资源简介

课 时 教 案 A
主备人：CCC 审核组长：BBB
课题 STEM学习 节能小屋 课型 项目式学习
课 时 教 学 目 标 1.经历“节能小屋”从需求到建成的全过程，能够列举并说明STEM项目学习的大致流程。 2.能够梳理回顾已有知识，并将这些知识应用到问题情境中，对解决问题产生作用。 3.能够识别所要解决的问题，能够将各种想法汇集起来，运用一定的策略形成一个完整的建设方案。 4.能够基于测试结果进行评价反思，并联系前期研究、设计方案等环节，做出调整。
教 学 重 点 难 点 重点：经历STEM项目学习各环节；针对问题进行前期研究；形成节能小屋的
设计方案。
难点：确定节能小屋的设计方向；基于检测结果开展评价反思。
教 学 设 计 思 路 明确问题——前期调研——设计方案——选择材料——制作模型——测试评价
教 学 准 备 教师 课件
“问题小屋”模型、相关微课
学生 方格绘图纸、2B铅笔、题板、便签纸、纸板（或手工木板、KT板）、竹条（或桐木条）、太阳隔热膜、保温板（或棉花、泡沫板、海绵）、防晒隔热漆、纸板切割机（或儿童手工锯）、热熔胶枪、剪刀、刻刀、直尺、温度计（酒精温度计、热电偶温度计）、50mL烧杯、水。
课时板书 (场地) 设计
STEM学习 节能小屋 明确问题——前期调研——设计方案——选择材料——制作模型——测试评价
教 学 资 料 补 充
生物圈2号（Biosphere 2）是美国建于亚利桑那州图森市以北沙漠中的一座微型人工生态循环系统，为了与生物圈1号（地球本身）区分而得此名，它由美国前橄榄球运动员约翰·艾伦发起，是爱德华·P·巴斯及其他人员主持建造的人造封闭生态系统。并与几家财团联手出资，主要投资者为美国石油大王洛克菲勒委托空间生物圈风险投资公司承建，历时8年，几乎完全密封，占地12000平方米，容积达14600立方米，由80000根白漆钢梁和6000块玻璃组成，耗资1.5亿美元。建造地址为亚利桑那州图森市大沙漠。
课 时 教 案 B
教 师 主 导 与 学 生 主 体 活 动 设 计 二次备课
第一课时 一、了解需求，明确问题 谈话：同学们好！欢迎你来参加《节能小屋》这个项目的学习，看到这个课题，你可能会产生哪些问题呢？ 认识到建筑能耗越来越大，建筑节能成为迫切需求。 二、聚焦技术核心，梳理已有知识 1.了解工程师的思维特点，以及他们解决问题的办法。 （1）面对问题，人们都在努力想办法解决。但是不同人解决问题的思路和方法是不同的。在众多人中，工程师的思维方式很特别。他们是做出一个产品来解决问题。建筑工程师想，让建筑保持冬暖夏凉，但是无须空调和暖气，这不就大大地节能了吗？ （2）在这个项目中，我们要学着建筑工程师的思路来想问题、解决问题。 2.讨论绿建筑的关键技术：保温隔热。 （1）什么是保温隔热呢？ ①保温，就是使热量的散发传导速度减慢，使温度保持在一定的数值。就像我们冬天睡觉盖被子，虽然被子不会发热，但是它能使热量不向外散发。 ②隔热，就是限制或减弱物体之间进行传热，阻止热量进入。还是以被子为例，卖冷饮的商贩会用棉被盖住冰柜，减少冰柜和外界的热传递。 （2）怎么才能做到保温隔热呢？ ①除了盖棉被，我们以前学过哪些保温隔热的知识，可以用到绿建筑的设计上，实现保温隔热？②学生讨论。 三、提出任务，明确问题 1.提出任务。 学校科技创新大赛今年的赛题是“运用所学知识建造一个节能
教 师 主 导 与 学 生 主 体 活 动 设 计 二次备课
小屋”。 要求：小屋的长、宽、高分别为21厘米、21厘米、21 厘米，南北朝向，南北都有窗户，墙的厚度不超过2厘米。需在两周内完成。采用冷水升温控制程度检测节能效果。 2.明确问题，预期成果。 （1）这是一个不同于我们以往学习内容的复杂任务，要明确任务要求和需要解决的问题。 （2）请同学们把建造节能小屋的任务、要求及需要解决的问题填写在表格中。 （3）（出示PPT：测试方法）我们做成的是一个小房子，这个房子要能接受检测。具体来说，就是模拟夏天高温天气，水温度上升越慢，节能效果越好。 四、前期研究 1.资料学习：低能耗建筑的节能技术。 （1）节能建筑的设计非常复杂，其中会运用很多新的材料、新的技术。让我们来看看这一幢超低能耗示范楼都运用了哪些节能技术。 （2）这里有很多新技术。譬如：太阳能集热器……搜集相关资料，了解这些节能技术的节能方法，填写表格。 2.认识建筑的围护结构。 （1）如果我们对这些技术进行一个分类，会发现它们都是针对在外墙、门窗、屋顶、地板等方面。这些地方都是房屋的外围结构。（2）讨论：为什么会有这样的特点呢？ （3）工程师研究了普通房屋的散热情况，发现热量都是从屋顶、墙体、窗户、门、地板这些地方散出去的。 小结：也就是说，房屋的保温隔热，其实就是说围护结构的保温隔热，具体来说，就要在房屋的屋顶、墙体、窗户、门、地板的设计上做文章。 第二课时 一、确定设计点，谋划前期研究思路 1.从节能的角度分析房屋模型的问题。 （1）既然要在围护结构上做文章，接下来我们就要进一步思考，屋顶怎么设计，墙体怎么设计，窗户怎么设计，等等。不仅要考虑美观，关键要考虑怎么节能。 （出示两个纸板“问题小屋”模型） （2）从节能的角度评价这个房屋，看看存在哪些问题。 2.确定设计点。 （1）就某一个部分来说，比如窗户，你会从哪些方面来考虑它的设计呢？（材料的选择，造型，位置、数量，等） （2）注意，这些东西都要组合在一起的，所以还要考虑连接技术。 （3）综合起来看，我们可以用气泡图来确定设计点。 小结：选材，要考虑很多因素，可以用“矩阵决策法”这个策略帮助决策。 二、设计方案、制作改进 引导学生根据前期研究的结果进行方案设计 1.根据前期的研究，我们现在要集思广益，讨论节能小屋的设计方案了。 2.由于需要考虑的因素非常多，我们可以借助一个叫做“表格建构法”的策略来帮助我们谈论方案设计。 3.发给每个小组一块题板，上面有画好的表格。 强调：不管你怎么决定，问自己一句：“我用到的节能技术是什么？”一会儿我们来汇报。 （二）小组间交流想法，互评互议，形成最佳方案。 1.以小组为单位，结合“表格建构法”题板，汇报设计方案。 2.学生需要说清楚每一点上的想法是什么。教师注意挑战学生背后 的想法，或追问：“你这里的节能技术是？”或小结：“你这里的节能技术是……”。 3.将学生所运用的节能技术，用便签纸写好，贴在表格上。 （三）根据设计方案画出设计图。 1.谈话：在制作节能小屋之前，我们必须先画出设计图。对于建筑工程师来说，画设计图是制造建筑非常重要的环节，也是一项非常专业的工作。我们达不到那样的专业要求，我们画的是简单的“设计示意图”。 2.画设计示意图是一个把头脑中的想法表现在图纸上的过程。示意图包括三个部分： 立体草图就是节能小屋整体造型是什么样的；正视图从正面看小屋是什么样的；左视图从左边看小屋是什么样的； （6）讨论：屋檐怎么设计，有想法了吗？ （7）小结：我们可以给房屋加装屋檐，并且可以调节屋檐的长度，满足要求。 （四）按照设计方案制作节能小屋。 1.接下来我们要按照设计方案，制作节能小屋。制作的过程三个人要分好工，合作好。 2.发给学生“建造过程问题调整单”题板。要求：在建造过程中发现问题，应及时作出调整，并明确为什么这样调整。 三、测试与评价反思 （一）检测节能小屋的节能效果 1.介绍节能小屋的检测方法 2.发给学生“节能小屋节能效果监测数据记录表”题板。 （二）反思评价 谈话：根据节能小屋节能效果的检测情况，我们可以对节能小屋整个设计和制作过程进行一个回顾、反思。可以从三个面进行。
课 时 教 案 C
作 业 设 计
一、基础作业（全体必做） 1.填空题 （1）节能小屋设计的核心是减少能源消耗、充分利用自然能源。 （2）生活中常见的清洁能源有_______、_______、_______。 （3）想要房屋冬暖夏凉，可以利用保温、采光、通风、遮阳等设计。 2.判断 （1）增加窗户面积、朝南开窗可以充分利用太阳能。（ ） （2）墙体加厚、使用保温材料可以减少热量流失。（ ） （3）节能小屋不需要考虑通风。（ ） 二、提升作业（选做） 1.对比思考:冬天冷、夏天热的普通房屋，存在哪些能源浪费问题？ 2.观察自己家房屋，找出2 个不节能的地方，并写出对应的节能改进方法。
教 学 反 思

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