2022新蘇教版六年級下冊科學(xué)《STEM學(xué)習(xí)：節(jié)能小屋》教學(xué)設(shè)計

蘇教版六年級下冊科學(xué)《STEM學(xué)習(xí)：節(jié)能小屋》教學(xué)設(shè)計

【課標(biāo)落實】

1.本次STEM項目學(xué)習(xí)通過閱讀、實驗、設(shè)計、制作、展示等活動，落實《課程標(biāo)準(zhǔn)》

高年段的課程目標(biāo)。

科學(xué)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(xué)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(xué)技術(shù)推動著人類社會的發(fā)展和文明進(jìn)程。

科學(xué)探究：

能基于所學(xué)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(xué)的知識，運用分析、比較、推理、概括等方法得出科學(xué)探究的結(jié)論，判斷結(jié)

論與假設(shè)是否一致。

能基于所學(xué)的知識，采用不同的表述方式，如科學(xué)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(xué)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(jìn)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(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境：

了解科學(xué)技術(shù)可以減少自然災(zāi)害對人類生活的影響；了解在科學(xué)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(xué)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(rèn)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(fù)面的影響，自覺采取行動，保護(hù)環(huán)境。

2.本單元學(xué)習(xí)內(nèi)容基于《課程標(biāo)準(zhǔn)》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(dá)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(jìn)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(yù)想使用效果。

從經(jīng)濟(jì)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(jìn)和完善建議。

【教材分析】

“節(jié)能小屋”屬于STEM項目學(xué)習(xí)單元。它倡導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式，以項目學(xué)習(xí)、問題解決

為導(dǎo)向，將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)有機(jī)地融為一體，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與綜合素

養(yǎng)。本單元重在引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷STEM項目學(xué)習(xí)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(xué)生解決問題的能力。整個STEM學(xué)習(xí)過程通過學(xué)生所做的“工程筆記”串聯(lián)起

來。

本次項目學(xué)習(xí)依照工程實踐的流程開展活動，具體細(xì)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(jìn)、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(xué)生明確這個任務(wù)的具體要求

及需要解決的問題。接著進(jìn)入前期研究環(huán)節(jié)，采用多種方法回顧以往科學(xué)課的相關(guān)學(xué)習(xí)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(xué)生進(jìn)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(xué)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(xué)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(jìn)行

回顧反思。整個項目學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)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(xué)生的技術(shù)與工程素養(yǎng)。

【學(xué)情分析】

學(xué)生通過低、中年段的《專項學(xué)習(xí)》，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(xué)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(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷STEM項目學(xué)習(xí)的全過程，提高在真實情境下解決問題的能力。

在實際教學(xué)中，有些學(xué)生認(rèn)識不到化石能源的消耗是個問題，認(rèn)為是一件“天經(jīng)地義”

的事情；也有部分學(xué)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(xué)生的居家生活，通過教學(xué)對話，把學(xué)生的認(rèn)識提上去，意識調(diào)出來，想法說

出來,

“節(jié)能小屋”讓學(xué)生在模仿工程師的工作方式中學(xué)習(xí)，其本質(zhì)還是學(xué)習(xí)，通過對已有科

學(xué)知識的運用和遷移，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)科學(xué)大概念，提升實踐能力。因此，教師不能過度糾結(jié)

于學(xué)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(xué)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(xué)生

實際而刻意拔高要求，強(qiáng)行灌輸知識點、訓(xùn)練技能點的情況。

【教學(xué)目標(biāo)】

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(xué)習(xí)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(jìn)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(xué)重點】

經(jīng)歷STEM項目學(xué)習(xí)各環(huán)節(jié)；針對問題進(jìn)行前期研究；形成節(jié)能小屋的設(shè)計方案。

【教學(xué)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(xué)準(zhǔn)備】

教師材料：“問題小屋”模型、PPT課件、相關(guān)視頻。

學(xué)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(jī)

（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(xué)時間】

4課時

【教學(xué)過程設(shè)計】

第一課時

一、了解需求，明確問題

（-）導(dǎo)入：分析現(xiàn)狀，揭示需求

1.引入課題。

談話：同學(xué)們好！歡迎你來參加《節(jié)能小屋》這個項目的學(xué)習(xí)，看到這個課題，你可能

會產(chǎn)生哪些問題呢？

預(yù)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(qiáng)調(diào)：要想解決這些問題，還得從“能”這個字說起。

2.認(rèn)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(dāng)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(dá)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(jī)、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(hù)，是文化生活的場所；它們

是現(xiàn)代化城市的“地標(biāo)”；它們被譽(yù)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(rèn)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(rèn)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(rèn)識到問題有多嚴(yán)重。

(2)說生活。

①遠(yuǎn)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(dá)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(jìn)行有效鏈接，使得學(xué)生產(chǎn)生參與工程設(shè)計的同理心與社會認(rèn)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(dǎo)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(xué)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(rèn)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(dǎo)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(jìn)行傳熱，阻止熱

量進(jìn)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(xué)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(dǎo)熱性實驗，知道物體導(dǎo)熱性能有的好有的差。這一點提醒我們選擇導(dǎo)

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(jìn)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(xué)、科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的概念來系統(tǒng)地解決復(fù)雜問題，為學(xué)

習(xí)者提供了一種解釋概念的良好背景環(huán)境。而學(xué)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(xué)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(xué)知識建造一個節(jié)能小屋)

學(xué)?？萍紕?chuàng)新大賽今年的賽題是“運用所學(xué)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(yù)期成果。

(1)這是一個不同于我們以往學(xué)習(xí)內(nèi)容的復(fù)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(xué)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(xué)生清楚而準(zhǔn)確地設(shè)計工作目標(biāo)，規(guī)劃工程

進(jìn)度，同時厘清工程任務(wù)的制約因素與任務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)此提出設(shè)計觀點。］

第二課時

二、前期研究

（一）聚焦圍護(hù)結(jié)構(gòu)，找準(zhǔn)節(jié)能設(shè)計的著眼點

1.資料學(xué)習(xí)：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(fù)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(xué)生小組討論，并完成記錄表。

（4）就活動記錄展開交流。

2.認(rèn)識建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

（1）如果我們對這些技術(shù)進(jìn)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(jìn)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(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)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(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)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(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)的各個組成部分進(jìn)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(jìn)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(dǎo)學(xué)生對建筑師已有的一些節(jié)能措施進(jìn)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(fù)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(hù)結(jié)構(gòu)上做文章，接下來我們就要進(jìn)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(yù)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(jìn)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(jìn)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(dá)不到節(jié)能要求；

?強(qiáng)度：強(qiáng)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(fù)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(jìn)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(qiáng)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(xì)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(fēng)、圍護(hù))然而窗戶又是最容易造成熱量進(jìn)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(yù)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(bǔ)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(jìn)窗戶設(shè)計有什么啟發(fā)？

預(yù)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(jìn)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(fēng)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(xué)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(yù)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(jìn)房間；冬天冷，我們希望陽光長時間照進(jìn)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(xué)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(qiáng)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?zāi)M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(yù)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(yù)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(dǎo)學(xué)生結(jié)合“保溫節(jié)能”這兩個因素進(jìn)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(hù)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(jìn)

(-)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)前期研究的結(jié)果進(jìn)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(xué)生小組討論并填寫。

強(qiáng)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(biāo)出可以用貼標(biāo)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(xué)生需要說清楚每一點上的想法是什么。教師注意挑戰(zhàn)學(xué)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(yù)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(xué)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(xué)生根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(dá)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(biāo)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(xué)生方格繪圖紙，學(xué)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(xué)生

的能力水平，尚不能精準(zhǔn)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(xué)生還可以嘗試?yán)L制俯視圖與左視

圖，圖上標(biāo)注物體的大概尺寸及文字信息，這種形象的表達(dá)能夠幫助學(xué)生簡化頭腦中復(fù)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(xué)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(xué)生制作節(jié)能小屋。

［設(shè)計意圖：學(xué)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(jìn)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(xué)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(xué)生會優(yōu)化他們的設(shè)計方案。這個過程要求學(xué)生對

照問題標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)，對結(jié)果進(jìn)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(jìn)

行一個回顧、反思?？梢詮娜齻€面進(jìn)行。

1.對標(biāo)找差。對照標(biāo)準(zhǔn)，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(xué)生“節(jié)能小屋驗收檢查單”題板，學(xué)生以小組為單位進(jìn)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(jìn)行對比。

（2）指出自己的設(shè)計哪里好，哪里還有待改進(jìn)。

3.細(xì)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(jìn)行對比分析。

（2）指出本組在哪些地方進(jìn)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(jī)會再做一次，可能會做哪些調(diào)整。

［設(shè)計意圖：學(xué)生在比較自己的預(yù)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(jìn)行批判性思考，這是STEM項目中最關(guān)鍵的一個部分，當(dāng)學(xué)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?？墒乾F(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(yuǎn)。你覺得原因是什么呢？

預(yù)設(shè)：技術(shù)門檻太高；價格昂貴；工藝復(fù)雜……

2.專家預(yù)測綠色建筑設(shè)計發(fā)展五大趨勢，談?wù)勀愕目捶兀?/p>

預(yù)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(jìn)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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)環(huán)）

了解需求、明確問題、前期研究、設(shè)計方案、制作改進(jìn)、評價反思

3.策略再認(rèn)

（1）在研究的過程中，我們用到了很多知識，有科學(xué)課上學(xué)到的，有數(shù)學(xué)課上的學(xué)到的，

有美術(shù)課上學(xué)到的，這些知識都派上用場。這說明，各個學(xué)科學(xué)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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)都是很管用的。

4.學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)到此結(jié)束，再見！

STEM學(xué)習(xí)《節(jié)能小屋》

【課標(biāo)落實】

1.本次STEM項目學(xué)習(xí)通過閱讀、實驗、設(shè)計、制作、展示等活動，落實《課程標(biāo)準(zhǔn)》

高年段的課程目標(biāo)。

科學(xué)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(xué)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(xué)技術(shù)推動著人類社會的發(fā)展和文明進(jìn)程。

科學(xué)探究：

能基于所學(xué)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(xué)的知識，運用分析、比較、推理、概括等方法得出科學(xué)探究的結(jié)論，判斷結(jié)

論與假設(shè)是否一致。

能基于所學(xué)的知識，采用不同的表述方式，如科學(xué)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(xué)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(jìn)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(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境：

了解科學(xué)技術(shù)可以減少自然災(zāi)害對人類生活的影響；了解在科學(xué)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(xué)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(rèn)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(fù)面的影響，自覺采取行動，保護(hù)環(huán)境。

2.本單元學(xué)習(xí)內(nèi)容基于《課程標(biāo)準(zhǔn)》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(dá)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(jìn)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(yù)想使用效果。

從經(jīng)濟(jì)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(jìn)和完善建議。

【教材分析】

“節(jié)能小屋"屬于STEM項目學(xué)習(xí)單元。它倡導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式，以項目學(xué)習(xí)、問題解決

為導(dǎo)向，將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)有機(jī)地融為一體，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與綜合素

養(yǎng)。本單元重在引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷STEM項目學(xué)習(xí)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(xué)生解決問題的能力。整個STEM學(xué)習(xí)過程通過學(xué)生所做的“工程筆記”串聯(lián)起

來。

本次項目學(xué)習(xí)依照工程實踐的流程開展活動，具體細(xì)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(jìn)、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(xué)生明確這個任務(wù)的具體要求

及需要解決的問題。接著進(jìn)入前期研究環(huán)節(jié)，采用多種方法回顧以往科學(xué)課的相關(guān)學(xué)習(xí)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(xué)生進(jìn)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(xué)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(xué)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(jìn)行

回顧反思。整個項目學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)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(xué)生的技術(shù)與工程素養(yǎng)。

【學(xué)情分析】

學(xué)生通過低、中年段的《專項學(xué)習(xí)》，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(xué)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(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷STEM項目學(xué)習(xí)的全過程，提高在真實情境下解決問題的能力。

在實際教學(xué)中，有些學(xué)生認(rèn)識不到化石能源的消耗是個問題，認(rèn)為是一件“天經(jīng)地義”

的事情；也有部分學(xué)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(xué)生的居家生活，通過教學(xué)對話，把學(xué)生的認(rèn)識提上去，意識調(diào)出來，想法說

出來，

“節(jié)能小屋”讓學(xué)生在模仿工程師的工作方式中學(xué)習(xí)，其本質(zhì)還是學(xué)習(xí)，通過對已有科

學(xué)知識的運用和遷移，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)科學(xué)大概念，提升實踐能力。因此，教師不能過度糾結(jié)

于學(xué)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(xué)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(xué)生

實際而刻意拔高要求，強(qiáng)行灌輸知識點、訓(xùn)練技能點的情況。

【教學(xué)目標(biāo)】

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(xué)習(xí)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(jìn)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(xué)重點】

經(jīng)歷STEM項目學(xué)習(xí)各環(huán)節(jié)；針對問題進(jìn)行前期研究；形成節(jié)能小屋的設(shè)計方案。

【教學(xué)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(xué)準(zhǔn)備】

教師材料：“問題小屋”模型、PPT課件、相關(guān)視頻。

學(xué)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(jī)

（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(xué)時間】

4課時

【教學(xué)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(xué)生活動探究意圖

1.引入課題。

談話：同學(xué)們好！歡迎你來參加《節(jié)預(yù)設(shè)：什么是節(jié)

能小屋》這個項目的學(xué)習(xí)，看到這個課能？為什么要節(jié)

(一)導(dǎo)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(qiáng)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(rèn)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(dāng)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(dá)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(jī)、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(hù)，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(biāo)”；它們被譽(yù)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(jìn)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(xué)生產(chǎn)生參與工

能不斷豐富，建筑對認(rèn)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(rèn)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(rèn)識到建筑能耗越來越大，建

筑節(jié)能成為迫切需求。預(yù)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(dá)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(xué)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(xué)、

核心技術(shù)，切地將這些建筑稱為“綠建筑”?？茖W(xué)和技術(shù)領(lǐng)域

梳理已有(4)綠建筑所倡導(dǎo)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(fù)雜問題，

源”“最少地影響外界環(huán)境工為學(xué)習(xí)者提供了

(6)在這個項目中，我們要學(xué)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(xué)生討論。預(yù)而學(xué)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(rèn)學(xué)生討論。預(yù)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(xué)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)熱性能差的

進(jìn)行傳熱，阻止熱量進(jìn)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(xué)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?？梢酝ㄟ^

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(jìn)屋內(nèi)一些，夏

物體導(dǎo)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(xué)?？萍紕?chuàng)新大賽今年的賽題是

“運用所學(xué)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(xué)生

（三）提出南北都有窗戶，墻的厚度不超過2厘米。清楚而準(zhǔn)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(biāo)，規(guī)

問題度檢測節(jié)能效果。劃工程進(jìn)度，同

2.明確問題，預(yù)期成果。時厘清工程任務(wù)

（1）這是一個不同于我們以往學(xué)的制約因素與任

習(xí)內(nèi)容的復(fù)雜任務(wù)，要明確任務(wù)要求和務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)此提

需要解決的問題。出設(shè)計觀點。］

（2）請同學(xué)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(xué)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(xué)生活動探究意圖

1.資料學(xué)習(xí)：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(fù)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(xué)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(xué)生根據(jù)活動觀點進(jìn)行批判性

圍護(hù)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(zhǔn)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(rèn)識建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。中，就是要在開

眼點（1）如果我們對這些技術(shù)進(jìn)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(dǎo)學(xué)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(xué)生討論。一些節(jié)能措施進(jìn)

（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(fù)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(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)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(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)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(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)的各個組成部分進(jìn)行節(jié)能設(shè)計。

1.從節(jié)能的角度分析房屋模型的學(xué)生討論。預(yù)設(shè)：

問題。紙板的保溫隔熱效

（1）既然要在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上做文章，接果不好。

下來我們就要進(jìn)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?？梢愿嗟厣溥M(jìn)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(yù)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