六年級科學(xué)下冊（蘇教版）STEM學(xué)習(xí) 節(jié)能小屋（教案）

STEM學(xué)習(xí)節(jié)能小屋（教案）六年級科學(xué)下冊（蘇教版）

核心素養(yǎng)目標(biāo)

※經(jīng)歷“節(jié)能小屋”從需求到建成的全過程，能夠列舉并說明STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的大致流程。

※能夠梳理回顧已有知識，并將這些知識應(yīng)用到問題情境中，對解決問題產(chǎn)生作用。

※能夠識別所要解決的問題，能夠?qū)⒏鞣N想法匯集起來，運(yùn)用一定的策略形成一個完整

的建設(shè)方案。

※能夠基于測試結(jié)果進(jìn)行評價反思，并聯(lián)系前期研究、設(shè)計(jì)方案等環(huán)節(jié)，作出調(diào)整。

※經(jīng)歷STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)各環(huán)節(jié)；針對問題進(jìn)行前期研究；形成節(jié)能小屋的設(shè)計(jì)方案。重點(diǎn)

※確定節(jié)能小屋的設(shè)計(jì)方向；在每個設(shè)計(jì)點(diǎn)上作出決策；基于檢測結(jié)果開展評價反思。

難點(diǎn)

教學(xué)準(zhǔn)備

教師材料：“問題小屋”模型、PPT課件、相關(guān)視頻。

學(xué)生分組材料：方格繪圖紙、2B鉛筆、題板、便箋紙、紙板（或手工木板、KT板）、竹

條（或桐木條）、太陽隔熱膜、保溫板（或棉花、泡沫板、海綿）、防曬隔熱漆、紙板

切割機(jī)（或兒童手工鋸）、熱熔膠槍、剪刀、刻刀、直尺、溫度計(jì)（酒精溫度計(jì)、熱電

偶溫度計(jì)）、50mL燒杯、水。

教學(xué)內(nèi)容

首先揭示現(xiàn)實(shí)困境，提出綠色建筑的概念，了解人類需求。然后提出“制作節(jié)能小屋”

的任務(wù)，讓學(xué)生明確這個任務(wù)的具體要求及需要解決的問題。接著進(jìn)入前期研究環(huán)節(jié)，

采用多種方法回顧以往科學(xué)課的相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容，運(yùn)用查閱資料、實(shí)驗(yàn)探究等方法對有關(guān)

技術(shù)問題展開前期研究，包括建筑散熱途徑、節(jié)能建筑保溫隔熱技術(shù)、材料保溫隔熱性

能，以及本地區(qū)所處地理位置的氣候特點(diǎn)，這是后續(xù)設(shè)計(jì)節(jié)能小屋需要考慮的相關(guān)重要

因素。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生進(jìn)行節(jié)能小屋的方案設(shè)計(jì)、討論交流形成最佳方案、畫出設(shè)計(jì)

示意圖。隨后讓學(xué)生依據(jù)各自的設(shè)計(jì)方案，選擇合適的材料和工具制作實(shí)物模型。最后

由學(xué)生根據(jù)節(jié)能小屋節(jié)能效果的檢測情況，對整個設(shè)計(jì)和制作過程進(jìn)行回顧反思。

教學(xué)過程

環(huán)節(jié)A了解需求

建筑節(jié)能具體指在建筑的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、新建、改造和使用過程中，執(zhí)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，采用

節(jié)能型的技術(shù)、工藝、設(shè)備、材料和產(chǎn)品，提高保溫隔熱性能和采暖供熱、空調(diào)制冷制

熱系統(tǒng)效率，加強(qiáng)建筑用能系統(tǒng)的運(yùn)行管理，利用可再生能源，在保證室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量

的前提下，增大室內(nèi)外能量交換熱阻，以減少供熱系統(tǒng)、空調(diào)制冷制熱、照明、熱水供

應(yīng)因大量熱消耗而產(chǎn)生的能耗。

面對日益減少的化石能源和越來越突出的環(huán)境污染問題，工程師們正在努力想辦法解決。

建筑工程師設(shè)計(jì)出能最大限度地節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境和減少污染的建筑，如無須空調(diào)和

暖氣也能保持冬暖夏涼的建筑，人們親切地將這種建筑稱為“綠色建筑”。

綠色建筑與周邊環(huán)境相融合，和諧一致，動靜互補(bǔ)。綠色建筑根據(jù)地理?xiàng)l件，安裝太陽

能電池、采暖及風(fēng)力發(fā)電裝置，以充分利用可再生資源。室內(nèi)空氣清新，溫度、濕度適

當(dāng)，使居住者感覺舒適，利于身心健康。

綠色建筑倡導(dǎo)的理念是“舒適健康的人居環(huán)境”“最少地消耗自然資源”“最少地影

響外界環(huán)境”。

綠色建筑與普通建筑的主要區(qū)別在于：①能耗更小，可降低能耗70%,甚至達(dá)到零能

耗、零污染、零排放；②更強(qiáng)調(diào)采用本地文化、原材料和自然氣候條件；③內(nèi)部與外部

更有效連通，會隨氣候變化自動調(diào)節(jié)；④強(qiáng)調(diào)全壽命周期對環(huán)境友好，貫穿從原材料開

采、加工、運(yùn)輸、使用到建筑廢棄拆除的整個過程。

設(shè)計(jì)意圖：通過分析建筑能耗的嚴(yán)峻局面，了解降低建筑能耗（節(jié)能）的需求，認(rèn)識綠

色建筑及其核心理念。

環(huán)節(jié)B明確問題

1.你認(rèn)為綠色建筑中節(jié)能保溫技術(shù)的關(guān)鍵是什么？

綠色建筑冬暖夏涼的關(guān)鍵技術(shù)是要做到保溫隔熱，節(jié)約能源。保溫，指熱量的散失速度

慢，溫度保持在一定的數(shù)值；隔熱，指限制或減弱物體之間的傳熱，阻止熱量進(jìn)入。

回憶學(xué)過的知識和做過的實(shí)驗(yàn)，想一想：哪些可以用到建筑節(jié)能上？

黑色（深色）物體具有良好的吸熱性能，有利于吸收外源熱量；淺色物體具有良好的反

射性能，在一定程度上能隔絕外部熱量。

有的物體導(dǎo)熱性能好，有的差，選擇導(dǎo)熱性能差的材料，可以起到保溫隔熱的效果。

雙層玻璃具有良好的隔熱性能，很多建筑正是采用雙層玻璃技術(shù)來實(shí)現(xiàn)隔熱保溫。

我國地處北半球，一年四季太陽高度角周期性變化，夏高冬低。夏季，綠色建筑可以通

過屋檐、遮陽棚、卷簾等遮擋陽光，控制陽光的射入量。

3.提出任務(wù)。

任務(wù)主題：運(yùn)用所學(xué)知識建造一個節(jié)能小屋。

設(shè)計(jì)要求：（1）小屋的長、寬、高分別為21厘米、21厘米、17厘米，南北朝向，南北都

有窗戶，墻的厚度不超過1厘米。

（2）需在兩周內(nèi)完成。

(3)節(jié)能效果要經(jīng)保溫實(shí)驗(yàn)來檢測。

檢測方法：模擬冬天或夏天氣溫環(huán)境，測量冷水溫度上升或熱水溫度下降速度，檢測節(jié)

能效果。

4.列出建造節(jié)能小屋的任務(wù)、要求及問題清單。

任務(wù)建造一座節(jié)能小屋

要求小屋的長、寬、高分別為21厘米、21厘米、17厘米，南北朝向，南北都有

窗戶，墻的厚度不超過1厘米

節(jié)能建筑保溫隔熱性能與哪些因素有關(guān)？與房屋結(jié)構(gòu)有沒有關(guān)系？(圍合結(jié)

構(gòu)及門窗)

問題清單哪些材料保溫隔熱性能好？

如何綜合運(yùn)用節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)并建造小屋？

如何檢測其節(jié)能效果？

設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)一個學(xué)?？苿?chuàng)大賽的學(xué)習(xí)場景，讓學(xué)生知道建造節(jié)能小屋的具體要求及

檢測節(jié)能效果的方法，逐步明確完成任務(wù)的關(guān)鍵問題，試著聯(lián)系已有科學(xué)知識，獲得有

利于物體保溫隔熱的啟示。

環(huán)節(jié)C前期研究

研究一：超低能耗示范樓節(jié)能技術(shù)大搜索。

建筑保溫隔熱技術(shù)主要有：外墻節(jié)能、幕墻節(jié)能、門窗節(jié)能、屋面和樓板節(jié)能、地板節(jié)

能、建筑形態(tài)節(jié)能等。

太陽能集熱器碟式太陽光收集器

自然通風(fēng)煙鹵

自然通風(fēng)及

采光井、、種植屋面/輕質(zhì)保溫墻體

自潔凈玻墻

光電玻璃

塑鋼保

單元式窄通道

/溫門窗

內(nèi)循環(huán)雙層皮

底墻

寬通道外

「循環(huán)雙層

真空玻璃皮幕墻

地下室太

陽光采光

相變蓄熱

架空地板

太陽能夜

景照明

電動開啟扇

電動可調(diào)垂直外遮陽

中空雙玻玻璃幕墻

人工濕地

景觀水體

1.太陽能技術(shù)。

(1)太陽能集熱器；太陽能集熱器是一種將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能的設(shè)備。由于太陽能

比較分散，必須設(shè)法把它集中起來。由于用途不同，集熱器名稱也不同，如用于炊事的

太陽灶、用于產(chǎn)生熱水的太陽能熱水器、用于干燥物品的太陽能干燥器，以及太陽房、

太陽能熱電站、太陽能海水淡化器等。

(2)碟式太陽光收集器：太陽能碟式發(fā)電也稱盤式系統(tǒng)。主要特征是采用盤狀拋物面聚光

集熱器，其結(jié)構(gòu)從外形上看類似于大型拋物面雷達(dá)天線。由于盤狀拋物面鏡是一種點(diǎn)聚

焦集熱器，其聚光比可以高達(dá)數(shù)百到數(shù)千倍，因此可產(chǎn)生非常高的溫度。

(3)光電玻璃：光電玻璃是光能、電能和玻璃的有機(jī)結(jié)合體，能利用太陽光產(chǎn)生電能。它

是一種新型的建筑材料，主要優(yōu)點(diǎn)有：遮陽、環(huán)保、節(jié)能、隔音、結(jié)構(gòu)牢固、美化建筑、

良好透光率、產(chǎn)生電能等。

(4)地下室太陽光采光：運(yùn)用導(dǎo)光管采光系統(tǒng)，在不需要用電的情況下，通過室外的采光

裝置抽獲室外的日光，經(jīng)過導(dǎo)光管高效反射及傳輸后，再由漫射器將自然光均勻散射到

室內(nèi)每個角落。

(5)采光井：第一種是地下室外及半地下室兩側(cè)外墻采光口外設(shè)的井式結(jié)構(gòu)物，主要解決

建筑內(nèi)個別房間采光不好的問題。第二種是大型公共建筑采用四面圍合，中間呈井的形

式，內(nèi)部建造內(nèi)天井，將光線不足的房間布置于內(nèi)天井四周，通過天井來解決采光、通

風(fēng)不足的問題。

(6)太陽能夜景照明：以太陽能為能源，通過太陽能電池實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，白天用蓄電池積

蓄、貯存電能，晚上通過控制器對電光源供電，實(shí)現(xiàn)所需要的功能性照明。

2.通風(fēng)及幕墻技術(shù)。

(1)自然通風(fēng)系統(tǒng)。主要應(yīng)用于綠色節(jié)能建筑中，作為建筑節(jié)能很重要的一部分，自然通

風(fēng)系統(tǒng)對建筑物內(nèi)部的能耗控制、環(huán)境質(zhì)量控制起到不可或缺的作用。自然通風(fēng)系統(tǒng)主

要通過合理適度地改變建筑通風(fēng)方式達(dá)到提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，減少空調(diào)能耗的目的。

(2)自然通風(fēng)煙囪：住宅樓上的通風(fēng)煙囪，利用自然通風(fēng)原理，將室內(nèi)廢氣、高溫氣體等

排出去，提升空氣質(zhì)量。

(3)幕墻：是建筑的外墻圖護(hù)，不承重，像幕布一樣掛上去，故又稱為“帷幕墻”。幕墻

工藝與科技的結(jié)合，響應(yīng)全球節(jié)能減排的號召，如太陽能光伏幕墻、通風(fēng)道呼吸幕墻、

感應(yīng)風(fēng)雨智能幕墻等。

(4)雙層幕墻：又稱熱通道幕墻、呼吸式幕墻、通風(fēng)式幕墻、節(jié)能幕墻等。由內(nèi)外兩

層立體構(gòu)造組成，形成一個室內(nèi)外之間的空氣級沖層。其隔聲防噪效果顯著，能改善室

內(nèi)空氣質(zhì)量及室內(nèi)熱環(huán)境。

(5)單元式窄通道內(nèi)循環(huán)雙層皮幕墻：外層幕墻采用中空玻璃、隔熱型材形成封閉狀態(tài)。

內(nèi)層幕墻采用單層玻璃或單層鋁合金門窗，呈可開啟狀態(tài)。利用機(jī)械通風(fēng)，空氣從樓板

或地下的風(fēng)口進(jìn)入通道，經(jīng)上部排風(fēng)口進(jìn)入頂棚流動。

(6)寬通道外循環(huán)雙層皮幕墻：外層幕墻采用單層玻璃，在其下部有進(jìn)風(fēng)口，上部有排風(fēng)

口。內(nèi)層幕墻采用中空玻璃、隔熱型材，且設(shè)有可開啟的窗或門。它無需專用機(jī)械設(shè)備,

完全靠自然通風(fēng)將太陽輻射熱，經(jīng)通道上排風(fēng)口排出室外，從而節(jié)約能源和機(jī)械運(yùn)行維

修費(fèi)用。夏季開啟上下通風(fēng)口，進(jìn)行自然排風(fēng)降溫。冬季關(guān)閉上下通風(fēng)口，利用太陽輻

射熱經(jīng)開啟的門或窗進(jìn)入室內(nèi)，可利用熱能和減少室內(nèi)熱能的損失。

3.門窗、地板及墻體材料。

(1)輕質(zhì)保溫墻體：保溫墻能起到保溫隔熱，維持室內(nèi)溫度穩(wěn)定的作用，傳統(tǒng)保溫墻體般

在內(nèi)外墻體之間澆筑保溫材料，但是保溫材料般強(qiáng)度較低，若在內(nèi)外墻體之間設(shè)置骨

架，則骨架與保溫材料相互連接強(qiáng)度低，而且設(shè)置骨架會使整體質(zhì)量變大。輕質(zhì)保溫墻

體采用新型材料，質(zhì)量輕、性能高，在起到保溫效果的同時，降低材料的質(zhì)量。

⑵塑鋼保溫門窗：塑鋼保溫門窗是以聚氯乙烯樹脂為主要原料，加上一定比例的穩(wěn)定劑、

著色劑、填充劑、紫外線吸收劑等，經(jīng)擠出成型材，然后通過切割、焊接或螺接的方式

制成門窗框扇。配裝上密封膠條、毛條、五金件、隔熱材料等等，結(jié)實(shí)、耐用還保溫。

(3)自潔凈玻璃：自潔凈玻璃是通過在光滑的玻璃表面上鍍摻雜某種物質(zhì)的薄膜，使得空

氣中的塵埃及其他污染物無法附著在玻璃表面，保持玻璃的清潔。

(4)外遮陽：戶外設(shè)置的百葉窗、卷簾等遮陽設(shè)備。不但可將戶外的日照隔絕，并且能夠

抑制室內(nèi)的空氣上升。其主要效果是具有自然的節(jié)能功效。

①水平外遮陽是在窗戶的上方設(shè)置一定寬度的遮陽板，能遮擋高度角較大的從窗戶上方

照射下來的陽光，適用于接近南向的窗口或北回歸線以南低緯度地區(qū)的北向附近窗口。

比如電動可調(diào)水平外遮陽。

②垂直外遮陽是在窗戶的兩側(cè)設(shè)置了一定寬度垂直方向的大遮陽板，能遮擋高度角比較

小的從窗戶兩側(cè)斜射進(jìn)的陽光，對日出、日落平射窗口的陽光不起遮擋作用。適用于東

北、北、西北附近窗口。比如電動可調(diào)垂直外遮陽。

③綜合式遮陽：有效遮擋高角度中等的從窗前斜射下來的陽光，遮陽效果比較均勻。主

要適宜東南、西南附近窗口。

④擋板式遮陽：有效遮擋高角度較小的正射窗口的陽光。主要適宜東、西向附近窗口。

(5)相變蓄熱架空地板。

①相變蓄熱：相變材料是指在溫度不變的情況下，通過改變物質(zhì)狀態(tài)并能提供潛熱的物

質(zhì)。轉(zhuǎn)變物理性質(zhì)的過程稱為相變過程，這時相變材料將吸收或釋放大量的潛熱，節(jié)能

環(huán)保。

②架空地板是用可調(diào)支架、橫梁、面板等組合拼裝而成的，下部中空。其特點(diǎn)是靈活性

強(qiáng)，綜合布線的方便性，避免了電線的外漏，防靜電，節(jié)能。利用架空地板的架空層進(jìn)

行空調(diào)送風(fēng)改善了熱舒適性和室內(nèi)空氣品質(zhì)。

(6)真(中)空玻璃具有隔音、隔熱、防結(jié)霜、防潮、抗風(fēng)壓強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn)。炎熱的夏天,

雙層中空玻璃可以擋住90%的太陽輻射熱。

(7)電動開啟扇：窗戶中可以打開的那部分叫開啟扇，通常窗框比不開的寬。幕墻中的開

啟扇起到散熱、通風(fēng)等作用。

(8)鋁合金斷橋內(nèi)開窗：斷橋鋁合金，是指鋁合金型材中間有一道黑色的尼龍隔熱穿條，

它阻斷了室內(nèi)外的冷熱傳導(dǎo)，因此叫作斷橋鋁合金。傳統(tǒng)鋁合金窗戶雖然在強(qiáng)度上比塑

鋼窗好一些，但是不隔熱，而且是以推拉窗為主，所以會出現(xiàn)密封不嚴(yán)、不隔音、不保

溫等缺點(diǎn)。斷橋鋁合金窗設(shè)計(jì)了多種密封組合，解決了上述問題，可以達(dá)到節(jié)能保溫、

舒適的效果。

4.生態(tài)設(shè)計(jì)。

(1)生態(tài)水池：生態(tài)水池是既能適于水下動植物生長，又能美化環(huán)境、調(diào)節(jié)小氣候、供人

觀賞的水景。在居住區(qū)里的生態(tài)水池多飼養(yǎng)觀賞魚蟲和習(xí)水性植物(如魚草、蘆葦荷花、

蓮花等)，營造動物和植物互生互養(yǎng)的生態(tài)環(huán)境。

(2)種植屋面：在屋面防水層上覆土或鋪設(shè)鋸末、蛭石等松散材料，并種植植物，起到隔

熱作用的屋面。在建筑屋面和地下工程頂板的防水層上鋪以種植土，并種植植物，使其

起到防水、保溫、隔熱和生態(tài)環(huán)保作用的屋面稱為種植屋面。

5.把你了解的節(jié)能技術(shù)記錄下來。

太陽能集熱器利用太陽能轉(zhuǎn)換為熱能

光電玻璃將太陽能轉(zhuǎn)換為電能

真空玻璃阻斷室內(nèi)熱散射.儲存熱量

輕質(zhì)保溫墻體減少室內(nèi)外熱傳遞,保溫隔熱

鋁合金斷橋內(nèi)開窗阻隔鋁的熱傳導(dǎo)、水密性*氣密性好

望鋼保溫門窗為多腔式結(jié)構(gòu)，具有良好的隔熱性能

相變蓄熱架空地板儲能密度大、溫度變化小

自然通風(fēng)及采光井少開燈、少用空調(diào)、節(jié)約電能

自然通風(fēng)煙囪少用空調(diào),節(jié)約電能

碟式太陽光收集器充分利用太陽能

電動可調(diào)垂直外遮陽減少陽光射入量

研究二：普通房屋的散熱情況。

通過上圖可知，普通房屋的散熱主要是通過屋頂和墻壁，占60%,所以，無論是夏季降

溫還是冬季保暖，都要從這兩處著手。就保暖來說，可以設(shè)計(jì)保溫墻、使用高性能的保

溫隔熱材料；夏季再利用自然通風(fēng)的方式，降低室溫。我們在設(shè)計(jì)小屋的時候，墻壁和

屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)最為關(guān)鍵。

研究三了解材料的隔熱性能。

房屋的保溫隔熱，就是針對圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行采溫隔熱的設(shè)計(jì)，即對房屋的屋頂、墻體、窗

戶、門、地板等組成部分進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，材料自身的隔熱性能起到關(guān)鍵作用。墻體內(nèi)保

溫節(jié)能材料品種較多，如珍珠巖保溫砂漿、內(nèi)貼充氣石膏板、黏土珍珠巖保溫磚、各種

聚苯夾芯保溫板等。常用的外保溫墻體節(jié)能材料有膨脹珍珠巖及制品、復(fù)合硅酸鹽保溫

材料、酚醛樹脂泡沫保溫材料、納米孔硅保溫材料等。屋面保溫隔熱材料包括：膨脹蛭

石、巖棉等松散的保溫材料，泡沫混凝土等整體現(xiàn)澆保溫材料，EPS泡沫塑料板等板狀

保溫材料。

1.磚的隔熱性能。

(1)普通紅石專。具有一定的強(qiáng)度和耐久性，做成多孔病可以隔熱、隔音。

(2)混凝土實(shí)心磚。質(zhì)量較大，抗震性能好，強(qiáng)度高，隔音隔熱性能好，價格高。

(3)隔熱保溫磚。質(zhì)量較小，保溫節(jié)能，隔音隔熱，無輻射，綠色環(huán)保。

2.反射隔熱涂料。選擇合適的原料和配方等，制成高反射率的涂料，通過反射太陽光來

達(dá)到隔熱目的。

玻璃：玻璃的發(fā)明極大地改善了房屋的自然采光。玻璃的優(yōu)點(diǎn)在于價格低、透明、耐用、

易清洗、密封性好，但隔熱性能不太理想，冬天美麗的窗花證明了這一點(diǎn)。

研究四搜集更多的資料，說一說窗戶、墻體、屋頂?shù)人玫母魺嵝录夹g(shù)和新材料。

建筑門窗是建筑物熱交換、熱傳遞最活躍的部位，其熱損失量是同面積墻體熱損失量的

5飛倍。最初玻璃窗是單層的，保溫性能與金屬一樣差。后來演變?yōu)殡p層玻璃窗，利用

兩塊玻璃之間的空氣間層有效阻隔熱傳遞?，F(xiàn)在普遍應(yīng)用雙層鍍膜玻璃窗，采用低散射

鍍膜鍍于內(nèi)層玻璃，使向外散射的熱量反射回屋里。目前最先進(jìn)的節(jié)能玻璃窗，雙層鍍

膜玻璃中間抽成真空。

使用密封材料提高門窗的氣密性和水密性，能減少空氣滲透熱損失。

研究五怎樣根據(jù)白天太陽的移動改進(jìn)窗戶的設(shè)計(jì)？

太陽移動的規(guī)律。

上午和下午太陽高度角小，如果東、西方向窗戶很大，陽光會大量、長時間照進(jìn)屋內(nèi)，

且西窗容易造成西曬。房屋東、西兩側(cè)可以開小窗戶，甚至不用窗戶。中午太陽高度角

相對較大，陽光直射房屋南面，南窗可以做得大些。一天中陽光始終照不到房屋的北面,

因此北面可以減少窗戶的數(shù)量及大小。

2.用紙板做個房屋模型，研究冬天如何讓陽光長時間照進(jìn)房間，夏天如何讓陽光少照進(jìn)

房間。

(1)測試一下，在屋檐長度不變的情況下，在不同季節(jié)“，手電筒需要如何調(diào)整才能使光

線照進(jìn)屋內(nèi)？

冬天和夏天，太陽在一天當(dāng)中的運(yùn)動軌跡不同。一般來說，冬天太陽的運(yùn)動軌跡偏南，

在夏天太陽的運(yùn)動軌跡偏北。又因?yàn)槎焓窃谶h(yuǎn)日點(diǎn)，而冬天的太陽直射南回歸線，此

時太陽高度角大于北回歸線所處的角度。根據(jù)冬天和夏天的太陽照射角度的不同，設(shè)計(jì)

房屋的窗戶位置。比如I:

上圖中，窗戶的位置有利于夏季遮陽，冬季采光。春分到夏至，正午時屋檐的速陽作用

逐漸增強(qiáng)；可以用手電筒模擬太陽的位置，在屋檐長度不變的情況下，調(diào)整手電筒，讓

光照進(jìn)屋內(nèi)。

(2)增加遮陽裝置。遮陽裝置分為水平遮陽、垂直遮陽、綜合式遮陽和擋板式遮陽，可根

據(jù)太陽的位置自行設(shè)計(jì)遮陽裝置。

設(shè)計(jì)意圖：對低能耗建筑的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行分類，引入“圍護(hù)結(jié)構(gòu)”的概念，引導(dǎo)學(xué)生理

解圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要性。通過對問題小屋的分析，開展對比實(shí)驗(yàn)，知道窗戶的設(shè)計(jì)要考慮

一天中太陽位置的變化，屋檐的長短也與不同季節(jié)太陽高度角的變化規(guī)律有關(guān)，為后續(xù)

的設(shè)計(jì)方案打下基礎(chǔ)。

環(huán)節(jié)D設(shè)計(jì)方案

集思廣益，討論節(jié)能小屋的設(shè)計(jì)方案。

設(shè)計(jì)時，要從以下幾個方面考慮：

(1)使用的技術(shù)。設(shè)計(jì)的節(jié)能小屋使用哪些節(jié)能技術(shù)，比如充分利用太陽能技術(shù)、利用自

然通風(fēng)技術(shù)、節(jié)約電力。

(2)使用的材料。包括房屋的墻體、屋頂、地板、窗戶、玻璃等。

(3)房屋的造型與風(fēng)格。包括房屋整體造型、窗戶的位置、屋檐的長短等。既節(jié)省材料，

又美觀大方。

對照要求，選擇最佳方案，畫出設(shè)計(jì)圖。畫設(shè)計(jì)圖，就是把頭腦中的想法表現(xiàn)在圖紙上

的過程。設(shè)計(jì)圖包括三個部分：立體草圖、正視圖、左視圖。每張圖上都要標(biāo)識出構(gòu)件

的具體尺寸和加工材料，便于加工制作。

設(shè)計(jì)意圖：在前期研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生借助表格建構(gòu)法進(jìn)行節(jié)能小屋的方案設(shè)計(jì),

小組討論交流形成最佳方案，畫出設(shè)計(jì)圖。

環(huán)節(jié)E制作改進(jìn)

按照設(shè)計(jì)方案，建造節(jié)能小屋。

1.準(zhǔn)備材料和工具：木板、木條、泡沫、熱融膠槍、鋸、剪刀等。

2.制作步驟：(1)先依據(jù)圖紙尺寸，裁剪相應(yīng)的制作部件。

(2)按照修建房屋的順序搭建小屋：建造地基、搭建圍墻、制作門窗、建造屋脊、搭建房

頂、粘貼隔熱材料等。

設(shè)計(jì)意圖：選擇合適的材料和工具，按照設(shè)計(jì)方案制作節(jié)能小屋，用于后續(xù)的測試環(huán)節(jié)。

環(huán)節(jié)F評價反思

1.檢測節(jié)能小屋的節(jié)能效果。

隔熱效果的檢測方法：

①小屋按照“坐北朝南”的方位放置好；

②利用2000W鴇絲燈從斜上方對節(jié)能小屋進(jìn)行照射，模擬夏季驕陽似火的高溫天氣；

③取50mL量杯裝40磯自來水，用溫度計(jì)測量初始水溫；

④以15