資源簡介

STEM學習 節能小屋單元概要分析
一、單元整體解讀與學情分析
建筑節能是關系人類命運的全球性課題。從建筑材料制造、建筑施工，到建筑使用的過程中，要消耗全球大約三分之一的能源，建筑在用能的同時，還向大氣排放大量污染物。隨著社會的進步，人們迫切需要一種新型的既省料節能又綠色環保的建筑形式，各國普遍開始重視建筑節能。于是，綠色節能建筑應運而生。綠色建筑，又稱可持續性建筑、環境友好型建筑，其概念誕生于“綠色設計”階段，其實體形成于“綠色施工”階段，其效果體現于建筑實體為社會提供“綠色服務”的時時刻刻。大力發展綠色建筑意義重大。綠色建筑能節約土地、水、材料等物質資源和能量資源，減少廢棄物和環境有害物排放，能緩解能源供需矛盾和溫室氣體排放，改善環境質量，提供更加舒適的生活環境，促進經濟又好又快發展。綠色建筑代表了未來居住方向和生產方向，是實施生態教育、技術教育、職業教育的良好載體。綠色建筑的形成必須綜合運用各科知識，如理解并充分利用自然規律，選用和開發合適材料，合理安排建筑形態、圍合結構節能技術和建造方式等。因此，學習本主題可以使學生有機會綜合所學的各方面知識，體驗科學技術對個人生活和社會發展的影響，使學生體會到“做”成功和樂趣，并養成通過“動手做”解決問題的習慣。
建筑能耗越來越大，建筑節能成為迫切需求。面對這個社會問題，學生關注度是不夠的，只有讓學生設身處地認識建筑能耗問題的嚴峻性，才能產生學習需求。由此本項目依次展開六個學習環節：了解需求，明確問題，前期研究，設計方案，制作改進，評價反思。
“節能小屋”屬于STEM項目學習單元。它倡導跨學科學習方式，以項目學習、問題解決為導向，將科學、技術、工程、數學有機地融為一體，有利于培養學生的創新能力與綜合素養。“節能小屋”讓學生在模仿工程師的工作方式中學習，其本質還是學習。通過對已有科學知識的運用和遷移，促進學生建構科學大概念，提升實踐能力。因此，教師不要過多糾結于學生做出的節能小屋模型的質量，或者說不要把這一單元上成勞動技術課。受限于小學生的實際情況，他們的知識和能力都有所欠缺，如果過分追求物化成果，可能會出現無視學生實際而刻意拔高要求，強行灌輸知識點、訓練技能點的情況。本單元重在引導學生經歷STEM項目學習的過程，讓高階思維在真實的應用場景中真正開啟，從而提升學生解決問題的能力。整個STEM學習過程通過學生所做的“工程筆記”串聯起來。
二、單元目標解讀與概念分析
（1）本次STEM項目學習通過閱讀、實驗、設計、制作、展示等活動，落實《課程標準》高年段的課程目標。
科學知識：
了解技術是人們改造周圍環境的方法，是人類能力的延伸，工程是依據科學原理設計和制造物品、解決技術應用的難題、創造豐富多彩的人工世界的一系列活動；了解科學技術推動著人類社會的發展和文明進程。
科學探究：
能基于所學的知識，通過觀察、實驗、查閱資料、調查、案例分析等方式獲取事物的信息。
能基于所學的知識，運用分析、比較、推理、概括等方法得出科學探究的結論，判斷結論與假設是否一致。
能基于所學的知識，采用不同的表述方式，如科學小論文、調查報告等方式，呈現探究的過程與結論；能基于證據質疑并評價別人的探究報告。
科學態度：
能大膽質疑，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、設計與制作，培養創新精神。
能接受別人的批評意見，反思、調整自己的探究；在進行多人合作時，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、技術、社會與環境：
了解科學技術可以減少自然災害對人類生活的影響；了解在科學研究與技術應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技術發展的動力，技術的發展和應用影響著社會發展。
認識到人類、動植物、環境的相互影響和相互依存關系，了解地球上的資源是有限的，人類活動會對環境產生正面和負面的影響，自覺采取行動，保護環境。
（2）本單元學習內容基于《課程標準》課程內容中“技術與工程領域”的高年段要求。
18.2 工程的關鍵是設計。
利用攝影、錄像、文字與圖案、繪圖或實物，表達自己的創意與構想。將自己簡單的創意轉化為模型或實物。
根據現實的需要設計簡單器具、生產物品或完成任務。
18.3 工程設計需要考慮可利用的條件和制約因素，并不斷改進和完善。
根據設計意圖，分析可利用的資源。
簡單評估完成一個產品或系統的可行性，預想使用效果。
從經濟效益、社會效益、環境效益等方面評價某個工程設計，并提出改進和完善建議。
三、單元構成與邏輯分析
本次STEM項目學習依照工程實踐的流程開展活動，具體細化為了解需求、明確問題、前期研究、設計方案、制作改進、評價反思六個環節。在了解需求環節，強調需求來自對現狀的不滿，利用技術可以改變現狀。在明確問題環節，強調目標意識，進一步明確活動任務、具體要求和需要解決的問題。在前期研究環節，強調用查閱資料、實驗探究等多種方法找到可能的解決方案。在設計方案環節，強調找到“節能小屋”的最優方案，學會繪制設計簡圖。在制作改進環節，強調要根據方案制作模型，在改進的過程中及時記錄調整點與原因。在評價反思環節，強調對照任務要求，對整個設計和制作過程進行客觀公正的回顧反思。整個項目學習強調學生經歷一個完整的工程實踐過程，培養小組有效分工及合作能力，逐步提升學生的技術與工程素養。
四、單元教學目標
（1）經歷“節能小屋”從需求到建成的全過程，能夠列舉并說明STEM項目學習的大致流程。
（2） 能夠梳理回顧已有知識，并將這些知識應用到問題情境中，對解決問題產生作用。
（3）能夠識別所要解決的問題，能夠將各種想法匯集起來，運用一定的策略形成一個完整的建設方案。
（4）能夠基于測試結果進行評價反思，并聯系前期研究、設計方案等環節，作出調整。
五、單元活動導圖
六、課時安排
序號 課題 課時
1 節能小屋 4
總課時 4

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