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1、江苏汉博教育培训中心2014.9STEMSTEM参与式主题活动参与式主题活动 太阳能热水器太阳能热水器20142014浙江省科技教育与创新人才培养专题培训班浙江省科技教育与创新人才培养专题培训班Science 科学科学Technology技技术Engineering工程工程Mathematics数学数学什么是STEM？技术技术工程工程数学数学科学科学设计设计“人造人造”的世界的世界“发现发现”的世界的世界科学方法科学方法用用 于于用用 于于推动推动推动推动受益于受益于应用于应用于涉及涉及涉及涉及研究研究研究研究STEM 素质STEM素质并不是科学素质、技术素质、工程素质和数学素质的简单组合，而
2、是把学生学习到的零碎知识与机械过程转变成一个探究世界相互联系的不同侧面的过程。一个STEM课堂的特点就是在“杂乱无章”的学习情境中强调学生的设计能力与问题解决能力。这一复杂的学习情境包含了多种学科，其问题可能涉及纳米技术、生物医学和天体生物学等知识。一个一个STEM课堂上教师可能课堂上教师可能提出一提出一个问题个问题，然后要求学生组成一个班，然后要求学生组成一个班级范围内的探究小组开展原创性研究。级范围内的探究小组开展原创性研究。在研究过程中，学生被要求使用技在研究过程中，学生被要求使用技术术搜集、分析数据搜集、分析数据，并，并设计、设计、测试和改进一个解决方案测试和改进一个解决方案，然，然后
3、与其他小组的同伴后与其他小组的同伴交流研究成交流研究成果果。将将STEMSTEM引入科学课堂引入科学课堂( (或课外活动或课外活动) )时，时，教学是怎样的？教学是怎样的？融合课内外教育融合课内外教育STEMSTEM教育有三种形式：教育有三种形式：与课内科学课程相对应的与课内科学课程相对应的STEM项项目目基于科学情境：基于科学情境：小小建筑师小小建筑师如何使建筑结构更稳定？如何使建筑结构更稳定？学生作品学生作品与课内科学课程相对应的与课内科学课程相对应的STEM项项目目基于科学情境：基于科学情境：小小建筑师小小建筑师课外开展的课外开展的STEM教育项目教育项目基基于生活情境：于生活情境：自封
4、袋自封袋融合课内外教育融合课内外教育STEMSTEM教育有三种形式：教育有三种形式：太阳能发电百叶窗太阳能发电百叶窗参与式动手做活动参与式动手做活动 太阳能热水器太阳能热水器科学（教科版）科学（教科版）五年级上册五年级上册光光1.1.光和影光和影2.2.阳光下的影子阳光下的影子3.3.光是怎样传播的光是怎样传播的4.4.光的反射光的反射5.5.光与热光与热6.6.怎样的到更多的光和热怎样的到更多的光和热7.7.做个太阳能热水器做个太阳能热水器8.8.评价我们的太阳能热水器评价我们的太阳能热水器思考思考可以用太阳光加热水吗可以用太阳光加热水吗? ?为什么要用太阳光加热水为什么要用太阳光加热水 ?
5、 ?有意义吗？有意义吗？如何用太阳光加热水如何用太阳光加热水?能否设计一个很简单的装置做到这点？能否设计一个很简单的装置做到这点？ 如何才能得到尽可能热的水？如何才能得到尽可能热的水？活动任务活动任务制作一个可以利用太阳光进行加热的装置。制作一个可以利用太阳光进行加热的装置。活动材料活动材料光源光源： 太阳光太阳光结构材料：结构材料： 2 2个一次性塑料杯、个一次性塑料杯、1 1大张硬纸板大张硬纸板 硅胶管硅胶管（4 4* *5mm5mm透明、透明、2 2* *3mm3mm透明、透明、4 4* *5mm5mm黑色黑色） 黑色卡纸、铝箔纸、保鲜膜、报纸黑色卡纸、铝箔纸、保鲜膜、报纸工具：工具：尺
6、子、剪刀、铅笔、橡皮、锥子、尺子、剪刀、铅笔、橡皮、锥子、温度计温度计连接材料：连接材料：透明胶、双面胶、热熔胶枪透明胶、双面胶、热熔胶枪制作要求制作要求1.1.能够加热能够加热一整杯水一整杯水；2.2.装置能够正常运转，不漏水；装置能够正常运转，不漏水；3.3.自动装置，测试期间不需要人辅助；自动装置，测试期间不需要人辅助；4.4.公平实验的设置。公平实验的设置。如何让水从如何让水从进水杯进水杯流到流到集水杯集水杯？如何让从如何让从进水杯进水杯进入进入集水杯集水杯的水温度升高？的水温度升高？导管和底板用什么样的导管和底板用什么样的颜色？粗细？颜色？粗细？在加热的时候，你希望导管中的在加热的时
7、候，你希望导管中的水流水流得多快？得多快？如何如何排布导管排布导管可以让水更多地吸收台灯发出的热量吗可以让水更多地吸收台灯发出的热量吗？当实验结果显示水温并没有显著上升时，要怎样当实验结果显示水温并没有显著上升时，要怎样改进改进装置？装置？思考思考设设 计计小组讨论确定设计方案，包括设计图、材料小组讨论确定设计方案，包括设计图、材料等，并将设计方案填写在学员记录单上。等，并将设计方案填写在学员记录单上。测量温度太阳光对照（水在阳光下自然受热）初始温度结束温度温度差加热时间光源类型* *注意：注意：记录单的填写记录单的填写将你的将你的实验实验数据填写在下表中。数据填写在下表中。设计与制作注意：请
8、各组完成设计后，再去领材料注意：请各组完成设计后，再去领材料交流与汇报你的太阳能加热装置能否正常运行？你的太阳能加热装置能否正常运行？制作过程中遇到了哪些问题，是如何解决的？制作过程中遇到了哪些问题，是如何解决的？是否对太阳能加热装置进行了测试，对测试结果是否是否对太阳能加热装置进行了测试，对测试结果是否进行了分析并在此基础上进行了改进？进行了分析并在此基础上进行了改进？是否进行了数据的记录？是否进行了数据的记录？ 起始水温、最终水温、温度差、加热时间等起始水温、最终水温、温度差、加热时间等光源类型光源类型太阳太阳对照（水在阳光下对照（水在阳光下自然受热）自然受热）初始温度初始温度结束温度结束
9、温度温度差温度差加热时间加热时间放置的角度？放置的角度？铝箔纸和黑色纸的位置？铝箔纸和黑色纸的位置？管子排布的方式？管子排布的方式？如何保温？如何保温？光源：太阳光源：太阳思考：思考：第一组第一组 太阳能加热装置测试数据太阳能加热装置测试数据光源类型光源类型太阳太阳对照（水在太阳对照（水在太阳下自然受热）下自然受热）初始温度初始温度31313030结束温度结束温度34343131温度差温度差3 311加热时间加热时间140s140s140s140s拓展拓展：如何获得更大的温度改变吗？如何获得更大的温度改变吗？讨论：需要考虑哪些因素？讨论：需要考虑哪些因素？水的流速水的流速（快？慢）（快？慢）形
10、状形状（管子的长短？粗细？）（管子的长短？粗细？）颜色颜色（透明？黑？）（透明？黑？）材料材料（反光材料？黑色材料？（反光材料？黑色材料？）敞开还是封闭敞开还是封闭厚度厚度（保温材料的厚度）（保温材料的厚度）替代光源：带有替代光源：带有4040W W照明灯泡的台灯照明灯泡的台灯1.1.用台灯加热时，被加热对象需用台灯加热时，被加热对象需离台灯罩外缘约离台灯罩外缘约10cm10cm；2.2.不得用任何方式改变台灯的加热，如加反光保护不得用任何方式改变台灯的加热，如加反光保护罩等；罩等；教学建议教学建议鹅颈台灯（模拟太阳）鹅颈台灯（模拟太阳）灯罩灯罩杯子杯子-进水进水杯子杯子-集水集水背板背板硅胶
11、管硅胶管4040W W的白炽灯的白炽灯以上通通不可以！以上通通不可以！太阳能热水器的工作原理太阳能热水器的工作原理集热器集热器真空真空集热管：受热面积、集热管：受热面积、冷热水循环冷热水循环保温水箱保温水箱内内胆：耐腐蚀性；保胆：耐腐蚀性；保温层温层支架支架牢固、牢固、耐老化耐老化连接管道连接管道封封闭、保温处理闭、保温处理全玻璃式真空管集热器的构造全玻璃式真空管集热器的构造强化玻璃管强化玻璃管内管内管真空真空集热及热水储存管集热及热水储存管（高性能选择吸收膜）（高性能选择吸收膜）温水温水水量调节器水量调节器水箱水箱热水出水管热水出水管冷水冷水太阳能热水器的工作原理太阳能热水器的工作原理与课内
12、科学课程相对应的与课内科学课程相对应的STEM项项目目基于科学情境：基于科学情境：小小建筑师小小建筑师课外开展的课外开展的STEM教育项目教育项目基基于生活情境：于生活情境：自封袋自封袋与综合实践和通用技术课程项目对与综合实践和通用技术课程项目对应的应的STEM项目项目基于工业情境基于工业情境融合课内外教育融合课内外教育STEMSTEM教育有三种形式：教育有三种形式：情境设置：情境设置：一封来自一封来自“泰纳炼油厂资源部泰纳炼油厂资源部”的信件；的信件； 尊敬的先生/女士： 您好！听闻贵公司致力于研究“水的特征与特性”，希望您能够帮助我们解决所面临的问题。我已经将我公司水管网的设计发给您，该设
13、计展示了水的流动路径，从水库取水，经工厂后汇入河流。 我们遇到一个难题遇到一个难题，水经过工厂后，温度变得很高，在将水排放到河流前，需要让水温回到常温状态需要让水温回到常温状态，我们需要了解如何实现水的降温实现水的降温。尽管这个问题不是目前面临的最紧迫的任务，但我们希望您能告诉我们最有效的冷却热液体的方最有效的冷却热液体的方法法水的降温水的降温好热啊！好热啊！我要降温！我要降温！思考问题你能想到多少种方法冷却一杯热水？你怎样迅速冷却一个大水箱中的你怎样迅速冷却一个大水箱中的热液体？热液体？方法一方法一案例：案例：水的降温水的降温装冷水的壶装冷水的壶方法二方法二案例：案例：水的降温水的降温在工业
14、中，热交换器是用来迅速在工业中，热交换器是用来迅速加热加热或或冷却冷却液体的。液体的。什么是热交换器？什么是热交换器？迅速迅速冷却冷却液体液体迅速迅速加热加热液体液体 冷却塔冷却塔冷却塔工作原理冷却塔工作原理与课内科学课程相对应的与课内科学课程相对应的STEM项项目目基于科学情境：基于科学情境：小小建筑师小小建筑师课外开展的课外开展的STEM教育项目教育项目基基于生活情境：于生活情境：自封袋自封袋与综合实践和通用技术课程项目对与综合实践和通用技术课程项目对应的应的STEM项目项目基于工业情境基于工业情境融合课内外教育融合课内外教育STEMSTEM教育有三种形式：教育有三种形式：Thank YouThank You！感谢您参加感谢您参加20142014年浙江省科技教育与创新年浙江省科技教育与创新人才培养专题培训班！人才培养专题培训班！E-mail：
