STEM学习 节能小屋（教案）六年级科学下册同步备课（苏教版）.docx

STEM学习 节能小屋（教案）-2022-2023学年六年级科学下册同步备课（苏教版）核心素养目标※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※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重点※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难点教学准备 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）、50 mL烧杯、水教学内容 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，对整个设计和制作过程进行回顾反思教学过程环节A 了解需求建筑节能具体指在建筑的规划、设计、新建、改造和使用过程中，执行节能标准，采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品，提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率，加强建筑用能系统的运行管理，利用可再生能源，在保证室内热环境质量的前提下，增大室内外能量交换热阻，以减少供热系统、空调制冷制热、照明、热水供应因大量热消耗而产生的能耗面对日益减少的化石能源和越来越突出的环境污染问题，工程师们正在努力想办法解决建筑工程师设计出能最大限度地节约资源、保护环境和减少污染的建筑，如无须空调和暖气也能保持冬暖夏凉的建筑，人们亲切地将这种建筑称为“绿色建筑”。

绿色建筑与周边环境相融合，和谐一致，动静互补绿色建筑根据地理条件，安装太阳能电池、采暖及风力发电装置，以充分利用可再生资源室内空气清新，温度、湿度适当，使居住者感觉舒适，利于身心健康绿色建筑倡导的理念是“ 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”绿色建筑与普通建筑的主要区别在于 ：① 能耗更小，可降低能耗 70%，甚至达到零能耗、零污染、零排放；②更强调采用本地文化、原材料和自然气候条件；③ 内部与外部更有效连通，会随气候变化自动调节；④ 强调全寿命周期对环境友好，贯穿从原材料开采、加工、运输、使用到建筑废弃拆除的整个过程设计意图：通过分析建筑能耗的严峻局面，了解降低建筑能耗（节能）的需求，认识绿色建筑及其核心理念环节B明确问题1.你认为绿色建筑中节能保温技术的关键是什么？绿色建筑冬暖夏凉的关键技术是要做到保温隔热，节约能源保温，指热量的散失速度慢，温度保持在一定的数值；隔热，指限制或减弱物体之间的传热，阻止热量进入回忆学过的知识和做过的实验，想一想：哪些可以用到建筑节能上？黑色（深色）物体具有良好的吸热性能，有利于吸收外源热量；浅色物体具有良好的反射性能，在一定程度上能隔绝外部热量。

有的物体导热性能好，有的差，选择导热性能差的材料，可以起到保温隔热的效果双层玻璃具有良好的隔热性能， 很多建筑正是采用双层玻璃技术来实现隔热保温我国地处北半球，一年四季太阳高度角周期性变化，夏高冬低夏季，绿色建筑可以通过屋檐、遮阳棚、卷帘等遮挡阳光，控制阳光的射入量3.提出任务任务主题：运用所学知识建造一个节能小屋设计要求：(1)小屋的长、宽、高分别为21厘米、21厘米、17厘米，南北朝向，南北都有窗户，墙的厚度不超过1厘米2)需在两周内完成3)节能效果要经保温实验来检测检测方法：模拟冬天或夏天气温环境，测量冷水温度上升或热水温度下降速度，检测节能效果4.列出建造节能小屋的任务、要求及问题清单任务建造一座节能小屋要求小屋的长、宽、高分别为21厘米、21厘米、17厘米，南北朝向，南北都有窗户，墙的厚度不超过1厘米问题清单节能建筑保温隔热性能与哪些因素有关？与房屋结构有没有关系？ （围合结构及门窗）哪些材料保温隔热性能好？如何综合运用节能技术设计并建造小屋？如何检测其节能效果？设计意图： 创设一个学校科创大赛的学习场景，让学生知道建造节能小屋的具体要求及检测节能效果的方法，逐步明确完成任务的关键问题，试着联系已有科学知识，获得有利于物体保温隔热的启示。

环节C 前期研究研究一：超低能耗示范楼节能技术大搜索建筑保温隔热技术主要有：外墙节能、幕墙节能、门窗节能、屋面和楼板节能、地板节能、建筑形态节能等1.太阳能技术1)太阳能集热器；太阳能集热器是一种将太阳的辐射能转换为热能的设备由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来由于用途不同，集热器名称也不同，如用于炊事的太阳灶、用于产生热水的太阳能热水器、用于干燥物品的太阳能干燥器，以及太阳房、太阳能热电站、太阳能海水淡化器等2)碟式太阳光收集器：太阳能碟式发电也称盘式系统主要特征是采用盘状抛物面聚光集热器，其结构从外形上看类似于大型抛物面雷达天线由于盘状抛物面镜是一种点聚焦集热器，其聚光比可以高达数百到数千倍，因此可产生非常高的温度3)光电玻璃：光电玻璃是光能、电能和玻璃的有机结合体，能利用太阳光产生电能它是一种新型的建筑材料，主要优点有：遮阳、环保、节能、隔音、结构牢固、美化建筑、良好透光率、产生电能等4)地下室太阳光采光：运用导光管采光系统，在不需要用电的情况下，通过室外的采光装置抽获室外的日光，经过导光管高效反射及传输后，再由漫射器将自然光均匀散射到室内每个角落5)采光井：第一种是地下室外及半地下室两侧外墙采光口外设的井式结构物，主要解决建筑内个别房间采光不好的问题。

第二种是大型公共建筑采用四面围合，中间呈井的形式，内部建造内天井，将光线不足的房间布置于内天井四周，通过天井来解决采光、通风不足的问题6)太阳能夜景照明：以太阳能为能源，通过太阳能电池实现光电转换，白天用蓄电池积蓄、贮存电能，晚上通过控制器对电光源供电，实现所需要的功能性照明2.通风及幕墙技术1)自然通风系统主要应用于绿色节能建筑中，作为建筑节能很重要的一部分，自然通风系统对建筑物内部的能耗控制、环境质量控制起到不可或缺的作用自然通风系统主要通过合理适度地改变建筑通风方式达到提高室内空气质量，减少空调能耗的目的2)自然通风烟囱：住宅楼上的通风烟囱，利用自然通风原理，将室内废气、高温气体等排出去，提升空气质量3)幕墙：是建筑的外墙图护，不承重，像幕布一样挂上去，故又称为“帷幕墙”幕墙工艺与科技的结合，响应全球节能减排的号召，如太阳能光伏幕墙、通风道呼吸幕墙、感应风雨智能幕墙等4)双层幕墙 ：又称热通道幕墙 、呼吸式幕墙 、通风式幕墙、 节能幕墙等由内外两层立体构造组成，形成一个室内外之间的空气级冲层其隔声防噪效果显著，能改善室内空气质量及室内热环境5)单元式窄通道内循环双层皮幕墙：外层幕墙采用中空玻璃、隔热型材形成封闭状态。

内层幕墙采用单层玻璃或单层铝合金门窗，呈可开启状态利用机械通风，空气从楼板或地下的风口进入通道，经上部排风口进入顶棚流动6)宽通道外循环双层皮幕墙：外层幕墙采用单层玻璃，在其下部有进风口，上部有排风口内层幕墙采用中空玻璃、隔热型材，且设有可开启的窗或门它无需专用机械设备，完全靠自然通风将太阳辐射热，经通道上排风口排出室外，从而节约能源和机械运行维修费用夏季开启上下通风口，进行自然排风降温冬季关闭上下通风口，利用太阳辐射热经开启的门或窗进入室内，可利用热能和减少室内热能的损失3.门窗、地板及墙体材料1)轻质保温墙体：保温墙能起到保温隔热，维持室内温度稳定的作用，传统保温墙体般在内外墙体之间浇筑保温材料， 但是保温材料般强度较低 ，若在内外墙体之间设置骨架，则骨架与保温材料相互连接强度低，而且设置骨架会使整体质量变大轻质保温墙体采用新型材料，质量轻、性能高，在起到保温效果的同时，降低材料的质量2)塑钢保温门窗：塑钢保温门窗是以聚氯乙烯树脂为主要原料，加上一定比例的稳定剂、着色剂、填充剂、紫外线吸收剂等，经挤出成型材，然后通过切割、焊接或螺接的方式制成门窗框扇配装上密封胶条、毛条、五金件、隔热材料等等，结实、耐用还保温。

3)自洁净玻璃：自洁净玻璃是通过在光滑的玻璃表面上镀掺杂某种物质的薄膜，使得空气中的尘埃及其他污染物无法附着在玻璃表面，保持玻璃的清洁4)外遮阳：户外设置的百叶窗、卷帘等遮阳设备不但可将户外的日照隔绝，并且能够抑制室内的空气上升其主要效果是具有自然的节能功效①水平外遮阳是在窗户的上方设置一定宽度的遮阳板，能遮挡高度角较大的从窗户上方照射下来的阳光，适用于接近南向的窗口或北回归线以南低纬度地区的北向附近窗口比如电动可调水平外遮阳②垂直外遮阳是在窗户的两侧设置了一定宽度垂直方向的大遮阳板，能遮挡高度角比较小的从窗户两侧斜射进的阳光，对日出、日落平射窗口的阳光不起遮挡作用适用于东北、北、西北附近窗口比如电动可调垂直外遮阳③综合式遮阳：有效遮挡高角度中等的从窗前斜射下来的阳光，遮阳效果比较均匀主要适宜东南、西南附近窗口④挡板式遮阳：有效遮挡高角度较小的正射窗口的阳光主要适宜东、西向附近窗口5)相变蓄热架空地板①相变蓄热：相变材料是指在温度不变的情况下，通过改变物质状态并能提供潜热的物质转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热，节能环保②架空地板是用可调支架、横梁、面板等组合拼装而成的，下部中空。

其特点是灵活性强，综合布线的方便性，避免了电线的外漏，防静电，节能利用架空地板的架空层进行空调送风改善了热舒适性和室内空气品质6)真（中）空玻璃具有隔音、隔热、防结霜、防潮、抗风压强度大等优点炎热的夏天，双层中空玻璃可以挡住90%的太阳辐射热7)电动开启扇：窗户中可以打开的那部分叫开启扇，通常窗框比不开的宽幕墙中的开启扇起到散热、通风等作用8)铝合金断桥内开窗：断桥铝合金，是指铝合金型材中间有一道黑色的尼龙隔热穿条，它阻断了室内外的冷热传导，因此叫作断桥铝合金传统铝合金窗户虽然在强度上比塑钢窗好一些，但是不隔热，而且是以推拉窗为主，所以会出现密封不严、不隔音、不保温等缺点断桥铝合金窗设计了多种密封组合，解决了上述问题，可以达到节能保温、舒适的效果4.生态设计1)生态水池：生态水池是既能适于水下动植物生长，又能美化环境、调节小气候、供人观赏的水景在居住区里的生态水池多饲养观赏鱼虫和习水性植物（如鱼草、芦苇荷花、莲花等），营造动物和植物互生互养的生态环境2)种植屋面：在屋面防水层上覆土或铺设锯末、蛭石等松散材料，并种植植物，起到隔热作用的屋面在建筑屋面和地下工程顶板的防水层上铺以种植土，并种植植物，使其起到防水、保温、隔热和生态环保作用的屋面称为种植屋面。