2022新苏教版六年级科学下册《STEM学习:节能小屋》教学设计.docx
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1、苏教版小学科学六年级下册STEM 学习节能小屋1STEMSTEM 学习节能小屋学习节能小屋【课标落实】【课标落实】1本次 STEM 项目学习通过阅读、实验、设计、制作、展示等活动,落实课程标准高年段的课程目标。科学知识:了解技术是人们改造周围环境的方法,是人类能力的延伸,工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。科学探究:能基于所学的知识,通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事实的信息。能基于所学的知识,运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论,判断结论与假设是否一致。能基于所学
2、的知识,采用不同的表述方式,如科学小论文、调查报告等方式,呈现探究的过程与结论;能基于证据质疑并评价别人的探究报告。科学态度:能大胆质疑,从不同视角提出研究思路,采用新的方法、利用新的材料,完成探究、设计与制作,培养创新精神。能接受别人的批评意见,反思、调整自己的探究;在进行多人合作时,愿意沟通交流,综合考虑小组各成员的意见,形成集体的观点。科学、技术、社会与环境:了解科学技术可以减少自然灾害对人类生活的影响;了解在科学研究与技术应用中必须考虑伦理和道德的价值取向。了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力,技术的发展和应用影响着社会发展。认识到人类、动植物、环境的相互影响和相互依存关系,
3、了解地球上的资源是有限的,人类活动会对环境产生正面和负面的影响,自觉采取行动,保护环境。2本单元学习内容基于课程标准课程内容中“技术与工程领域”的高年段要求。18.2 工程的关键是设计。利用摄影、录像、文字与图案、绘图或实物,表达自己的创意与构思。苏教版小学科学六年级下册STEM 学习节能小屋2将自己简单的创意转化为模型或实物。根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。18.3 工程设计需要考虑可利用的条件和制约因素,并不断改进和完善。根据设计意图,分析可利用的资源。简单评估完成一个产品或系统的可能性、预想使用效果。从经济效益、社会效益、环境效益等方面评价某个工程设计,并提出改进和完善建
4、议。【教材分析】【教材分析】“节能小屋”属于 STEM 项目学习单元。它倡导跨学科学习方式,以项目学习、问题解决为导向,将科学、技术、工程、数学有机地融为一体,有利于培养学生的创新能力与综合素养。本单元重在引导学生经历 STEM 项目学习的过程,让高阶思维在真实的应用场景中真正开启,从而提升学生解决问题的能力。整个 STEM 学习过程通过学生所做的“工程笔记”串联起来。本次项目学习依照工程实践的流程开展活动,具体细化为六个环节:了解需求、明确问题、前期研究、设计方案、制作改进、评价反思。教材首先揭示现实困境,提出绿色建筑的概念,了解人类需求。然后提出“制作节能小屋”的任务,让学生明确这个任务的
5、具体要求及需要解决的问题。接着进入前期研究环节,采用多种方法回顾以往科学课的相关学习内容,运用查阅资料、实验探究等方法对有关技术问题展开前期研究,包括建筑散热途径、节能建筑保温隔热技术、材料保温隔热性能,以及本地区所处地理位置的气候特点,这是后续设计节能小屋需要考虑的重要因素之一。在此基础上,学生进行节能小屋的方案设计、讨论交流形成最佳方案、画出设计示意图。随后让学生依据各自的设计方案,选择合适的材料和工具制作实物模型。最后由学生根据节能小屋节能效果的检测情况,对整个设计和制作过程进行回顾反思。整个项目学习强调学生经历一个完整的工程实践过程,培养小组有效分工及合作能力,逐步提升学生的技术与工程
6、素养。【学情分析】【学情分析】学生通过低、中年段的专项学习 ,已经在模仿工程师的工作,尝试设计并制作物品。五年级下册的“立体小菜园”项目是学生开展 STEM 单元的初步尝试。本单元开展的“节能小屋” ,更是通过引导学生经历 STEM 项目学习的全过程,提高在真实情境下解决问题的能力。在实际教学中,有些学生认识不到化石能源的消耗是个问题,认为是一件“天经地义”的事情;也有部分学生有一点这样的意识了,可要想把它说清楚,还是有点难度。因此,教师要充分联系学生的居家生活,通过教学对话,把学生的认识提上去,意识调出来,想法说出来,苏教版小学科学六年级下册STEM 学习节能小屋3“节能小屋”让学生在模仿工
7、程师的工作方式中学习,其本质还是学习,通过对已有科学知识的运用和迁移,促进学生建构科学大概念,提升实践能力。因此,教师不能过度纠结于学生做出的节能小屋模型的质量,或者说不要把这一单元上成劳动技术课。受限于小学生的实际情况,他们的知识和能力都有所欠缺,如果过分追求物化成果,可能会出现无视学生实际而刻意拔高要求,强行灌输知识点、训练技能点的情况。【教学目标】【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
8、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】【教学重点】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。【教学难点】【教学难点】确定节能小屋的设计方向;在每个设计点上做出决策;基于检测结果开展评价反思。【教学准备】【教学准备】教师材料: “问题小屋”模型、PPT 课件、相关视频。学生分组材料: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
9、温度计、热电偶温度计) 、50mL 烧杯、水。【教学时间】【教学时间】4 课时【教学过程设计】【教学过程设计】第一课时第一课时一、了解需求,明确问题一、了解需求,明确问题探究活动探究活动教师活动教师活动学生活动学生活动探究意图探究意图苏教版小学科学六年级下册STEM 学习节能小屋4(一)导(一)导入入:分析现分析现状状,揭示需揭示需求求1. 引入课题。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?强调:要想解决这些问题,还得从“能”这个字说起。2. 认识到化石能源的消耗及其带来的环境污染是全球话题。(1)谈话:当今社会快速发展,化石能源的消耗及
10、其带来的环境污染,正成为一个全球性的话题。这两幅漫画形象地表达了现在人类所面临的状况。一方面,无节制地开采化石能源, 造成能源枯竭; 另一方面,无限制地使用化石能源,造成环境污染。(2)说到能源消耗的“大户” ,大家可能立刻就会想到汽车、飞机、工业生产等,可是,你很可能忽略了这样一类物体建筑。 它们是人们起居作息的庇护,是文化生活的场所;它们是现代化城市的“地标” ;它们被誉为“凝固的艺术” 它们有一个共同的名字建筑。(3)人们的生产生活一刻也离不开建筑,随着建筑数量的不断增加,功能不断丰富, 建筑对认识到化石能源的消耗及其带来的环境污染是全球话题。(4)人们的生产生活一刻也离不开建筑,随着建
11、筑数量的不断增加,功预设: 什么是节能?为什么要节能?为什么要建节能小屋?节能小屋长什么样?节能小屋怎么建?设计意图: 教师结合现实生活,给出真实数据,用图文并茂的方式,将节能与真实社会需求进行有效链接,使得学生产生参与工程设计的同理心与社会认同感。 苏教版小学科学六年级下册STEM 学习节能小屋5能不断丰富, 建筑对化石能源的消耗也越来越大,建筑节能成为迫切需求。3. 认识到建筑能耗越来越大,建筑节能成为迫切需求。(1)讨论生活中的能耗。(2)说数据 看一组数据。建筑能耗在人类整个能源消耗中所占比例竟然高达 3040%,而且上升速度非常快。其中绝大部分是采暖和空调的能耗。 ,在整个建筑能耗中
12、空调系统的能耗占约 40%左右。(3)谈体会:看到这些数据,你有什么想法?预设: 在寒冷的冬季,需要靠采暖、空调保持室内的温度; 在炎热的夏季,需要靠空调来隔绝室外的热浪; 干燥时需要加湿, 潮湿时需要抽湿, 而这些往往都需要消耗能源才能。学生谈体会。(二(二)聚焦聚焦核心技术核心技术,梳理已有梳理已有知识知识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。(2)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?(3
13、)建筑工程师设计出无须空调和暖气也能保持冬暖夏凉的建筑, 人们亲切地将这些建筑称为“绿建筑” 。(4)绿建筑所倡导的理念是, “舒适健康的人居环境” “最少地消耗自然资源” “最少地影响外界环境” 。设计意图: 工程就是应用数学、科学和技术领域的概念来系统地解决复杂问题,为学习者提供了苏教版小学科学六年级下册STEM 学习节能小屋6(5) 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)绿色建筑有一个特点,无须空调和暖气也能保持冬暖夏凉。 那你认为其中的关键技术是什么?(2)什么是保温隔热呢?保温, 就是使热量的散发传导速度减慢,使温度
14、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。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。(3)怎么才能做到保温隔热呢?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?(出示 PPT:保温隔热知识点回顾,逐一点击)讨论。黑色物体吸热效果好;物体导热性能有的好有的差;一年四季影子长短不同;双层玻璃具有保温效果。(4)谈话:我们就要带着这些知识储备,挑战一个棘手的任务。学生讨论。预设:保温隔热学生讨论。预设: 黑色物体吸热效果好。 我们可以
15、选用浅色的材料。 我们做过物体导热性实验, 知道物体导热性能有的好有的差。选择导热性能差的材料, 可以起到保温隔热的效果。 一年四季影子长短不同,这是由于一年四季中太阳高度的变化所造成的。 可以通过屋檐、 遮阳棚等遮挡阳光, 来控制阳光的摄入量, 冬天让阳光多照进屋内一些, 夏天最好不要照到屋子里。 双层玻璃具有保温效果。 很多建筑采用双层玻璃技术来保温隔热的。一种解释概念的良好背景环境。而 学 生 基 于 问题,调动头脑中已储备的“保温隔热”知识,更这有助于学生充满动力地参与对概念的理解与运用。1. 提出任务。学校科技创新大赛今年的赛题是苏教版小学科学六年级下册STEM 学习节能小屋7(三(
16、三)提出提出任务任务,明确明确问题问题“运用所学知识建造一个节能小屋” 。要求是: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。学生填写表格设计意图: 通过识
17、 别 问 题 与 任务,有助于学生清楚而准确地设计工作目标,规划工程进度,同时厘清工程任务的制约因素与任务标准,据此提出设计观点。第二课时第二课时二、前期研究二、前期研究探究活动探究活动教师活动教师活动学生活动学生活动探究意图探究意图(一(一)聚焦聚焦围护结构围护结构,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, 了解学生小组讨论,并完成记录表。学生根据活动记录展开交流。设计意图: 前期调查能为形成设计观点并对设计观点进行批判性
18、分析提供必要的苏教版小学科学六年级下册STEM 学习节能小屋8找准节能找准节能设计的着设计的着眼点眼点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。(4)围合建筑空间四周的墙体、门、窗等,能够有效地抵御不利环境的影响,建筑工程师称为围护结构。房屋与外部的热量交换, 绝大多数都是通过围护结构进行的。(5)这里说的是保温性能,反映的是冬季由
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