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、大數據、物聯網、移動互聯網以及3D打印技術等為代表的先進信息技術對社會經濟發展產生了深刻影響，改變著我們的生活方式，并且已經影響了學校教育與人才培養方式。基礎教育不斷信息化發展的趨勢，反映了信息時代帶來的變化與挑戰。

現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，又或者考慮到環保的因素減少了空調的使用。一個環保的、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，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。學生在發現問題、集思廣益、設計方案、制作空調的過程中，不斷進行思考、建構、創新、合作，不斷發現問題、解決問題，從而提升了解決問題的能力和合作、創新能力。本項目內容包括六課時，本課時主要是讓學生根據設計方案3D建模、打印搭建，實現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、創意搭建）自制空調的過程。2.在交流合作中提升發現問題、解決問題的能力和協作溝通能力。

情感態度與價值觀

在設計、制作和分享的過程中，學會自主創新，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意付諸實踐，發展他們的實踐創新意識和動手意識，提高他們的創意實現能力。