2023新苏教版六年级下册科学STEM学习《节能小屋》教材分析.docx
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1、2023新苏教版六年级下册科学教材分析STEM学习 节能小屋单元设计意图1.本单元主题的提出建筑节能是关系人类命运的全球性课题。从建筑材料制造、建筑施工,到建筑使用的过程中,要消耗全球大约三分之一的能源,建筑在用能的同时,还向大气排放大量污染物。随着社会的进步,人们迫切需要一种新型的既省料节能又绿色环保的建筑形式,各国普遍开始重视建筑节能。于是,绿色节能建筑应运而生。绿色建筑,又称可持续性建筑、环境友好型建筑,其概念诞生于“绿色设计”阶段,其实体形成于“绿色施工”阶段,其效果体现于建筑实体为社会提供“绿色服务”的时时刻刻。大力发展绿色建筑意义重大。绿色建筑能节约土地、水、材料等物质资源和能量资
2、源,减少废弃物和环境有害物排放,能缓解能源供需矛盾和温室气体排放,改善环境质量,提供更加舒适的生活环境,促进经济又好又快发展。绿色建筑代表了未来居住方向和生产方向,是实施生态教育、技术教育、职业教育的良好载体。绿色建筑的形成必须综合运用各科知识,如理解并充分利用自然规律,选用和开发合适材料,合理安排建筑形态、围合结构节能技术和建造方式等。因此,学习本主题可以使学生有机会综合所学的各方面知识,体验科学技术对个人生活和社会发展的影响,使学生体会到“做”的成功和乐趣,并养成通过“动手做”解决问题的习惯。建筑能耗越来越大,建筑节能成为迫切需求。面对这个社会问题,学生关注度是不够的,只有让学生设身处地认
3、识建筑能耗问题的严峻性,才能产生学习需求。由此本项目依次展开六个学习环节:了解需求,明确问题,前期研究,设计方案,制作改进,评价反思。“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。“节能小屋”让学生在模仿工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,教师不要过多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
4、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。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。2.本单元对课程标准的落实(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
5、阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。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
6、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,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想。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
7、系统的可行性,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议。3.本单元在整套教材中与其他单元的关系4.本单元次级主题的构成及逻辑关系本次STEM项目学习依照工程实践的流程开展活动,具体细化为了解需求、明确问题、前期研究、设计方案、制作改进、评价反思六个环节。在了解需求环节,强调需求来自对现状的不满,利用技术可以改变现状。在明确问题环节,强调目标意识,进一步明确活动任务、具体要求和需要解决的问题。在前期研究环节,强调用查阅资料、实验探究等多种方法找到可能的解决方案。在设计方案环节,强调找到“节能小屋”的最优方案,学会绘制设计简图。在制作改进环节,强调要
8、根据方案制作模型,在改进的过程中及时记录调整点与原因。在评价反思环节,强调对照任务要求,对整个设计和制作过程进行客观公正的回顾反思。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素养。单元教学目标经历“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。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。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。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,作出调整。单元活动框架课时建议4课时。STEM学习
9、节能小屋教材分析1.教学内容首先揭示现实困境,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相关重要因素。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
10、整个设计和制作过程进行回顾反思。2.教学目标经历“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。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。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。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,作出调整。3.重点与难点重点: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;在每个设计点上作出决策;基于检测结果开展评价反思。4.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
11、料:方格绘图纸、2B铅笔、题板、便笺纸、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。参考资料超低能耗示范楼节能技术清华大学超低能耗示范楼是我国首个综合了示范、展示、试验功能的绿色建筑。示范楼能源和设备系统采用多项节能措施和可再生能源技术,包括照明和办公设备在内,示范楼单位面积全年总用电量指标为40kWh/m2,仅为北京市高档办公建筑平均总用电量指标的30%。示范楼选用了近十种不同的外围护结构做法,基本的热工性能要求为透光体系部分
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