16制作簡易太陽能熱水器（教學設計）-2024-2025學年科學五年級上冊人教鄂教版學校授課教師課時授課班級授課地點教具課程基本信息1.課程名稱：制作簡易太陽能熱水器

2.教學年級和班級：五年級（1）班

3.授課時間：2024年10月25日星期三上午第二節課

4.教學時數：1課時

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親愛的小朋友們，今天我們要一起動手制作一個簡易的太陽能熱水器！??這節課，我們將結合科學課本中的知識，一起探索太陽能的奧秘，感受科學的魅力。準備好了嗎？讓我們一起開啟這堂有趣的科學之旅吧！????核心素養目標分析1.觀察與實驗能力：通過動手制作太陽能熱水器，學會觀察實驗現象，掌握實驗步驟，提高動手操作能力。

2.科學探究精神：在探究過程中，培養同學們敢于質疑、勇于嘗試的科學精神。

3.跨學科思維：將科學知識與生活實際相結合，提升同學們的跨學科思維能力。

4.環保意識：了解太陽能的環保優勢，增強同學們的環保意識，倡導綠色生活。教學難點與重點1.教學重點：

-重點一：太陽能熱水器的工作原理。學生需要理解太陽能熱水器如何利用太陽能加熱水，包括太陽能的吸收、轉換和利用過程。

-重點二：簡易太陽能熱水器的制作步驟。學生應掌握如何選擇合適的材料，以及如何按照步驟組裝和測試太陽能熱水器。

2.教學難點：

-難點一：太陽能的吸收和轉換。學生可能難以理解太陽能如何被吸收并轉換為熱能，需要通過實驗演示和講解來幫助學生直觀理解。

-難點二：材料的選擇與性能。學生需要學會如何根據材料的特性選擇合適的材料來制作太陽能熱水器，這涉及到對不同材料的了解和比較。

-難點三：實驗操作和數據分析。學生在進行實驗時可能會遇到操作不當導致實驗失敗的情況，需要教師指導正確的實驗操作技巧，并教授如何分析實驗數據。

-難點四：安全意識。在實驗過程中，學生需要學會如何安全地操作工具和材料，避免意外傷害。教學資源-軟硬件資源：太陽能熱水器模型、溫度計、透明塑料瓶、黑色塑料袋、吸管、剪刀、膠帶、熱熔膠槍、水、電燈等。

-課程平臺：科學實驗演示視頻、太陽能熱水器原理動畫。

-信息化資源：太陽能熱水器工作原理的科普文章、太陽能熱水器設計案例庫。

-教學手段：實物展示、分組實驗、討論分析、多媒體教學。教學實施過程1.課前自主探索

教師活動：

發布預習任務：我會在課前通過班級微信群發布關于太陽能熱水器工作原理的PPT和視頻資料，讓學生了解太陽能的基本概念和熱水器的構造。

設計預習問題：我會提出如“太陽能是如何轉化為熱能的？”和“選擇不同材料對熱水器的性能有何影響？”等問題，引導學生思考。

監控預習進度：我會通過微信群和課堂提問來了解學生的預習情況，確保每位學生都能達到基本的預習要求。

學生活動：

自主閱讀預習資料：學生需要閱讀PPT和視頻，理解太陽能熱水器的基本原理。

思考預習問題：學生根據預習問題進行思考，并記錄下自己的疑問。

教學方法/手段/資源：

自主學習法：學生通過自主學習來掌握基礎知識。

信息技術手段：利用微信群和PPT進行資源共享。

作用與目的：

幫助學生提前了解課程內容，激發學習興趣，為課堂學習打下基礎。

2.課中強化技能

教師活動：

導入新課：我會用一個簡短的故事引入，比如講述一個古老的太陽能熱水器的故事，引起學生的興趣。

講解知識點：我會詳細講解太陽能熱水器的工作原理，包括太陽能的吸收、熱能的轉換和熱水器的結構設計。

組織課堂活動：我會設計小組討論，讓學生分組討論不同材料的優缺點，并設計一個小型的太陽能熱水器模型。

學生活動：

聽講并思考：學生認真聽講，積極思考。

參與課堂活動：學生積極參與小組討論和模型制作。

教學方法/手段/資源：

講授法：通過講解幫助理解復雜概念。

實踐活動法：通過小組合作和模型制作來實踐知識。

作用與目的：

通過講解和實踐活動，幫助學生深入理解太陽能熱水器的工作原理，掌握制作過程。

3.課后拓展應用

教師活動：

布置作業：我會布置一個設計太陽能熱水器模型的作業，讓學生運用所學知識進行創新設計。

提供拓展資源：我會推薦一些關于可再生能源和太陽能技術的網站和書籍，供學生進一步學習。

學生活動：

完成作業：學生完成設計作業，并思考如何優化設計。

拓展學習：學生利用提供的資源進行拓展學習。

教學方法/手段/資源：

自主學習法：學生自主完成設計作業。

反思總結法：學生通過反思總結來提高設計能力。

作用與目的：

通過課后作業和拓展學習，鞏固所學知識，并鼓勵學生進行創新和深入探究。學生學習效果學生學習效果

1.知識掌握：

-學生能夠理解太陽能熱水器的工作原理，包括太陽能的吸收、熱能的轉換和熱水器的結構設計。

-學生掌握了太陽能熱水器的基本構造和材料選擇，能夠識別不同材料的特性及其對熱水器性能的影響。

-學生了解了太陽能作為一種可再生能源的優勢，以及其在環保和節能方面的作用。

2.技能提升：

-學生通過動手制作太陽能熱水器模型，提高了動手操作能力和實驗技能。

-學生學會了如何進行小組合作，通過討論和協作解決問題，提升了團隊合作能力。

-學生在實驗過程中學會了如何觀察、記錄和分析數據，提高了科學探究能力。

3.思維發展：

-學生在思考如何優化太陽能熱水器設計時，培養了創新思維和解決問題的能力。

-學生通過對比不同材料的效果，學會了分析和評估，提高了批判性思維能力。

-學生在討論和分享過程中，學會了如何表達自己的觀點，提升了溝通和表達能力。

4.情感態度：

-學生對太陽能這一可再生能源產生了濃厚的興趣，增強了環保意識。

-學生在實驗過程中體驗到了成功的喜悅，激發了學習科學的熱情。

-學生在面對困難和挑戰時，表現出了堅持不懈的精神，培養了克服困難的勇氣。

5.綜合應用：

-學生能夠將所學知識應用于實際生活中，例如在家中嘗試使用太陽能熱水器。

-學生在了解太陽能熱水器的基礎上，能夠進一步探究其他可再生能源的使用。

-學生在參與社區環?；顒訒r，能夠提出合理的建議，為環保事業貢獻自己的力量。教學反思與總結今天上了關于制作簡易太陽能熱水器的課，心里有點小感慨，想和大家分享一下。

首先，我覺得這節課的教學效果還是不錯的。孩子們在課堂上表現得很活躍，尤其是當大家親手制作出屬于自己的太陽能熱水器時，那種興奮和成就感是顯而易見的。這讓我很欣慰，因為我們的教學目標之一就是讓孩子們在實踐中體驗科學的樂趣。

在教學方法上，我嘗試了小組合作學習的方式。我發現，這樣的方式不僅能激發學生的興趣，還能讓他們在合作中學習，互相幫助。比如，在組裝太陽能熱水器的時候，有的學生負責剪裁塑料瓶，有的學生負責粘貼膠帶，大家各司其職，互相配合得很好。這種合作學習的氛圍，不僅讓學生學會了如何與人溝通，還提高了他們的團隊協作能力。

當然，在教學中也有一些不足之處。比如，在講解太陽能熱水器的工作原理時，我發現有些學生還是不太理解。這可能是因為我對原理的講解不夠深入，或者是因為學生對這方面的知識基礎不夠扎實。所以，在今后的教學中，我需要更加細致地講解原理，同時也要關注學生的基礎，確保他們能夠跟上課程的進度。

另外，課堂管理方面也有需要改進的地方。在實驗過程中，個別學生因為好奇心而觸碰了不應該觸碰的設備，這讓我意識到在今后的教學中，我需要更加嚴格地管理課堂，確保學生的安全。

在教學總結方面，我覺得這節課在知識、技能和情感態度方面都取得了不小的收獲。

在知識方面，學生們對太陽能熱水器的工作原理有了更深入的了解，掌握了基本的制作步驟和材料選擇。在技能方面，他們的動手操作能力和實驗技能得到了提升，學會了如何進行小組合作和解決問題。在情感態度方面，他們對科學產生了更濃厚的興趣，增強了環保意識。

針對教學中存在的問題和不足，我提出以下改進措施和建議：

1.在講解原理時，采用更加直觀的方式，比如通過實驗演示或者動畫講解，幫助學生更好地理解。

2.加強課堂管理，確保學生的安全，同時也要營造一個積極向上的課堂氛圍。

3.關注學生的個體差異，針對不同學生的學習基礎，提供個性化的指導。

4.在課后，可以通過布置一些拓展性的作業，讓學生繼續探索太陽能熱水器的相關知識。典型例題講解在今天的課程中，我們將深入探討太陽能熱水器的設計與原理。下面是一些與課本內容緊密相關的典型例題，我們將逐一講解并進行分析。

1.例題：一個簡易太陽能熱水器，其吸熱面積為0.5平方米，陽光直射時的平均太陽輻射強度為1000W/m2。假設熱水器吸收的熱量全部用于加熱水，水的比熱容為4.18kJ/(kg·°C)，初始水溫為20°C，需要將水溫升高至50°C。問需要多少千克的水？

解答：首先計算熱水器吸收的總熱量：

\[Q_{\text{總}}=A\timesI\]

\[Q_{\text{總}}=0.5\text{m}^2\times1000\text{W/m}^2=500\text{W}\]

接著計算水溫升高所需的熱量：

\[Q_{\text{水}}=m\timesc\times\DeltaT\]

其中，\(m\)是水的質量，\(c\)是水的比熱容，\(\DeltaT\)是水溫的變化。

我們需要解出\(m\)：

\[Q_{\text{水}}=Q_{\text{總}}\]

\[m=\frac{Q_{\text{總}}}{c\times\DeltaT}\]

\[m=\frac{500\text{W}\times(50°C-20°C)}{4.18\text{kJ/(kg·°C)}}\]

\[m\approx14.6\text{kg}\]

所以，需要大約14.6千克的水。

2.例題：如果太陽能熱水器的效率為50%，問在同樣的條件下，實際加熱水的質量是多少？

解答：熱水器的效率意味著只有一半的太陽輻射能量被用來加熱水。因此，實際加熱水的質量將是理論計算值的一半：

\[m_{\text{實際}}=\frac{m}{\text{效率}}\]

\[m_{\text{實際}}=\frac{14.6\text{kg}}{0.5}\]

\[m_{\text{實際}}=29.2\text{kg}\]

所以，實際加熱水的質量大約是29.2千克。

3.例題：一個太陽能熱水器在一天中吸收了2.5小時的總太陽輻射能量，能量為2.5kWh。如果熱水器的效率為60%，問一天中可以加熱多少千克的水？

解答：首先計算吸收的總能量：

\[E_{\text{總}}=2.5\text{kWh}\]

然后計算實際用于加熱水的能量：

\[E_{\text{實際}}=E_{\text{總}}\times\text{效率}\]

\[E_{\text{實際}}=2.5\text{kWh}\times0.6\]

\[E_{\text{實際}}=1.5\text{kWh}\]

接著計算可以加熱的水的質量：

\[E_{\text{實際}}=m\timesc\times\DeltaT\]

\[m=\frac{E_{\text{實際}}}{c\times\DeltaT}\]

\[m=\frac{1.5\text{kWh}}{4.18\text{kJ/(kg·°C)}}\times\frac{3600\text{s}}{1000\text{W}}\times30°C\]

\[m\approx85.2\text{kg}\]

所以，一天中可以加熱大約85.2千克的水。

4.例題：一個太陽能熱水器在陽光直射下，其吸熱面積為1平方米，太陽輻射強度為1000W/m2。如果熱水器的效率為70%，問在一天中可以加熱多少千克的水？

解答：首先計算熱水器吸收的總能量：

\[E_{\text{總}}=A\timesI\]

\[E_{\text{總}}=1\text{m}^2\times1000\text{W/m}^2\times24\text{h}\]

\[E_{\text{總}}=24000\text{kWh}\]

然后計算實際用于加熱水的能量：

\[E_{\text{實際}}=E_{\text{總}}\times\text{效率}\]

\[E_{\text{實際}}=24000\text{kWh}\times0.7\]

\[E_{\text{實際}}=16800\text{kWh}\]

接著計算可以加熱的水的質量：

\[E_{\text{實際}}=m\timesc\times\DeltaT\]

\[m=\frac{E_{\text{實際}}}{c\times\DeltaT}\]

\[m=\frac{16800\text{kWh}}{4.18\text{kJ/(kg·°C)}}\times\frac{3600\text{s}}{1000\text{W}}\times30°C\]

\[m\approx1940.3\text{kg}\]

所以，一天中可以加熱大約1940.3千克的水。

5.例題：一個太陽能熱水器在陰天時，太陽輻射強度只有正常情況下的50%。如果熱水器的效率為80%，問在一天中可以加熱多少千克的水？

解答：首先計算陰天時的總能量：