《制作简易太阳能热水器》教学设计-2026-2027学年人教鄂教版（新教材）小学科学五年级上册

《制作简易太阳能热水器》教学设计-2026-2027学年人教鄂教版（新教材）小学科学五年级上册一、学情分析经过《认识太阳能热水器》一课的学习，五年级学生已经掌握太阳能热水器的组成部件，理解集热器颜色、摆放角度对吸热效果的影响，明白太阳能转化为热能的基本原理。学生动手实践欲望强烈，能够利用身边常见材料开展制作活动，但是工程设计实践经验不足。学生构思简易热水器时，常常只模仿外观，忽略核心功能：部分同学只注重外壳好看，忽视集热器吸热条件；有的同学缺少储水保温意识，只考虑吸热，不考虑减少热量散失。学生可以想到选用黑色材料做集热部分，但很难兼顾吸热与储水两个模块。小组合作过程中，学生能够分工裁剪、粘贴组装，但是设计图纸绘制不够规范，常常遗漏关键信息；对于简易装置需要达成的测试目标理解模糊，不清楚制作完成之后需要对比水温变化。五年级学生已经具备初步对比意识，能够观察记录温度数据，为本课制作、测温实践提供基础。本课需要引导学生将上一节课学到的科学原理转化为简易装置的设计与制作，落实工程实践从原理走向实物的过程。二、教材分析本课为2026秋新教材人教鄂教版五年级上册第五单元第二课时，承接原理认知课，属于单元核心工程制作课。教材开篇提出任务：利用身边材料，制作一台简易太阳能热水器，要求装置能够利用太阳的能量，让容器里面的水温度升高。教材给出简易装置的启发案例：用黑色容器充当集热部分，盒子外壳做保温，透明塑料膜当做盖板。教材明确简易太阳能热水器要模拟真实热水器两大核心功能：一是有效吸收太阳能转化成水的热能；二是尽量减少已经获得的热量向外散失。课文给出设计指引，要求小组绘制设计图，图纸标注：装置各部分使用材料、模拟的对应部件（集热器、储水箱）、材料颜色、摆放方式。教材实践板块指导学生按照图纸完成组装制作，制作完成之后要放到阳光之下进行实测，使用温度计测量水的初始温度与照射之后的温度，记录温度变化数据。教材提示制作选材，纸盒、塑料瓶、黑色涂料、透明塑料薄膜、泡沫塑料等生活材料都可以使用。本课完整经历明确任务、构思方案、绘图设计、动手制作、初步测试的环节，为下一节课《改进与交流》留存实测数据，落实新课标3‑4到5‑6年级进阶的技术工程实践要求，训练学生运用科学原理指导工程产品设计的能力。三、核心素养教学目标1.科学观念：简易太阳能热水器同样要实现吸收太阳能转化热能，同时尽量减少热量散失；知道黑色材料、倾斜摆放、透明盖板、保温材料都可以帮助提升简易热水器加热效果。2.科学思维：能够迁移太阳能热水器结构与吸热知识，对简易装置进行方案构思；可以分析选材与装置功能之间的逻辑关系，预判不同选材带来的效果差异。3.探究实践：小组合作绘制简易太阳能热水器设计图纸，标注材料、模拟部件、摆放方式；依据设计图纸完成简易太阳能热水器组装制作；能够使用温度计测量、记录水温变化，获得实测数据。4.态度责任：体会工程制作需要以科学原理作为依据；小组制作中做到分工协作，如实记录实验数据，尊重实测得到的客观结果。四、教学重难点教学重点：小组完成简易太阳能热水器的设计图纸绘制，依据图纸完成装置制作；能够对成品开展阳光下的测温测试，记录水温变化。

教学难点：设计装置同时兼顾集热吸热与保温减热散失两大功能，把课堂所学科学原理落实到选材与结构搭建当中。五、教学过程复习回顾，明确本课工程任务师：上一节课我们学习了《认识太阳能热水器》，谁能说一说家用太阳能热水器由哪三个主要部件组成？

生：集热器、储水箱、连接管道。

师：集热器最重要的作用是什么？怎样做才能让集热器吸热效果更好？

生：集热器把太阳能转化成热能给水加热；用深色材料，倾斜摆放正对阳光，吸热效果会更好。教师出示本课教材开篇文本，带领学生阅读：“我们利用身边常见材料，制作一台简易太阳能热水器。制作

的装置要尽可能利用太阳能，使容器内的水温升高。”

师：今天我们学习《制作简易太阳能热水器》。真实热水器有集热器、储水箱、管道，我们的简易模型不需要复刻全部部件。课本对我们的简易装置提出两条核心要求：第一，可以吸收太阳能，让水升温；第二，尽量减少已经获得的热量向外散失。大家后续选材、搭建，都要围绕这两个功能开展。

【设计意图】回顾前一课原理知识，建立课时之间知识衔接；解读教材任务文本，确立简易装置的功能标准，给学生设计制作提供清晰评判依据。研读教材参考案例，分析选材与功能对应关系师：课本给我们展示简易太阳能热水器参考样例，我们一起来分析样例每一部分材料模拟热水器的什么部件，起到什么作用。

师：样例内部放有水的黑色塑料瓶，模拟的是什么？

生：模拟集热器同时充当储水箱，黑色有利于吸收太阳光热量。

师：分析得很好，简易模型当中可以集热器与储水箱合二为一。再看，瓶子外面包裹泡沫塑料，泡沫塑料模拟的是什么作用？

生：泡沫塑料是保温材料，减少热量散失。

师：没错，对应真实储水箱的保温层。盒子上方盖上透明塑料薄膜，这个透明盖板有什么用处？小组内短暂讨论。

小组交流之后，请学生作答。

生：太阳光可以透过透明薄膜照射到黑色瓶子，薄膜可以阻挡热量向外跑。

师：教材文本同样解释这个结构：透明材料允许太阳光射入，同时减少内部热量向空气中散失。那想一想，如果我们把透明盖板换成不透明纸板，会出现什么结果？

生：纸板挡住阳光，阳光照不到黑色瓶子，水就很难升温。师：老师再向大家抛出思考，教材提示装置摆放需要倾斜。倾斜的目的是什么？

生：让阳光尽量垂直照射瓶身，提升吸热效果。教师板书整理样例材料‑功能对照表：选用材料模拟功能科学原理黑色塑料瓶集热、储水深色物体吸收太阳辐射热能力强泡沫塑料保温隔热减慢热量向外散失透明塑料膜盖板透光保热阳光可以射入，阻挡热空气外流师：看完课本案例，大家要明白，选材不能只看好不好看，每一样材料都要有对应的功能。不是材料越新奇越好，而是材料要匹配集热、保温的需求。

师：如果有同学选用白色矿泉水瓶当做装水容器，不涂颜色，这个选材合适吗？理由是什么？

生：不合适，白色反光，吸收热量少，水温不容易升高。

【设计意图】细致解析教材案例，引导学生透过材料外观看到背后的科学原理；通过反问辨析，纠正学生只重外观忽略功能的思维误区，为自主设计做好铺垫。小组研讨构思，绘制规范设计图纸师：接下来请大家阅读教材关于设计图的提示。课本指出，我们绘制简易太阳能热水器设计图，需要写清：装置名称；每一部分材料；模拟的热水器部件；装置摆放角度；还要画出简易示意图。

教师在黑板罗列设计图必备要素，方便学生对照参考。

师：四人小组开展工作，先轮流说出自己的构思想法，讨论确定小组方案。构思的时候反复问自己两个问题：第一，我们用什么材料实现集热？第二，我们用什么材料减少热量散失？构思完成之后，动手绘制小组设计图纸。

学生小组开展构思研讨、绘制设计图，教师巡视各个小组，进行针对性引导。

遇到只考虑吸热完全忽略保温的小组进行提问引导：“你的装置吸热部分设计很不错，那水吸收热量之后，怎样减慢热量跑出去呢？”

遇到选材不合理的小组提问：“这个材料能够很好吸收太阳光的热量吗？”

遇到图纸信息残缺的小组提示：“图纸上需要标注清楚使用材料，还有摆放的方式。”

【设计意图】落实本课重点工程实践活动，把教材设计要求转化为学生实操任务。教师巡视分层点拨，引导学生兼顾集热与保温双重目标，把抽象原理落实到图纸方案。依据图纸，小组合作组装制作简易装置师：图纸绘制完成，小组确认方案。现在请大家拿出准备好的各类材料工具，严格对照本组设计图纸开展组装制作。小组做好分工，部分同学负责裁剪，部分同学负责粘贴固定，部分同学核对图纸结构。如果想要改动原有设计，需要小组共同讨论之后再调整。

全班开展制作活动，教师巡回指导课堂。

师：老师看到部分小组，塑料瓶表面没有做深色处理。大家回忆课本案例，装水容器为什么优先做黑色处理？

生：黑色吸收热量更多，我们可以用黑色颜料涂抹瓶身，或者套黑色塑料袋。

师：有的小组透明薄膜盖得不严实，缝隙很大，想一想缝隙太大，会带来什么后果？

生：热空气会从缝隙跑出去，保温效果变差。

师：大家可以使用胶带把薄膜边缘固定密封，减少缝隙。

【设计意图】执行教材制作实践环节，强化“设计指导制作”的工程思维。针对课堂高频出现的实际问题进行启发提问，引导学生调用科学知识自主思考解决，教师不直接给出全部答案。阳光下实测，记录水温数据师：教材告诉我们，装置组装完成，不能直接判定装置好坏，要进行实测检验。我们需要用温度计测量水温。请各个小组先向容器倒入温度适宜的冷水，测量并且记录初始水温。之后把简易太阳能热水器放到光照充足的位置，按照设计的倾斜角度摆放。经过阳光照射一段时间之后，再次测量水温，记录照射之后的温度，计算出水温升高多少。

教师示范温度计正确读数方法，提醒读数时视线与液柱齐平。学生分组摆放装置，等待光照之后读取温度，填写温度记录表。小组初始水温℃光照后水温℃水温升高℃1组2组师：各个小组说一说你们测得的数据。对比不同小组数据，大家发现各个小组水温升高幅度并不一样，这是什么原因造成的？

生：材料不一样，有的保温做得好，有的集热做得好。

师：大家的猜想很有价值，不同选材、结构，会直接影响太阳能热水器的加热效果。这些测试得到的数据，会成为我们下一节课改进装置的重要依据。

【设计意图】落实教材实测环节，训练学生规范测量、如实记录数据的探究习惯。利用实测数据制造认知冲突，自然引出下一课改进优化的学习任务。六、课堂小结师：我们对本节课进行回顾总结。本节课我们学习制作