1、STEM 学习节能小屋单元概要分析一、单元整体解读与学情分析一、单元整体解读与学情分析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源,减
2、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”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识建筑能
3、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,可能会出
4、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。二、单元目标解读与概念分析二、单元目标解读与概念分析(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
5、: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;
6、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,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
7、,分析可利用的资源。简单评估完成一个产品或系统的可行性,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。三、单元构成与逻辑分析三、单元构成与逻辑分析本次 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
8、作改进环节,强调要根据方案制作模型,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。四、单元教学目标四、单元教学目标(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,作出调整。五、单元活动导图五、单元活动导图六、课时安排六、课时安排序号课题课时1节能小屋4总课时4