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

蘇教版小學(xué)科學(xué)六年級下冊STEM蘇教版小學(xué)科學(xué)六年級下冊STEMPAGE10STEM學(xué)習(xí)《節(jié)能小屋》【課標(biāo)落實】1．STEM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?？茖W(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(yùn)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?？茖W(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．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８鶕?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)。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?！窘滩姆治觥俊肮?jié)能小屋”屬于STEM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STEMSTEM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)的具體要求運(yùn)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)?！緦W(xué)情分析】五年級下冊的“立體小菜園”項目是學(xué)生開展STEMSTEM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(yùn)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?！窘虒W(xué)目標(biāo)】STEM程。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。能夠識別所要解決的問題，能夠?qū)⒏鞣N想法匯集起來，運(yùn)用一定的策略形成一個完整的建設(shè)方案。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?！窘虒W(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?！窘虒W(xué)準(zhǔn)備】PPT學(xué)生分組材料：方格繪圖紙、2B（或手工木板、KT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【教學(xué)時間】4課時【教學(xué)過程設(shè)計】第一課時探究活動教師活動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)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。談話：當(dāng)今社會快速發(fā)展，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)在人無限制地使用化石能源，造成環(huán)境污染。說到能源消耗的“大戶——建筑。人們的生產(chǎn)生活一刻也離不人們的生產(chǎn)生活一刻也離不

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。討論生活中的能耗。說數(shù)據(jù)①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其中絕大部分是采暖和空調(diào)的40%左右。有什么想法？們解決問題的辦法。面對問題，人們都在努力想和方法是不同的。在眾多人中，工程師的思維大大地節(jié)能了嗎？建筑工程師設(shè)計出無須空調(diào)和（二聚焦核心技術(shù)，

需要靠空調(diào)來隔絕學(xué)生談體會。

就是應(yīng)用數(shù)學(xué)、科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域梳理已有知識

綠建筑所倡導(dǎo)的理念是

的概念來系統(tǒng)地解決復(fù)雜問題，為學(xué)習(xí)者提供了在這個項目中，我們要學(xué)著建討論綠建筑的關(guān)鍵技術(shù)：保溫

學(xué)生討論。預(yù)而學(xué)生基于問隔熱。綠色建筑有一個特點，無須

設(shè)：保溫隔熱學(xué)生討論。預(yù)

題，調(diào)動頭腦中已儲備的“保溫隔熱”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(yùn)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

用。]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。

隔熱的效果。③一年四季影子長短不同，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)所造成的可以通計上，實現(xiàn)保溫隔熱？ 屋檐遮陽棚等遮②（PPT：保溫隔熱知識點回陽光，來控制陽光的顧，逐一點擊）討論。黑色物體吸熱效果好；一年四季影子長短不同；雙層玻璃具有保溫效果。識儲備，挑戰(zhàn)一個棘手的任務(wù)。提出任務(wù)。學(xué)?？萍紕?chuàng)新大賽今年的賽題是

天最好不要照到屋筑采用雙層玻璃技術(shù)來保溫隔熱的。212121（三提出南北都有窗戶墻的厚度不超過2厘米任務(wù)明確需在兩周內(nèi)完成采用冷水升溫控制程問題 度檢測節(jié)能效果。明確問題，預(yù)期成果。這是一個不同于我們以往學(xué)需要解決的問題。請同學(xué)們把建造節(jié)能小屋的格中。（3（PPT：測試方法）效果越好。

學(xué)生填寫表格

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。]二、前期研究探究活動

第二課時

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(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

學(xué)生小組討論，調(diào)查能為形成設(shè)（一

都運(yùn)用了哪些節(jié)能技術(shù)。這里有很多新技術(shù)。譬如：

并完成記錄表。

計觀點并對設(shè)計觀點進(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熱情況，發(fā)現(xiàn)熱量都是從屋頂、墻體、的工作，從中獲得啟發(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、門、窗等，能夠有效地抵御不利環(huán)境的動。]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。這里說的是保溫性能，反映小結(jié)：也就是說，房屋的保護(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。 紙板的保溫隔熱既然要在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上做文章，接果不好。（二確定下來我們就要進(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）（2）從節(jié)能的角度評價這個房屋，看看存在哪些問題。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，冬季陽光究的思路2.確定設(shè)計點。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）的，所以還要考慮連接技術(shù)。來確定設(shè)計點。3.激發(fā)前期研究的需求。每一個點上又該怎么設(shè)計呢？需要開展一些研究可以更多地射進(jìn)來，但是夏季太曬。……材料：可以指只以墻體為例；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。1.研究墻體材料的選擇。（1（PPT：房屋散熱情況動圖）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選什么材料呢？這里需要考慮的因素很多，③這其中你覺得首要考慮的因素是什學(xué)生討論。預(yù)設(shè)：比如——則房屋成本太高；隔熱性：隔熱性要強(qiáng)度：強(qiáng)度要大，否么？（隔熱性）④建筑工程師也是這樣考慮的。他們會則房屋不夠堅固；厚度：厚度要薄，否設(shè)計可以借助模型，來預(yù)測所考考察市面上常用的各種建筑材料的特則人的活動空間就慮到的不同解決性，首要考察隔熱性，再兼顧其他各種會變??；途徑在實踐中的（三動用因素，反復(fù)比較，做出選擇，例如材料加工難度：加工難度執(zhí)行情況。教師的隔熱性能。要小，否則耗費太多引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合(2)我們怎么選材？“保溫節(jié)能”這期研究①首先明確要求：墻體不能超過2厘其他因素如：隔兩個因素進(jìn)行分米。音、防水、耐用、輻析，通過實驗演可選的選材：射、密封性等。示，調(diào)動生活經(jīng)基本材料：紙板，高密度板；驗，識別出切實進(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現(xiàn)在我們利用這些信息建立表格。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。學(xué)生完成矩陣圖。1-55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1⑦討論：現(xiàn)在有決定了嗎？（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)在這個小屋符合要蘇教版小學(xué)科學(xué)六年級下冊STEM蘇教版小學(xué)科學(xué)六年級下冊STEM1求嗎？點暈？窗戶有什么作用？然而窗戶又是戶不是越大越好，越多越好。我們知道，自然界熱量的主要來陽位置的變化。演示實驗：一天中太陽的移動正午的時候最高，早晚低。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)計有什么學(xué)生討論。預(yù)設(shè)：啟發(fā)？ 光、通風(fēng)、圍護(hù)。測試屋檐設(shè)計對陽光入射量的控制效果。(1)（PPT

學(xué)生討論。預(yù)設(shè)：前面同學(xué)們提到，這個房屋的屋檐太短度低，如果東西向窗了。（2）屋檐有什么功能？

戶很大，陽光會大量、長時間照進(jìn)屋內(nèi)。間冬天冷我們希望陽光長時間照進(jìn)特別是下午如果房間怎么才能做到呢？屋檐應(yīng)該怎么邊窗戶太大就會設(shè)計呢？ 成我們說的西曬蘇教版小學(xué)科學(xué)六年級下冊STEM蘇教版小學(xué)科學(xué)六年級下冊STEMPAGE1812:00，度角小。我們學(xué)過太陽高度角的知識，開窗戶。太陽高度角越大，輻射越大，氣溫越高；南、北兩邊可以開大反之，太陽輻射強(qiáng)度小，氣溫就低。

窗戶。學(xué)生討論，預(yù)設(shè)：①季，看到陽光照射到房間內(nèi)的情況。嗎？討論：連接技術(shù)的選擇。呢？這個項目上有什么選擇嗎？（熱熔膠槍）

學(xué)生討論。學(xué)生討論，預(yù)設(shè)：因各個部分的密封性都要很好。探究活動教師活動探究活動教師活動學(xué)生活動探究意圖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。（一引導(dǎo)2.學(xué)生根據(jù)們可以借助一個叫做“表格建構(gòu)法”前期研究的策略來幫助我們談?wù)摲桨冈O(shè)計。學(xué)生圍繞“節(jié)能的結(jié)果進(jìn)3.學(xué)生小組討論技術(shù)”這個關(guān)鍵行方案設(shè)計

畫好的表格。會兒我們來匯報。

并填寫。 詞，借助表格理設(shè)計思路。]（二）小組以小組為單位，結(jié)合“表格建構(gòu)法”題板，匯報設(shè)計方案。學(xué)生需要說清楚每一點上的想法，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)學(xué)生討論。預(yù)設(shè)：墻體：防曬漆隔熱；屋頂：外遮陽，屋檐；最好的解決途間交流想是……”。窗戶：內(nèi)遮陽，徑。學(xué)生根據(jù)標(biāo)法，互評互4.將學(xué)生所運(yùn)用的節(jié)能技術(shù)，用靜電太陽膜；準(zhǔn)用表格法給出議，形成最佳方案。便簽紙寫好，貼在表格上。門：外防曬漆隔熱，內(nèi)保溫板隔熱；地板：保溫板隔熱。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。]單的“設(shè)計示意圖”。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。示意圖包學(xué)生繪制設(shè)計對于工程師來體的空間感，但（三）根據(jù)括三個部分：立體草圖就是節(jié)能小屋整體造型示意圖?？梢試L試把簡圖和想法畫下來。設(shè)計方案是什么樣的；正視圖從正面看小屋是什三視圖就是一種畫出設(shè)計圖。么樣的；左視圖從左邊看小屋是什么樣的；料。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）按照接下來我們要按照設(shè)計方案，好工，合作好。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)問學(xué)生制作節(jié)能過程中發(fā)現(xiàn)作品小屋。樣調(diào)整。小屋。第四課時四、測試與評價反思探究活動教師活動學(xué)生活動探究意圖（一檢測節(jié)1.介紹節(jié)能小屋的檢測方法[設(shè)計意圖：基能小屋的節(jié)（1）小屋按照“坐北朝南”的于測試的結(jié)果，能效果方位放置好。學(xué)生會優(yōu)化他（2）利用2000瓦鎢絲燈從斜上們的設(shè)計方案。方對節(jié)能小屋進(jìn)行照射，模擬夏季驕這個過程要求陽似火的高溫天氣。學(xué)生對照問題（350ml40ml標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)，對用普通酒精溫度計測得初始溫度；熱結(jié)果進(jìn)行分電偶溫度計測得杯壁初始溫度。學(xué)生實際測析。]（4）以15分鐘為單位時間，測量。三次，看室內(nèi)溫度控制的效果如何。2.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。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。[設(shè)計意圖：學(xué)可以從三個面進(jìn)行。生在比較自己1.對標(biāo)找差。的預(yù)測和實際發(fā)給學(xué)生“節(jié)能小屋驗收檢查單”學(xué)生以小組為的測試結(jié)果后，（二）反思題板。對照標(biāo)準(zhǔn)，檢查節(jié)能小屋是否單位進(jìn)行填寫。應(yīng)對自己的設(shè)評價符合要求。計長處和缺陷2.結(jié)果與設(shè)計比較。進(jìn)行批判性思（1）將“節(jié)能小屋驗收檢查