加,功
能不斷豐富,建筑對化石能源的消耗也
越來越大,建筑節(jié)能成為迫切需求。
3.認識到建筑能耗越來越大,建
筑節(jié)能成為迫切需求。預設(shè):在寒冷的
(1)討論生活中的能耗。冬季,需要靠采暖、
(2)說數(shù)據(jù)空調(diào)保持室內(nèi)的溫
①看一組數(shù)據(jù)。建筑能耗在人類度;在炎熱的夏季,
整個能源消耗中所占比例竟然高達30需要靠空調(diào)來隔絕
-40%,而且上升速度非???。室外的熱浪;干燥時
②其中絕大部分是采暖和空調(diào)的需要加濕,潮濕時需
能耗。,在整個建筑能耗中空調(diào)系統(tǒng)的要抽濕,而這些往往
能耗占約40%左右。都需要消耗能源才
(3)談體會:看到這些數(shù)據(jù),你能。
有什么想法?學生談體會。
1.了解工程師的思維特點,以及他
們解決問題的辦法。
(1)面對問題,人們都在努力想
辦法解決。但是不同人解決問題的思路
和方法是不同的。
(2)在眾多人中,工程師的思維
方式很特別。他們是做出一個產(chǎn)品來解
決問題。建筑工程師想,讓建筑保持冬
暖夏涼,但是無須空調(diào)和暖氣,這不就
大大地節(jié)能了嗎?
(3)建筑工程師設(shè)計出無須空調(diào)和[設(shè)計意圖:工程
(二)聚焦暖氣也能保持冬暖夏涼的建筑,人們親就是應(yīng)用數(shù)學、
核心技術(shù),切地將這些建筑稱為“綠建筑”??茖W和技術(shù)領(lǐng)域
梳理已有(4)綠建筑所倡導的理念是,“舒適的概念來系統(tǒng)地
知識健康的人居環(huán)境”“最少地消耗自然資解決復雜問題,
源”“最少地影響外界環(huán)境工為學習者提供了
(6)在這個項目中,我們要學著建一種解釋概念的
筑工程師的思路來想問題、解決問題。良好背景環(huán)境。
2.討論綠建筑的關(guān)鍵技術(shù):保溫學生討論。預而學生基于問
隔熱。設(shè):保溫隔熱題,調(diào)動頭腦中
(1)綠色建筑有一個特點,無須已儲備的“保溫
空調(diào)和暖氣也能保持冬暖夏涼。那你認學生討論。預隔熱”知識,更
為其中的關(guān)鍵技術(shù)是什么?設(shè):①黑色物體吸熱這有助于學生充
(2)什么是保溫隔熱呢?效果好。我們可以選滿動力地參與對
①保溫,就是使熱量的散發(fā)傳導速用淺色的材料。②我概念的理解與運
度減慢,使溫度保持在一定的數(shù)值。就們做過物體導熱性用。]
像我們冬天睡覺蓋被子,雖然被子不會實驗,知道物體導熱
發(fā)熱,但是它能使熱量不向外散發(fā)。性能有的好有的差。
②隔熱,就是限制或減弱物體之間選擇導熱性能差的
進行傳熱,阻止熱量進入。還是以被子材料,可以起到保溫
為例,賣冷飲的商販會用棉被蓋住冰隔熱的效果。③一年
柜,減少冰柜和外界的熱傳遞。四季影子長短不同,
(5)怎么才能做到保溫隔熱呢?這是由于一年四季
①除了蓋棉被,我們以前學過哪些中太陽高度的變化
保溫隔熱的知識,可以用到綠建筑的設(shè)所造成的。可以通過
計上,實現(xiàn)保溫隔熱?屋檐、遮陽棚等遮擋
②(出示PPT:保溫隔熱知識點回陽光,來控制陽光的
顧,逐一點擊)討論。攝入量,冬天讓陽光
黑色物體吸熱效果好;多照進屋內(nèi)一些,夏
物體導熱性能有的好有的差;天最好不要照到屋
一年四季影子長短不同;子里。④雙層玻璃具
雙層玻璃具有保溫效果。有保溫效果。很多建
(6)談話:我們就要帶著這些知筑采用雙層玻璃技
識儲備,挑戰(zhàn)一個棘手的任務(wù)。術(shù)來保溫隔熱的。
1.提出任務(wù)。
學??萍紕?chuàng)新大賽今年的賽題是
“運用所學知識建造一個節(jié)能小屋”。[設(shè)計意圖:通過
要求是:小屋的長、寬、高分別為識別問題與任
21厘米、21厘米、21厘米,南北朝向,務(wù),有助于學生
(三)提出南北都有窗戶,墻的厚度不超過2厘米。清楚而準確地設(shè)
任務(wù),明確需在兩周內(nèi)完成。采用冷水升溫控制程計工作目標,規(guī)
問題度檢測節(jié)能效果。劃工程進度,同
2.明確問題,預期成果。時厘清工程任務(wù)
(1)這是一個不同于我們以往學的制約因素與任
習內(nèi)容的復雜任務(wù),要明確任務(wù)要求和務(wù)標準,據(jù)此提
需要解決的問題。出設(shè)計觀點。]
(2)請同學們把建造節(jié)能小屋的
任務(wù)、要求及需要解決的問題填寫在表學生填寫表格
格中。
(3)(出示PPT:測試方法)
我們做成的是一個小房子,這個房
子要能接受檢測。具體來說,就是模擬
夏天高溫天氣,水溫度上升越慢,節(jié)能
效果越好。
第二課時
二、前期研究
探究活動教師活動學生活動探究意圖
1.資料學習:低能耗建筑的節(jié)能
技術(shù)。
(1)節(jié)能建筑的設(shè)計非常復雜,
其中會運用很多新的材料、新的技術(shù)。[設(shè)計意圖:前期
讓我們來看看這一幢超低能耗示范樓學生小組討論,調(diào)查能為形成設(shè)
都運用了哪些節(jié)能技術(shù)。并完成記錄表。計觀點并對設(shè)計
(一)聚焦(2)這里有很多新技術(shù)。譬如:學生根據(jù)活動觀點進行批判性
圍護結(jié)構(gòu),太陽能集熱器……搜集相關(guān)資料,了解記錄展開交流。分析提供必要的
找準節(jié)能這些節(jié)能技術(shù)的節(jié)能方法,填寫表格。信息。在本項目
設(shè)計的著2.認識建筑的圍護結(jié)構(gòu)。中,就是要在開
眼點(1)如果我們對這些技術(shù)進行一始制造節(jié)能小屋
個分類,會發(fā)現(xiàn)它們都是針對在外墻、之前,引導學生
門窗、屋頂、地板等方面。這些地方都對建筑師已有的
是房屋的外圍結(jié)構(gòu)。學生討論。一些節(jié)能措施進
(2)討論:為什么會有這樣的特行調(diào)查與分析,
點呢?了解其已經(jīng)做過
(3)工程師研究了普通房屋的散的工作,從中獲
熱情況,發(fā)現(xiàn)熱量都是從屋頂、墻體、得啟發(fā)與靈感,
窗戶、門、地板這些地方散出去的。同時避免重復勞
(4)圍合建筑空間四周的墻體、動。]
門、窗等,能夠有效地抵御不利環(huán)境的
影響,建筑工程師稱為圍護結(jié)構(gòu)。房屋
與外部的熱量交換,絕大多數(shù)都是通過
圍護結(jié)構(gòu)進行的。
(5)這里說的是保溫性能,反映
的是冬季由室內(nèi)向室外的傳熱過程。隔
熱性能反映的是夏季由室外向室內(nèi)以
及室內(nèi)向室外的傳熱過程,道理是一樣
的,熱也是通過圍護結(jié)構(gòu)進到房屋內(nèi)。
(7)小結(jié):也就是說,房屋的保
溫隔熱,其實就是說圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔
熱,具體來說,就要在房屋的屋頂、墻
體、窗戶、門、地板的設(shè)計上做文章。
小結(jié):我們要做的事情就是針對圍
護結(jié)構(gòu)的各個組成部分進行節(jié)能設(shè)計。
1.從節(jié)能的角度分析房屋模型的學生討論。預設(shè):
問題。紙板的保溫隔熱效
(1)既然要在圍護結(jié)構(gòu)上做文章,接果不好。
下來我們就要進一步思考,屋頂怎么設(shè)窗戶少,采光不夠;
計,墻體怎么設(shè)計,窗戶怎么設(shè)計,等如果窗戶太多太大,
等。不僅要考慮美觀,關(guān)鍵要考慮怎么冬季保溫效果不好,
節(jié)能。夏季隔熱效果不好。
(出示兩個紙板“問題小屋”模型)西邊窗戶太大,容易
(2)從節(jié)能的角度評價這個房屋,看造成西曬。
(二)確定看存在哪些問題。屋檐太短,冬季陽光
設(shè)計點,謀2.確定設(shè)計點。可以更多地射進來,
劃前期研(1)就某一個部分來說,比如窗戶,但是夏季太曬。
究的思路你會從哪些方面來考慮它的設(shè)計呢?
(材料的選預設(shè):
擇,造型,位置、數(shù)量,等)(1)材料:可以指
(5)注意,這些東西都要組合在一起向下面的材料研究,
的
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