自制小型空調

管軼

課程背景

人類社會進入21世紀后，信息化浪潮席卷全球，以云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)以及3D打印技術等為代表的先進信息技術對社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了深刻影響，改變著我們的生活方式，并且已經(jīng)影響了學校教育與人才培養(yǎng)方式。基礎教育不斷信息化發(fā)展的趨勢，反映了信息時代帶來的變化與挑戰(zhàn)。

現(xiàn)在人們的生活條件越來越好，但也正因為這樣，學生的耐熱耐寒能力每況愈下。而大部分學校因為各種各樣的原因，沒有辦法在教室內安裝空調，又或者考慮到環(huán)保的因素減少了空調的使用。一個環(huán)保的、方便攜帶的空調可以很好地解決這個問題。

本課程內容以學生為中心，從生活實際出發(fā)，確立了“自制空調”的項目主題，融合了物理中的溫度、熱傳遞等知識內容。學生在發(fā)現(xiàn)問題、集思廣益、設計方案、制作空調的過程中，不斷進行思考、建構、創(chuàng)新、合作，不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而提升了解決問題的能力和合作、創(chuàng)新能力。本項目內容包括六課時，本課時主要是讓學生根據(jù)設計方案3D建模、打印搭建，實現(xiàn)智能空調的預設效果并測試、修改、完善。

教學目標

知識與技能

1.了解溫度，知道溫度是表示物體冷熱程度的物理量。2.知道熱傳遞包括熱傳導、熱對流、熱輻射。

過程與方法

1.體驗設計、制作（建模、創(chuàng)意搭建）自制空調的過程。2.在交流合作中提升發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力和協(xié)作溝通能力。

情感態(tài)度與價值觀

在設計、制作和分享的過程中，學會自主創(chuàng)新，能解決生活中的實際問題。

教學重點與難點

教學重點 了解熱傳遞的三種方式。

教學難點 自制空調的組裝搭建。

教學準備

PPT課件，紙盒或塑料泡沫盒，小電扇，3DOne軟件，3D打印機。

教學過程

一、情境導入

教師提問：天氣炎熱，我們可以怎樣降暑？

學生討論回答，引出空調。

二、師生討論，思考探究

現(xiàn)在的生活條件是越來越好，幾乎每個家庭都有空調，夏天的時候即使不是很炎熱也會打開空調享受清涼，更有一些家庭在家里面安裝中央空調，但也正因為這樣，學生的耐熱耐寒能力每況愈下。而大部分學校因為各種各樣的原因，沒有辦法在教室內安裝空調，又或者考慮到環(huán)保的因素減少了空調的使用，教室里夏天熱得像火爐，冬天冷得像冰窖。學生們紛紛在夏天自己準備小電扇，冬天準備暖水袋。但這些不僅解決不了根本問題，還浪費了大量的資源。

教師介紹空調的工作原理：空調是我們生活中一種常見的降溫設備，空調制冷的原理是空調通電后，制冷系統(tǒng)內制冷劑的低壓蒸汽被壓縮機吸入并壓縮為高壓蒸汽后排至冷凝器，室內空氣不斷循環(huán)流動，達到降低溫度的目的。學生要制造空調難度太高，不過通過其中的原理，是否可以自制一個簡易的小型空調？如果你是設計師，你會怎么設計？

教師引導學生討論自制小型空調需要的材料：裝滿冰或熱水的瓶子（制冷或制熱），紙盒或塑料泡沫盒（放置瓶子，同時提供更好的制熱與制冷效果），小風扇（形成對流使空氣流動，達到降溫或升溫的目的），固定裝置（提供瓶子合理的擺放位置，使對流的效率更高）。

三、著手制作

自制空調的其他部件都是生活中可以找到的，唯有固定裝置是要學生自己設計的。固定裝置是整個自制空調的核心部分。只有合理地擺放各部件，才能使得空氣對流的效率更高，更快制冷。經(jīng)實驗，隨意擺放和合理擺放部件，降低3攝氏度的時間差在半小時之上，且合理擺放能夠降低的溫度在6到7攝氏度，而隨意擺放只能降低4到5攝氏度，制冷效果差別較大，人的體驗感也有明顯差別。其原理是將空氣與瓶子的接觸面積最大化，使得空氣能更快地冷卻。在打開電扇之后，空氣也能更好地流動形成對流，且在搬動的過程中不會影響對流。

1.打開3DOne軟件，選擇基本實體六面體。

2.倒角，倒角的位置對著盒子的出氣口。

3.抽殼，選擇底面與側邊。

4.選擇圓柱體，半徑要比瓶子大。

5.列陣，減運算。

6.重復第四與第五步，在斜面上開孔通風。

四、組裝搭建

在盒子上用美工刀開一個大孔安裝風扇。

風扇的大小是隨意的，但不要太大，以小型USB風扇為宜。這樣可以使用移動電源，且重量較輕，適合攜帶與安裝。安裝時可以用膠帶固定，方便拆卸。

在盒子的側面開幾個小孔，讓對流過的空氣離開盒子。

五、作品展示

制作完成后，讓學生在教室展示各自的自制空調，看看自己作品的功能及效果。夏天時要準備好冰袋，將冰好的水放入其中，保證上課時可以使用，冬天時準備好瓶子和熱水就好了。

實踐反思

課程的靈感來自于平時的教學生活。我希望學生可以通過自主學習，了解熱傳遞的過程并且將理論知識運用于實踐之中。同時，有些學生家中生活困難，生活環(huán)境不理想，希望通過這種方式讓他們認識到學習并不是沒有用處的，是可以改善他們的生活環(huán)境的，促使他們更努力地學習思考，將來更好地改善自己的生活條件。

本教學設計強調學生應達到將創(chuàng)意物化的目標，強調學生可以運用一定的操作技能解決生活中的問題，并通過設計、制作或裝配等方式將一定的想法或創(chuàng)意付諸實踐，發(fā)展他們的實踐創(chuàng)新意識和動手意識，提高他們的創(chuàng)意實現(xiàn)能力。