STEM學(xué)習(xí)《節(jié)能小屋》教學(xué)設(shè)計(jì)【課標(biāo)落實(shí)】.本次STEM工程學(xué)習(xí)通過閱讀'實(shí)瞼、設(shè)計(jì)、制作、展示等活動(dòng)，落實(shí)《課程標(biāo)準(zhǔn)》高年段的課程目標(biāo)。.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?！窘滩姆治觥俊肮?jié)能小屋”屬于STEM工程學(xué)習(xí)單元。它倡導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式，以工程學(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工程學(xué)習(xí)的過程，讓高階思維在真實(shí)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(gè)STEM學(xué)習(xí)過程通過學(xué)生所做的“工程筆記”串聯(lián)起來。本次工程學(xué)習(xí)依照工程實(shí)踐的流程開展活動(dòng)，具體細(xì)化為六個(gè)環(huán)節(jié)：了解需求、明確問題、前期研究、設(shè)計(jì)方案、制作改進(jìn)'評(píng)價(jià)反思。教材首先揭示現(xiàn)實(shí)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(gè)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(yùn)用查閱資料、實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，這是后續(xù)設(shè)計(jì)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(jì)、討論交流形成最正確方案'畫出設(shè)計(jì)示意圖。隨后讓學(xué)生依據(jù)各自的設(shè)計(jì)方案，選擇合適的材料和工具制作實(shí)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(gè)設(shè)計(jì)和制作過程進(jìn)行回顧反思。整個(gè)工程學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)完整的工程實(shí)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(xiàng)學(xué)習(xí)》，已經(jīng)在模仿工程師的工作，嘗試設(shè)計(jì)并制作物品。五年級(jí)下冊的“立體小菜園”工程是學(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工程學(xué)習(xí)的全過程，提高在真實(shí)情境下解決問題的能力。在實(shí)際教學(xué)中，有些學(xué)生認(rèn)識(shí)不到化石能源的消耗是個(gè)問題，認(rèn)為是一件“天量進(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(jì)要考慮一天中太陽位置的變化。(4)演示實(shí)驗(yàn)：一天中太陽的移動(dòng)①討論：白天太陽的移動(dòng)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(shí)候最高，早晚低。②知識(shí)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(jì)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(huì)大量、長時(shí)間照進(jìn)屋內(nèi)。特別是下午，如果西邊窗戶太大，就會(huì)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。.測試屋檐設(shè)計(jì)對陽光入射量的控制效果。(1)前面同學(xué)們提到，這個(gè)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(shí)間照進(jìn)房間。怎么才能做到呢？屋檐應(yīng)該怎么設(shè)計(jì)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(shí),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(diǎn)的變化，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M冬天和夏天陽光照射房屋的情況。演示實(shí)驗(yàn)：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(jì)，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。.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?yàn)閴w'門窗'屋頂，各個(gè)局部的密封性都要很好。(2)你們用過的連接技術(shù)有哪些？在這個(gè)工程上有什么選擇嗎？(熱熔膠槍)［設(shè)計(jì)意圖：工程設(shè)計(jì)可以借助模型，來預(yù)測所考慮到的不同解決途徑在實(shí)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(gè)因素進(jìn)行分析，通過實(shí)驗(yàn)演示，調(diào)動(dòng)生活經(jīng)驗(yàn)，識(shí)別出切實(shí)可行的設(shè)計(jì)點(diǎn)。］本課總結(jié)：前期研究的意義和成果.究竟選擇什么材料'造型'數(shù)量來實(shí)現(xiàn)節(jié)能，要建立在研究的基礎(chǔ)上。對于一個(gè)工程來說，這都叫做前期研究。.經(jīng)過前期研究，我們在房屋圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，形成自己初步的想法。第三課時(shí)三、設(shè)計(jì)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(jì).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(jì)方案了。.(出示表格：“節(jié)能小屋設(shè)計(jì)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(gè)叫做“表格建構(gòu)法”的策略來幫助我們談?wù)摲桨冈O(shè)計(jì)。.發(fā)給每個(gè)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(huì)兒我們來匯報(bào)。(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(píng)互議，形成最正確方案。.以小組為單位，結(jié)合“表格建構(gòu)法”題板，匯報(bào)設(shè)計(jì)方案。.學(xué)生需要說清楚每一點(diǎn)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)II：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(yùn)用的節(jié)能技術(shù)，用便簽紙寫好，貼在表格上。［設(shè)計(jì)意圖：工程設(shè)計(jì)不是提出單一的正確答案，而是在幾個(gè)可能的答案中識(shí)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(shí)可行的選項(xiàng)排序，就每個(gè)設(shè)計(jì)的不同優(yōu)勢和缺點(diǎn)進(jìn)行批判性的評(píng)估，有助于他們刪選出最正確方案。］(三)根據(jù)設(shè)計(jì)方案畫出設(shè)計(jì)圖。.談話：在制作節(jié)能小屋之前，我們必須先畫出設(shè)計(jì)圖。對于建筑工程師來說，畫設(shè)計(jì)圖是制造建筑非常重要的環(huán)節(jié)，也是一項(xiàng)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(jì)示意圖”。.(出示PPT：設(shè)計(jì)示意圖)(1)畫設(shè)計(jì)示意圖是一個(gè)把頭腦中的想法表現(xiàn)在圖紙上的過程。示意圖包括三個(gè)局部：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(shí)候裁切用料。.發(fā)給學(xué)生方格繪圖紙，學(xué)生繪制設(shè)計(jì)示意圖。［設(shè)計(jì)意圖：對于工程師來說，繪制設(shè)計(jì)對象是一項(xiàng)非常重要的專業(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(jí)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(jì)思路。］.接下來我們要按照設(shè)計(jì)方案，制作節(jié)能小屋。制作的過程三個(gè)人要分好工，合作好。.(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(shí)作出調(diào)整，并明確為什么這樣調(diào)整。.學(xué)生制作節(jié)能小屋。［設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙建立相應(yīng)的實(shí)物模型，在制作制作過程中發(fā)現(xiàn)作品的缺陷或優(yōu)點(diǎn)，論證設(shè)計(jì)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(shí)、測試與評(píng)價(jià)反思(-)介紹節(jié)能小屋的檢測方法.小屋按照“坐北朝南”的方位放置好。.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日干三raJ/HIlXXIO.取50ml量杯裝40ml自來水，用普通酒精溫度計(jì)測得初始溫度；熱電偶溫度計(jì)測得杯壁初始溫度。.以15分鐘為單位時(shí)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.(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。.實(shí)際測量。［設(shè)計(jì)意圖：基于測試的結(jié)果，學(xué)生會(huì)優(yōu)化他們的設(shè)計(jì)方案。這個(gè)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(píng)價(jià)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(gè)設(shè)計(jì)和制作過程進(jìn)行一個(gè)回顧、反思?？梢詮娜齻€(gè)面進(jìn)行。.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(yàn)收檢查單)發(fā)給學(xué)生“節(jié)能小屋驗(yàn)收檢查單”題板，學(xué)生以小組為單位進(jìn)行填寫。.結(jié)果與設(shè)計(jì)比擬。(1)將“節(jié)能小屋瞼收檢查單”和“節(jié)能小屋設(shè)計(jì)方案表格建構(gòu)法”進(jìn)行比照。(2)指出自己的設(shè)計(jì)哪里好，哪里還有待改進(jìn)。.細(xì)說調(diào)整。(1)將“節(jié)能小屋設(shè)計(jì)方案表格建構(gòu)法”“建造過程問題調(diào)整單”“節(jié)能小屋驗(yàn)收檢查單”三塊題板進(jìn)行比照分析。(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(huì)再做一次，可能會(huì)做哪些調(diào)整。［設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在比擬自己的預(yù)測和實(shí)際的測試結(jié)果后，應(yīng)對自己的設(shè)計(jì)長處和缺陷進(jìn)行批判性思考，這是STEM工程中最關(guān)鍵的一個(gè)局部，當(dāng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)源于自己的獨(dú)特經(jīng)歷時(shí)，他們的理解程度會(huì)得到一個(gè)很大的提高。］(三)對綠色建筑的開展趨勢作出判斷.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(gè)重要方面?？墒乾F(xiàn)在它們并沒有得到廣泛運(yùn)用，或者說離廣泛運(yùn)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(jià)格昂貴；工藝復(fù)雜…….專家預(yù)測綠色建筑設(shè)計(jì)開展五大趨勢，談?wù)勀愕目捶?？預(yù)設(shè)：可持續(xù)建筑材料受重用；空氣對流設(shè)計(jì)成為重點(diǎn)；零能耗技術(shù)運(yùn)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…….任務(wù)回顧我們用了近兩周的時(shí)間完成了《節(jié)能小屋》這個(gè)工程，大家收獲多多。.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：工程學(xué)習(xí)環(huán))了解需求'明確問題、前期研究'設(shè)計(jì)方案'制作改進(jìn)、評(píng)價(jià)反思.策略再認(rèn)(1)在研究的過程中，我們用到了很多知識(shí)，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(shí)都派上用場。這說明，各個(gè)學(xué)科學(xué)到的知識(shí)在解決實(shí)際問題的時(shí)候都是很管用的，而且它們?nèi)诤显谝黄鸢l(fā)揮作用O(2)我們還學(xué)習(xí)了一些管用的策略——譬如在做前期研究的時(shí)候，我們用了“設(shè)計(jì)點(diǎn)氣泡圖”來確定涉及點(diǎn)；在選擇墻體材料的時(shí)候我們用了“矩陣決策法”；在討論設(shè)計(jì)方案的時(shí)候我們要了“表格建構(gòu)法”；在制作節(jié)能小屋時(shí)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工程學(xué)習(xí)都是很管用的。.學(xué)習(xí)展望在這個(gè)工程中，我們做了一個(gè)節(jié)能小屋，但是我們是以江蘇為情境，重點(diǎn)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。.《節(jié)能小屋》工程學(xué)習(xí)到此結(jié)束，再見！教學(xué)反思：成功之處：1、本節(jié)課運(yùn)用多媒體網(wǎng)絡(luò)組織教學(xué)，可以較好地實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與學(xué)科的整合。使用過程中，讓學(xué)生興奮起來，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮教師的教育引導(dǎo)作用，創(chuàng)造一個(gè)可以使學(xué)生積極參與的場景。2、充分發(fā)揮課堂教學(xué)的優(yōu)勢，交流、討論，既讓學(xué)生進(jìn)行自主獨(dú)立學(xué)習(xí)，也為學(xué)生提供交流與協(xié)作的空間：學(xué)生在教師組織和引導(dǎo)下，分組討論和交流。3、在學(xué)習(xí)群體中，思維和智慧可以共享，從而使學(xué)生互相促進(jìn)，共同提高，真正使學(xué)生能夠自主開展學(xué)習(xí)，表達(dá)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性。4、培育學(xué)生的創(chuàng)新能力和學(xué)習(xí)能力，自主構(gòu)建知識(shí)體系。在這節(jié)課里，通過學(xué)生探究'課堂分組和全班討論，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，課堂氣氛活躍。缺乏之處：學(xué)生活動(dòng)的參與率還是較低，只有少數(shù)的同學(xué)能夠積極的參與到師生的互動(dòng)來,較多的學(xué)生缺少師生互動(dòng)。教師的指導(dǎo)和講解太多，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)時(shí)間還是太少。觀看視頻時(shí)學(xué)生的注意力集中在內(nèi)容上，對問題的關(guān)注不夠。需要教師多多努力改進(jìn)指導(dǎo)。經(jīng)地義”的事情；也有局部學(xué)生有一點(diǎn)這樣的意識(shí)了，可要想把它說清楚，還是有點(diǎn)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(shí)提上去，意識(shí)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(shí)的運(yùn)用和遷移，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)科學(xué)大概念，提升實(shí)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(dòng)技術(shù)課。受限于小學(xué)生的實(shí)際情況，他們的知識(shí)和能力都有所欠缺,如果過分追求物化成果，可能會(huì)出現(xiàn)無視學(xué)生實(shí)際而刻意拔高要求，強(qiáng)行灌輸知識(shí)點(diǎn)'訓(xùn)練技能點(diǎn)的情況?！窘虒W(xué)目標(biāo)】.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工程學(xué)習(xí)的大致流程。.能夠梳理回顧已有知識(shí)，并將這些知識(shí)應(yīng)用到問題情境中，對解決問題產(chǎn)生作用。.能夠識(shí)別所要解決的問題，能夠?qū)⒏鞣N想法匯集起來，運(yùn)用一定的策略形成一個(gè)完整的建設(shè)方案。.能夠基于測試結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)反思，并聯(lián)系前期研究、設(shè)計(jì)方案等環(huán)節(jié)，做出調(diào)整?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】經(jīng)歷STEM工程學(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(jì)方案。【教學(xué)難點(diǎn)】確定節(jié)能小屋的設(shè)計(jì)方向；在每個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)上做出決策；基于檢測結(jié)果開展評(píng)價(jià)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(jì)（酒精溫度計(jì)'熱電偶溫度計(jì)）'50mL燒杯'水。【教學(xué)時(shí)間】4課時(shí)【教學(xué)過程設(shè)計(jì)】第一課時(shí)一、了解需求，明確問題(一)導(dǎo)入：分析現(xiàn)狀，揭示需求.引入課題。談話：同學(xué)們好！歡迎你來參加《節(jié)能小屋》這個(gè)工程的學(xué)習(xí)，看到這個(gè)課題，你可能會(huì)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(gè)字說起。.認(rèn)識(shí)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(huì)快速開展，化石能源的消耗及其帶來的環(huán)境污染，正成為一個(gè)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(huì)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(gè)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(shí)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。.認(rèn)識(shí)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(shí)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(shí)需要加濕，潮濕時(shí)需要抽濕，而這些往往都需要消耗能源才能實(shí)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(gè)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(huì)能耗的比例)其中絕大局部是采暖和空調(diào)的能耗。在整個(gè)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(huì)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(huì)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(jì)意圖：教師結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活，給出真實(shí)數(shù)據(jù)，用圖文并茂的方式，將節(jié)能與真實(shí)社會(huì)需求進(jìn)行有效鏈接，使得學(xué)生產(chǎn)生參與工程設(shè)計(jì)的同理心與社會(huì)認(rèn)同感。］(-)聚焦核心技術(shù)，梳理已有知識(shí)了解工程師的思維特點(diǎn)，以及他們解決問題的方法。(1)面對問題，人們都在努力想方法解決。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(gè)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(jì)出無須空調(diào)和暖氣也能保持冬暖夏涼的建筑，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(gè)工程中，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(gè)特點(diǎn)，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(huì)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(huì)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(shí)，可以用到綠建筑的設(shè)計(jì)上，實(shí)現(xiàn)保溫隔熱？②(出示PPT：保溫隔熱知識(shí)點(diǎn)回顧，逐一點(diǎn)擊)討論：?黑色物體吸熱效果好。受這一點(diǎn)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(shí)驗(yàn)，知道物體導(dǎo)熱性能有的好有的差。這一點(diǎn)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(shí)點(diǎn)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(shí)儲(chǔ)藏，挑戰(zhàn)一個(gè)棘手的任務(wù)。［設(shè)計(jì)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(dòng)頭腦中已儲(chǔ)藏的“保溫隔熱”知識(shí)，更這有助于學(xué)生充滿動(dòng)力地參與對概念的理解與運(yùn)用。］（三）提出任務(wù)，明確問題1.提出任務(wù)。（出示PPT：運(yùn)用所學(xué)知識(shí)建造一個(gè)節(jié)能小屋）學(xué)?？萍紕?chuàng)新大賽今年的賽題是“運(yùn)用所學(xué)知識(shí)建造一個(gè)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(gè)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(dòng)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(gè)小房子，這個(gè)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(jì)意圖：通過識(shí)別問題與任務(wù)，有助于學(xué)生清楚而準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)工作目標(biāo),規(guī)劃工程進(jìn)度，同時(shí)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(jì)觀點(diǎn)。］第二課時(shí)二、前期研究（-）聚焦圍護(hù)結(jié)構(gòu)，找準(zhǔn)節(jié)能設(shè)計(jì)的著眼點(diǎn).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(jì)非常復(fù)雜，其中會(huì)運(yùn)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(yùn)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……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(dòng)記錄2)學(xué)生小組討論，并完成記錄表。(4)就活動(dòng)記錄展開交流。.認(rèn)識(shí)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(gè)分類，會(huì)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(huì)有這樣的特點(diǎn)呢？(3)(出示PPT：房屋散熱情況動(dòng)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(dòng)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(gè)專門的名字——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(shí)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(jì)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(gè)組成局部進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。［設(shè)計(jì)意圖：前期調(diào)查能為形成設(shè)計(jì)觀點(diǎn)并對設(shè)計(jì)觀點(diǎn)進(jìn)行批判性分析提供必要的信息。在本工程中，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(shí)防止重復(fù)勞動(dòng)。］(-)確定設(shè)計(jì)點(diǎn)，謀劃前期研究的思路.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(jì)，墻體怎么設(shè)計(jì)，窗戶怎么設(shè)計(jì)，等等。不僅要考慮美觀，關(guān)鍵要考慮怎么-H-A匕"P目匕o(出示兩個(gè)紙板“問題小屋”模型：一個(gè)單面開單門、單窗，不裝玻璃，不裝門，屋檐短；一個(gè)四周全開窗，不裝玻璃。)(2)從節(jié)能的角度評(píng)價(jià)這個(gè)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。.確定設(shè)計(jì)點(diǎn)。(1)就某一個(gè)局部來說，比方窗戶，你會(huì)從哪些方面來考慮它的設(shè)計(jì)呢？(材料的選擇，造型，位置、數(shù)量等)