前言
课程名称:拯救企鹅——通过工程设计讲授热学
课程简介:在“拯救企鹅”课程中,学生将学习工程师是如何通过设计节能型楼宇材料来应对全球变暖问题。学生将学习热传递科学,设计实验去测试材料,然后扮演工程师的角色去设计和建造自己的节能型住宅并进行测试。
课程框架
设置工程情景:在全球变暖的地球上拯救企鹅
定义工程问题:如何设计节能型住宅
背景经验学习:
罐子:理解绝热和热传导
托盘和汤勺:理解为什么金属摸起来是冷的
房屋:理解空气中的对流和光的辐射
光滑的铝箔纸:理解辐射和反射
解决工程问题:
测试建筑材料
建造保温房屋
测试设计的房屋
改进与第二轮测试
课程综述
课程重点
热转移以可预测的方式
工程师遵循一般流程设计解决问题的方法。
学习目标
第1课
课程介绍和隔热概念
热量会从高温区域转移到较低温度区域。
隔热物质会降低传热速率。
工程师为了解决问题需要先定义问题。
第2课
热传导,热对流,热辐射概念
热传递的三种方式。
工程师必须研究和理解这个问题以便解决它。
第3课
复习热传递概念,实验设计
材料影响传热速率。
不同材料的传热能力不同。
工程师必须运用他们的科学知识来集思广益,找到解决这个问题的可能办法。
第4课
设计与建造企鹅房屋
材料可以通过结合使用,影响传热速率。
不同的材料会防止不同类型的热传递。
工程师在限制(时间,材料,空间,金钱)中工作,需要运用科学知识和创造力来设计解决问题的方法。
第5课
测试企鹅房屋,重新设计和最终测试
科学知识可用于设计、建造和评估设备。
工程是设计、测试、再设计和再测试的迭代过程。
工程师必须记录他们的设计过程并提出解决问题的方法。
注:每节课的教学时间为70-80分钟。课程不一定对应于一天的指令,可能需要根据课时的长短进行调整。
注:粗体部分为SEP,正常部分为DCI