五年级上册科学教案与课堂实录-2.7 做个太阳能热水器 教科版

做个太阳能热水器
一、教学设计意图
本课是教科版五年级上册科学第二单元《光》第7课的内容，本课主要根据前面所学的利用光的反射和吸收制作一个简易的太阳能热水器。其主要环节分为以下几个部分：?一是了解太阳能热水器的构造，它是怎样工作的，以及提高效能采用的措施等。二是设计我们的太阳能热水器。这是学生运用学习成果解决实际问题，是对前面几课积累经验的一个应用与升华。设计制作一个太阳能热水器是一个典型的任务活动。教材只提供了任务的限制要求，即制作的太阳能热水器应该具有哪些基本要求。对于采用什么材料、运用怎样的制作方法、小组内怎样展开活动并没有做明确的要求。这就给了学生们很大的创造空间。?但是，作为五年级的学生来说，对于这样一个具有挑战性的任务而言，制作太阳能热水器之前，需要引导学生对热水器及制作过程进行构思，并制订一个有效的计划。这也正是本课教学的重点。?
本科紧接着5、6课内容，通过前两课的学习，了解到获得更多太阳的光和热的方法，这些都为学生开展本节课的小制作打下基础。而让学生们亲自动手来制作太阳能热水器，很容易激发他们的活动热情，教师要鼓励小组合作，并把自己的方案在全班交流。
教学的整体构思：
1、引入：我采用了两张照片来引入，一张房顶上有太阳能热水器，一张房顶上没有太阳能热水器，让学生对比发现区别引入课题，激发学生的兴趣。
2、了解太阳能热水器：这部分为了提高学生的参与性和发挥他们的主动性，以学生课外收集太阳能热水器的相关资料为主。主要介绍了太阳能热水器三个方面的知识。
1）太阳能热水器的构造：集热器、保温箱、控制系统，太阳能热水器最重要的就是这三部分，并介绍集热器和保温箱所采用的材料；
2）工作过程；
3）提高效能的措施。
3、设计制作太阳能热水器：
1）阅读设计要求；
2）根据以下几个问题讨论：
（1）你所设计的太阳能热水器有什么作用？
（2）你的太阳能热水器应该包括哪两部分？
（3）采取什么方法来升高温度？又采用什么方法来保温？
（4）选择什么材料来做太阳能热水器？
3）小组之间交流各自的设计金点子；
4）小组完成设计方案；
5）小组交流展示自己的方案；
6）阅读书上优秀的设计方案，并弄清楚每一条设计的理由；
7）理清设计思路：明确功能、弄清结构、思考问题、选择材料、画出设计图。
4、展示教师自己做的简易太阳能热水器，并播放制作微课，布置学生回家制作。二、教学设计
（一）教学目标
科学概念
1、太阳能热水器是一种光热转换器，具有节能、环保、安全的优点。
2、太阳能热水器的效能和所采用的材料、结构、运用的原理有关。
3、产品的设计，不仅要考虑构造，还要考虑材料的选择、依据的科学原理以及如何方便、实用。
过程与方法
1、能根据研究任务和要求进行有目的的设计。
2、按一定的格式写出本小组的设计方案。
3、在全班交流介绍方案的设计思路、原理。
情感、态度、价值观
1、乐于合作、交流、反思和改进。
2、体会到运用科学知识解决问题的乐趣。
3、体会到任何一种科技产品的开发和设计，融合了多种知识和技术。
4、认识到科技的发展能促使人们更好地利用自然资源和自然规律。
（二）教学准备
教师演示：有关太阳能热水器和太阳灶的构造及工作原理的课件及图片，教师自制的简易太阳能热水器。
分组实验：制作简易太阳能热水器的材料（纸盒、泡沫塑料或棉花、能装水的塑料袋或饮料瓶、玻璃片或塑料薄膜、盒盖、黑色纸、镜子或锡箔纸等）。
（三）教学重、难点
设计太阳能热水器。
（四）课时安排
1课时。
（五）教学过程
课前准备。教师课前（提前两到三天）布置学生通过多渠道、多方法广泛地了解、观察太阳能热水器，并且收集有关的资料和图片。比如：
太阳能热水器是由哪几部分组成的？
太阳能热水器各部分采用了什么材料？
太阳能热水器是如何工作的？
太阳能热水器的安装位置是怎样的？为什么要这样安装呢？
（一）太阳能热水器（10分钟）
教师：今天，老师为同学们带来了两张照片（多媒体出示一张有太阳能热水器的图片和一张没有太阳能热水器的图片）。提问：请大家仔细观察这两张照片的房顶上有什么区别呢？（学生齐回答：第一张照片的房顶上多了太阳能热水器）
评价：同学们观察得真仔细呀！
教师：太阳能热水器是一种既不用电也不费气就能为我们提供热水的神奇装置。它究竟有多么的神奇呢？今天，我们就一起来研究它。（板书：太阳能热水器）
教师接着提问：关于太阳能热水器，你知道什么呢？（学生们都特别想回答）评价：同学们如此积极，看来回家都完成了老师布置的任务，非常棒！
（1）教师提问：（播放多媒体）哪个小组来说说太阳能热水器是由哪几部分组成的？（某小组汇报：集热器、保温水箱、控制系统、支架、连接管道……）（多媒体展示：太阳能热水器由集热器、保温水箱、控制系统、支架、连接管等组成。）
评价：说得真好！
（教师板书：1.构造：集热器、保温水箱、控制系统）
小活动：（鼠标指到太阳能热水器）同学们能在这上面指出每一部分的名称吗？（学生回答：能）评价：看同学们齐声回答，老师感受到个个同学都精神饱满，信心百倍！
教师：（鼠标点到集热器）这部分叫什么名字呢？（学生齐回答：集热器）（鼠标点到保温水箱）这里呢？（学生齐回答：保温水箱）（鼠标点到支架）那这部分呢？（学生齐回答：支架）
① 教师：我们已经弄清楚了太阳能热水器的构造。你们知道集热器是什么材料做成的吗？（学生回答）（回答的好，及时表扬你的课外知识真丰富；回答的不好，鼓励：没有说完整没关系，老师喜欢爱发言的同学。）（若刚刚那个同学回答的不完整）教师再提问：有补充的吗？（另一同学来回答）教师根据实际情况评价。
教师归纳总结：（多媒体展示）集热器是太阳能热水器的核心部件，使用了真空集热管，它用双层玻璃构成，内表镀上热吸收层，能充分吸收太阳光，就如保温瓶胆的内部结构。两层之间为真空，防止和减少管内外的热对流。（板书：集热器的简笔画）
②教师：（鼠标指到保温水箱）保温水箱又是什么材料做的呢？（学生回答:保温水箱是采用双层不锈钢板构成的，主要是坚固防锈。中间是聚氨酯整体发泡的保温体，能有效的保持水温。）
教师做出评价:你真能干！
教师归纳总结：（多媒体展示）怪不得保温箱的保温作用如此明显，原来是这样的。一般合格的太阳能热水器每天温度下降在5摄氏度以内，可以隔天使用（板书：保温箱的简笔画）
（2）教师：（多媒体翻页）有谁知道太阳能热水器是怎样工作的？（某小组汇报）（太阳能热水器的工作过程大致是这样的：通过集热管吸收太阳能给冷水加热，然后把热水送到保温箱保持一定的温度，当我们需要用热水时，通过控制系统放热水，并补充一定量的冷水到集热器进行加热。）（如果学生回答得好）（多媒体展示工作原理图）（多媒体展示原理）教师评价：你真厉害，这么复杂的过程你都解释清楚了，你真是个小老师！（若刚刚那个组回答的不完整）教师再提问：有补充的吗？（另一小组汇报）教师根据实际情况评价。
教师总结：（板书：2.原理：光能热能）
（3）教师：太阳能热水器采用了哪些方法来升温和保温呢？（某小组汇报）（教师评价）（板书：3.措施）教师：措施就是方法。（学生回答）
（如果学生想不到，教师就提示：太阳能是热水器是怎么摆放的？为什么要这样摆放呢？）教师：我们回忆一下集热器和保温箱采用了哪些材料？（学生齐回答）这些材料就可以升温和保温。
①斜放：和太阳光垂直，吸收更多的太阳辐射。（板书：斜放）
②保温水箱：聚氨酯整体发泡保温体，有效地保持水温。（板书：发泡保温）
③真空集热管：热吸收层能充分吸收太阳光，如保温瓶胆的内部结构；两层之间是真空，减少热量流失。（板书：真空集热管）
教师总结：为了提高太阳能热水器的效能以及方便实用，设计人员在各部分使用的材料、原理方面动了不少脑筋。
（4）教师总结：太阳能热水器：是利用多种科学原理设计出来的一种节能装置，具有节能、环保、安全的优点。
（二）设计太阳能热水器（25分钟）
1．教师：孩子们，你们有兴趣自己动手做一个太阳能热水器吗？（学生齐回答：有）（多媒体展示）现在我们一起来担任小设计师利用身边的材料与小组同学合作设计制作一个“简易太阳能热水器”。（板书课题：做个太阳能热水器）教师：请大家注意设计要求，哪位同学愿意来读一读？（多媒体展示）设计要求：
（1）能够装200毫升水；
利用容易得到的材料；
（3）能在15分钟内使水的温度上升。
教师评价：你读得真好！
讨论方案：（多媒体展示讨论的问题）
教师：请根据这些问题小组讨论3分钟，注意要求：讨论的时候声音要小，不要影响到其他组的同学，讨论结束用行动告诉老师。（计时器计时，时间结束教师用小组评价先坐好的三到五个组加星）
你所设计的太阳能热水器有什么作用？
你的太阳能热水器应该包括哪两部分？
采取什么方法来升高温度？又采用什么方法来保温？
选择什么材料来做太阳能热水器？
教师：我们来交流一下同学们的讨论情况。
（1）教师提问：你所设计的太阳能热水器有什么作用呢？
（学生回答：升温、保温）
（2）教师提问：你的热水器主要应该包括哪两部分呢？（学生回答：集热器、保温箱）
（3）教师：你采用什么方法使太阳能热水器里的水温度升得快呢?（学生发言……）
预设：①选择透明度高的小饮料瓶（透光性强）或者罐壁比较薄的易拉罐（传热快）做集热器；
②将集热器外表面涂黑（或者贴一层黑色纸），增强吸光能力。
③利用镜子、锡箔纸等反光来增强光照；
④涂黑纸盒的内外表面，增强纸盒的吸热能力；
⑤调节热水器的放置角度，使与太阳光垂直；
⑥在水箱周围填充泡沫或棉花；
……
教师：你的办法太好了！你这个主意也不错！
（4）你选哪些材料呢？（学生边回答老师边将学生说的物品画在黑板上）
（5）教师：画出设计图，不好画的你可以用简单的文字来描述。
3．学生分组，撰写设计方案。教师：下面就请各小组完成自己组的设计方案。（板书：设计图）教师：注意·小组合作、小声讨论，尽量在8分钟之内完成。（多媒体投影计时器）设计好的小组用行动告诉老师。比一比哪个小组的表现得最好！（教师巡视）
4．全班交流各小组的设计方案。教师：第（）组的同学都已经设计好，其他组的加油哦！（在小组评价栏给表现好的组加星）(请两到三个设计得好的组的方案展示给大家，让学生自己来说)（教师进行评价：你们组的设计真有创意！你们组真棒！你们组真能干！）
5．学生阅读教材上的设计方案。教师：这几个组的设计方案很不错，现在我们再一起来看一个优秀的作品。（多媒体展示）请一个同学来朗读一下！同时，其他同学认真思考：这个方案里每一条设计的理由。

6．教师：你的声音真洪亮！（多媒体展示连一连）教师：现在我们来做一个抢答游戏！请思考一分钟，哪个组的同学答对了我就他们组加一颗星。（学生回答正确，鼠标点击出答案并掌声效果）
（1）用塑料瓶装水容易让阳光射进去，减少热量外流，起到升温和保温的双重作用。
（2）把瓶子放在盒子里周围塞上泡沫是为了保温。
（3）瓶子的背面贴锡箔纸反光是为了加强反射，让透过瓶子的光反射回来，减少热量外流。
（4）对着光的一面用透明塑料薄膜盖住，减少了热量盒内的热量向外辐射。
（5）装塑料瓶的盒子支起来，可以改变角度，以保持使阳光直射。
（6）盒子内外涂黑色是为了吸收更多的太阳辐射。
7.教师：现在我们来理一理我们的设计思路吧。（多媒体展示：设计思路）
教师：我们首先要明确功能，比如：你设计的太阳能热水器要有升温和保温的作用。其次我们要弄清结构，比如：你设计的太阳能热水器主要应该包括集热器和保温箱两部分。接下来我们就要思考：你采用哪些方法来升温和保温，然后根据我们采用的方法来确定我们要选择的材料，最后画出设计简图。
（三）制作太阳能热水器（5分钟）
1．教师：老师今天带了一个神秘的东西（教师展示自己制作的简易太阳能热水器）教师：这就是老师自己制作的简易太阳能热水器。做得漂亮吗？通过今天的学习，你们也能做到！我们一起看看老师是怎么制作的，一定要仔细观看哦！记清楚每一个步骤！（教师播放制作简易太阳能热水器的微课）。
2．教师：回家你们就按照你们自己的设计做一个吧！下节课带来交给老师，老师给你加分。等有太阳的时候我们就去测试我们的太阳能热水器，到时候我们的热水器装相同的水，在相同的时间内比一比谁的太阳能热水器升温最快，谁就是最佳的设计师！（今天的课就上到这里，下课！）
（六）板书设计
做个太阳能热水器
一．太阳能热水器
1.构造：集热器、保温箱、控制系统
2.原理：光能热能
? 3.措施：斜放、真空集热管、发泡保温
设计图
三、课堂实录
（一）太阳能热水器
师：今天，周老师为大家带来了两张照片（多媒体出示一张有太阳能热水器的图片和一张没有太阳能热水器的图片）请大家仔细观察这两张照片的房顶上有什么区别呢？
生：一个房顶上有太阳能热水器，一个没有太阳能热水器。
师：太阳能热水器是一种既不用电也不费气就能为我们提供热水的神奇装置。它究竟有多么的神奇呢？今天，我们就一起来研究它。（板书：太阳能热水器）
师：关于太阳能热水器，你知道什么呢？（学生踊跃举手）同学们一定知道很多很多，那接下来我们就一个问题一个问题的解决。（多媒体播放太阳能热水器的图片）谁来说说太阳能热水器是由哪几部分组成的？
生1：它是由双层玻璃组成。
师：老师问的是太阳能热水器的组成，再想想。
生2：太阳能热水器由保温箱、支架、管道、控制系统组成。
师：你说得非常好！（多媒体展示：太阳能热水器由集热器、保温水箱、控制系统、支架、连接管等组成。）太阳能热水器由集热器、保温水箱、控制系统、支架、连接管等组成。（教师板书：1.构造：集热器、保温水箱、控制系统）（鼠标指到太阳能热水器）同学们能在这上面指出每一部分的名称吗？（鼠标点到集热器）这部分叫什么名字呢？
生齐答：集热器。（多媒体展示）
师：（鼠标点到保温水箱）这里呢？
生齐答：保温水箱。（多媒体展示）
师：（鼠标点到支架）那这部分呢？
生齐答：支架。（多媒体展示）
师：我们已经弄清楚了太阳能热水器的构造。你们知道集热器这部分是什么材料做成的吗？
生：集热器是太阳能热水器的核心部件，使用了真空集热管，它用双层玻璃构成，内表镀上热吸收层，能充分吸收太阳光，就如保温瓶胆的内部结构。两层之间为真空，防止和减少管内外的热对流。
师：你的课外知识真丰富！（多媒体展示）集热管像保温瓶胆一样由双层玻璃构成的，里面是真空，内表面有热吸收层。（板书：集热器的简笔画）（鼠标指到保温水箱）保温水箱又是什么材料做的呢？
生：保温水箱是采用双层不锈钢板构成的，主要是坚固防锈。中间的是聚氨酯整体发泡的保温体，能有效的保持水温。
师：你真厉害！（多媒体展示）保温箱外面的材料是双层不锈钢板，里面的材料是聚氨酯保温体，这样它就能很好的保持水温，这是保温箱的材料。（板书：保温箱的简笔画）那太阳能热水器是怎样工作的？谁知道呢？
生：太阳能热水器通过集热管吸收太阳能给冷水加热，然后把热水送到保温箱保持一定的温度，当我们需要用热水时，通过控制系统放热水，并补充一定量的冷水到集热器进行加热。
师：很好！（多媒体展示工作原理图）（多媒体展示原理）（板书：2.原理：光能 热能）我们知道了太阳能热水器的工作原理。太阳能热水器采用了哪些方法来升温和保温呢？
生1：保温水箱是采用双层不锈钢板构成的，主要是坚固防锈。中间的是聚氨酯整体发泡的保温体。
师：你说得非常不错！保温箱采用的材料就是用来保温的。我们再来回忆一下集热器采用了什么材料？
生2：集热器是太阳能热水器的核心部件，使用了真空集热管，它用双层玻璃构成，内表镀上热吸收层，两层之间为真空。
师：集热器所用的材料和我们保温箱所用的材料就是用来升温和保温的。我们再想想太阳能热水器是怎么摆放的？
生3：倾斜的。
师：它为什么要倾斜着放呢？
生4：这样可以和太阳光垂直。
师：（板书措施：斜放、真空集热管、发泡保温）为了提高太阳能热水器的效能以及方便实用，设计人员在各部分使用的材料、原理方面动了不少脑筋。（多媒体展示）太阳能热水器：是利用多种科学原理设计出来的一种节能装置，具有节能、环保、安全的优点。
（二）设计太阳能热水器
师：孩子们，你们想自己动手做一个太阳能热水器吗？
生齐答：想！
师：（多媒体展示）现在我们一起来担任小设计师利用身边的材料与小组同学合作设计制作一个“简易太阳能热水器”。（板书课题：做个太阳能热水器）请大家注意设计要求，哪位同学愿意来读一读？（多媒体展示）
生：设计要求： （1）能够装200毫升水；（2）利用容易得到的材料；（3）能在15分钟内使水的温度上升。
师：你读得真好！（多媒体展示讨论的问题）请根据这些问题小组讨论3分钟，注意要求：讨论的时候声音要小，不要影响到其他组的同学，讨论结束用行动告诉老师。
（1）你所设计的太阳能热水器有什么作用？
（2）你的太阳能热水器应该包括哪两部分？
（3）采取什么方法来升高温度？又采用什么方法来保温？
（4）选择什么材料来做太阳能热水器？
（学生分组讨论，计时器计时，时间结束教师给先坐好的三个组加星）
师：我们一起来交流一下你们讨论的结果。首先来看第一个问题：你所设计的太阳能热水器有什么作用呢？
生：我所设计的太阳能热水器可以帮助那些外出工作的人保持水温，也可以在没有热水的时候来帮我们加热水温。
师：同学们，他所设计的热水器的作用主要是保温和升温，说得非常好！既然我们要设计的太阳能热水器应该有升温和保温的作用，那它主要应该包括哪两部分呢？
生1：应该有热水箱，还有加热的部分。
师：热水箱就是保温箱，加热的部分叫什么呢？
生2：集热管。
师：那主要应该括保温箱和集热器，因为集热器就由很多集热管组成。你采用什么方法来升高温度？又采用什么方法保温？
生1：我采用保温的塑料来做一个瓶子。
师：我们采用保温的瓶子。（板书瓶子的简笔画）
生2：用保温瓶里的瓶胆。
师：我们尽量用到我们前面所学的知识，大家再想想。
生3：我们可以用黑色的纸。
师：非常不错的想法！
生4：我们用吸管外面缠上黑色的胶布来做集热器。
师：这个想法不错！还有其他的想法吗？
生5：我们可以找一个圆柱体的东西来做支架。
师：刚刚我们想到很多升温的方法，那我们怎么来保温呢？我们的瓶子放在哪儿呢？
生6：我们可以用斜着的支架把瓶子斜着放，再把瓶子外面包上黑色的胶布，这样就可以让它更好的吸收阳光。
师：很好！我们想到了很多的办法。现在我们根据我们的想法来选择我们需要的材料？
生1：瓶子可以用不锈钢来做。
师：我们一定要找我们身边容易找到的材料。
生1：钢铁。外面包的可以用纸盒来做。
师：这个组的同学想到了纸盒这种我们身边容易找到的材料。（板书纸盒的简笔画）还有吗？
生2：粗的塑料管。
师 ：好。请大家在抽屉里拿出记录单把我们刚刚所讨论的记录下来，用简笔画的形式来记录，不好画的你可以用简单的文字来描述。注意时间要求，尽量在8分钟之内完成。完成的小组用行动告诉老师。
（学生分组完成设计方案，教师巡视指导。）
师：第11组的同学都已经设计好，其他组的加油哦！（在小组评价栏给表现好的组加星）同学们都设计好，请最先完成的小组来展示一下你们的设计。
11小组：展示介绍自己组的设计。
师：你们组的设计真有创意！有没有其他组的来展示一下呢？请13组。你们一定要认真的听哦！看看你们的和他们组的有什么区别呢？
13组：展示介绍自己组的设计。
师：你们组也设计得不错!我们再来看看4组的设计。
4组：展示介绍自己组的设计。
师：你们组的注意真不错!我们再请7组的来展示一下他们的设计。
7组：展示介绍自己组的设计。
师：你们组设计得非常棒!我们来展示的几个组都设计得很不错，刚刚老师转了一下其他没有来展示的组也设计得很好。接下来我们再一起来看一个优秀的作品。（多媒体展示）请男生来朗读一下！同时，请所有同学认真思考：这个方案里每一条设计的理由。（男生齐读优秀作品）
师：（多媒体展示每一条设计）现在请左边的同学来读每一条设计，右边的同学来读理由。比如左边是“用塑料瓶装水”，（多媒体展示）右边“容易让阳光射进去，减少热量外流，起到升温和保温的双重作用”就是它的理由。左边同学读一条设计，右边的同学读一条理由，明白了吗？
生齐答：明白了。（学生分别读设计和理由）
师：现在我们来理一理我们的设计思路吧。（多媒体展示：设计思路）我们首先要明确功能，比如：你设计的太阳能热水器要有升温和保温的作用。其次我们要弄清结构，比如：你设计的太阳能热水器主要应该包括集热器和保温箱两部分。接下来我们就要思考：你采用哪些方法来升温和保温，然后根据我们采用的方法来确定我们要选择的材料，最后画出设计简图。
（三）制作太阳能热水器
师：老师今天带了一样神秘的东西（教师展示自己制作的简易太阳能热水器）这就是老师自己制作的简易太阳能热水器。你们也想自己制作一个太阳能热水器吗？
生：想！
师：通过今天的学习，你们也能做到！我们一起看看老师是怎么制作的，一定要仔细观看哦！记清楚每一个步骤！（教师播放制作简易太阳能热水器的微课）（学生观看微课）
师：回家你们就按照你们自己的设计做一个吧！下节课带来交给老师，老师给你加分。等有太阳的时候我们就去测试我们的太阳能热水器，到时候我们的热水器装相同的水，在相同的时间内比一比谁的太阳能热水器升温最快，谁就是最佳的设计师！今天的课就上到这里，下课！
四、教学反思
科学学习的核心是探究，教师在传授学生知识的同时更重要的一点是培养学生的科学素养，包括探究能力、动手能力、创新能力以及获取信息的能力。通过这节课的教学实践，我充分认识到了这一点。这节课是这一单元的第七课，是一节设计制作课，也就是引导孩子们用前面几节课所获得的知识设计方案，并亲自动手制作一个太阳能热水器。我的安排是课前让学生自己查阅资料了解太阳能的构造、工作原理、工作过程以及提高效能的措施，并在课堂上进行交流，再让学生在这个基础上小组合作设计实验方案，通过交流改进自己的方案，然后介绍书上优秀的设计方案，最后播放教师制作简易太阳能热水器的微课，学生回家自己制作简易太阳能热水器。
通过上课，我觉得这堂课还有很多需要改进的地方。第一，在讨论设计这个环节，我的引导还不够。第二，介绍书上优秀教案这个环节没有设计好，为了节约时间我是让学生分组来读每一条设计和理由，没有给学生留时间思考，而且课件制作这部分文字太多会让学生感觉阅读疲倦，应该突出关键词，给学生留一定的时间思考。在讲解的时候最好解释清楚原因，比如：泡沫可以保温，有的学生无法理解，应该多解释一下，让学生真正明白弄懂，才是有效的课堂。
同学们在制作的过程中，确实也想出了很多不同的方法，比如保温有的同学用很多碎的泡沫，有的同学就用了一块整的，也有很多同学找了其他的材料来代替锡铂纸等，在制作过程中既动手又动脑，非常利于孩子们科学能力的发展。