立體小菜園【課標落實】科學知識：了解技術是人們改造周圍環境的方法，是人類能力的延伸，工程是依據科學原理設計和制造物品、解決技術應用的難題、創造豐富多彩的人工世界的一系列活動；了解科學技術推動著人類社會的發展和文明進程。科學探究：能基于所學的知識，通過觀察、實驗、查閱資料、調查、案例分析等方式獲取事實的信息。能基于所學的知識，運用分析、比較、推理、概括等方法得出科學探究的結論，判斷結論與假設是否一致。能基于所學的知識，采用不同的表述方式，如科學小論文、調查報告等方式，呈現探究的過程與結論；能基于證據質疑并評價別人的探究報告。科學態度：能大膽質疑，從不同視角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、設計與制作，培養創新精神。能接受別人的批評意見，反思、調整自己的探究；在進行多人合作時，愿意溝通交流，綜合考慮小組各成員的意見，形成集體的觀點。科學、技術、社會與環境：了解人類的好奇和社會的需求是科學技術發展的動力，技術的發展和應用影響著社會發展。（2）本單元學習內容基于課程標準課程內容中“技術與工程領域”的高年段要求。18.2工程的關鍵是設計。l利用攝影、錄像、文字與圖案、繪圖或實物，表達自己的創意與構思。l將自己簡單的創意轉化為模型或實物。l根據現實的需要設計簡單器具、生產物品或完成任務。18.3工程設計需要考慮可利用的條件和制約因素，并不斷改進和完善。l根據設計意圖，分析可利用的資源。l簡單評估完成一個產品或系統的可能性、預想使用效果。從經濟效益、社會效益、環境效益等方面評價某個工程設計，并提出改進和完善建議。【教材分析】本項目以“立體小菜園”為主題，既反映了一種趨勢，又回應了一種需求，從某種程度上還體現了對生活的一種引領。通過設計建造立體小菜園，不僅有助于學生經歷設計制作產品、完成項目的基本過程，認同創意設計能夠改善生活質量，還有助于幫助學生建立以工程設計來滿足生活需求的工程思維。本項目將學生所可能經歷的工程設計流程上的關鍵節點作為次級主題，包括了解需求、明確問題、前期研究、設計方案、制作改進、評價反思等六個要素，構成一個連續性的整體。從工程設計的執行過程來看，上述六個要素表現為六個操作步驟，或者說構成學生要做的六件具體的事情。具體來說，通過了解需求，理解制作立體小菜園的意義和價值；通過明確問題，了解到任務是什么，有哪些具體要求和限制條件；通過前提研究突破技術難題，確定設計點；通過設計方案，將各種想法建構為一個可操作的施工藍圖；通過制作改進，將想法落到實處，對標找差，作出調整；通過評價反思，回顧整個設計制作立體小菜園的過程，評價效果，提升認識。而從工程設計的思維過程來看，這六個要素又不是線性的，它們前后關聯，學生要不斷經歷回頭看的過程。【學情分析】對于高年級的小學生來說，設計、建造立體小菜園這樣的活動是他們非常喜歡的。但是，他們的這種喜愛往往聚焦在動手做，在動腦思的方面比較欠缺。如果沒有一個自始至終的思考作為驅動力，學生不僅做無目的，也可能做無恒心。立體小菜園項目的設計，沒有按照分課的形式呈現，而是按照學生所可能經歷的工程設計的流程逐步展開的，包括了解需求、明確問題、前期研究、設計方案、制作改進、評價反思。兩個學習項目結合學生的年齡特點，以思維為核心，以需求導向、任務驅動的方式，帶著學生真想、真做、真研究。 【教學目標】1根據任務設計一個立體小菜園，能夠說出完成任務經歷了哪些步驟。2能夠就一個主題梳理回顧已有知識，并將這些知識應用到問題情境中，對解決問題產生作用。3能夠識別所要解決的問題，分析問題，解釋自己的想法，運用一定的策略解決問題。4能夠將各種想法匯集起來，設計成一個完整的建設方案。 5能夠基于測試結果進行評價反思，并聯系前期研究、設計方案等環節，做出調整。【教學重難點】重點：經歷立體小菜園項目的全過程；針對問題進行前期研究；做出立體小菜園的設計方案。難點：確定從哪些點上考慮立體小菜園的設計方案；結合立體小菜園的建造情況，開展評價反思。【教學準備】教師材料：關于立體農場、陽臺種植技術、適合陽臺種植的蔬菜、配置培養土的方法等方面的文字、視頻資料，教學PPT課件等。學生材料：（1）用于“明確問題”的問題清單；（2）用于“前提研究”的各種文字、視頻資料；（3）用來配制土壤的營養土、腐殖土、花園土等，花盆、小鏟子等工具；（4）用來制作立體小菜園的材料，如PVC管、礦泉水瓶、花盆等，或者是現成的制作套件；相關的工具，如釘錘、老虎鉗、螺絲刀等。（5）用來畫設計圖的方格繪圖紙、2B鉛筆、直尺、橡皮等。【教學時間】6課時【教學過程設計】探究活動教師活動學生活動探究意圖一、了解需求1出示全球人口總量增長的折線圖、糧食產量的現狀及土地資源的圖片2談一談，看了這些數據你有什么感想？3是啊，據聯合國糧食及農業組織預測，2050年世界總人口將達到97億。經測算，想要養活這么多人口，全球糧食產量必須提高70%。問題是，地球上可供開墾的土地已經快沒有了，如何解決如此龐大的人口的吃飯問題呢?4談話：立體農場對于解決糧食短缺的問題有什么優勢嗎？5談話：既然那么好，所有土地都拿來建設立體農場好不好？6同學們分析得非常全面，那么接下來這個問題請你們一起來分析分析。1學生思考并回答：人口過多，糧食稀缺，種植的土地不夠2學生思考并回答：可以模仿立體停車場，設計立體農場。3學生分析立體農場的優勢：整個設施可以放在城市中心、樓頂，避免物流運輸帶來的損耗。栽培密度很大，能夠實現較大程度的機械化和自動化。可以隨時提供新鮮的蔬菜。4學生分析立體農場得劣勢：不全是，立體農場需要一定的人力成本，對光照、溫度、水源的控制有一定要求。前期搭建設施的投入較高，而且并不適宜種植所有的農作物。設計意圖：做這個項目之前，首先要讓學生知道為什么要做。因此，這里向學生揭示了當前世界糧食需求日益增長與可供開墾土地緊缺的嚴峻局面，可以引導學生思考通過立體農場這個項目解決土地資源的迫切需要，認識到可以通過工程技術實現少用地、多生產的特點。二、明確問題1出示情境：受新冠疫情影響，居家隔離中如何吃上干凈新鮮的蔬菜成了需要解決的問題，立體農場的技術是否可以遷移到建陽臺小菜園呢？2提出任務：某公寓的陽臺如圖所示。該公寓的住戶多為典型的三口之家。一些住戶希望有人能幫他們在陽臺上建造一個立體小菜園，至少能讓他們每周吃上兩次小菜園供應的湯菜，且不重樣。希望能在兩周內完成。最好利用廢舊材料進行建造。3談話：如果要設計一個立體小菜園，需要考慮哪些問題?4大家可以請以小組為單位進行討論，把建造立體小菜園的任務、要求及問題清單填寫在表格里。5我們一起來看看同學們的結果吧。6對于這些問題，你們有解決方法嗎？大家可以回家查閱資料或者詢問周圍有經驗的大人，我們下節課一起分析討論。1學生觀看圖片并思考：立體農場遷移到建陽臺小菜園是否可行？2學生思考并以小組為單位討論設計立體小菜園需要考慮的問題。3學生匯報問題清單：（1） 種什么菜?（2） 用什么土壤在陽臺種植呢？（2）一共需要種多少?（3）用什么容器來種?（5）怎么實現立體種植?（6）怎么計算湯菜的量?設計意圖：這里從現實生活出發，給提出了具體的任務和限制條件，同時將評價標準前置，讓學生清晰地知道該怎么做，促使學生去考慮建立體小菜園需要注意的問題。三、前期研究問題一：如何選擇適合在陽臺種植的蔬菜1同學們通過查閱資料，哪些蔬菜適合種植在陽臺上呢？2小結：西紅柿、豆角、生菜、辣椒、櫻桃蘿卜、小菠菜等，這些蔬菜生命力頑強，不需要太深厚的土壤，可以在花盆中種植。3要完成“至少能讓他們每周吃上兩次小菜園供應的湯菜，且不重樣。希望能在兩周內完成。”要在兩周內完成，我們還需要考慮什么呢？4小結：常見的生長周期短的蔬菜有大蒜、蘿卜、雞毛菜、生菜等。5將要求與相符合的蔬菜品種連線。問題二：如何選擇陽臺種植的土壤1閱讀課本52頁土壤小資料2補充資料：腐殖土是森林中表土層樹木的枯枝殘葉經過長時期腐爛發酵后形成的。也可以用普通的土壤與各類有機垃圾（廚余垃圾）混合制成。水培技術是無土栽培技術的一種，采用營養液代替土壤進行植物培植。需注意的是營養液是經過專業的技術調配而成的。3談話：參考這些資料，談一談你在栽培技術方面的構想。問題三：如何選擇搭建立體小菜園材料、容器1你想搭建什么樣的立體小菜園呢？你可以參考課本53頁的案例，也可以根據自己查閱的資料，進行材料和容器的構想。2請同學們測算三口之家一頓湯菜所需的蔬菜量，以及需要種植的數量和面積。填寫在表格中。盡量選擇能同時滿足多個限制條件的蔬菜來種植。1學生分享2學生回答：需要考慮植物的生長周期，植物從萌發到完全成熟的生長全過程。它取決于植物生長對環境的要求。補充：種植時需要考慮對溫度、光照、水份、土壤要求不高的植物，同時要選擇不易患病的品種。3完成連線，并匯報。1學生閱讀資料2分享交流。3小組討論4匯報交流設計意圖：這里實際上是給學生做了一個示范，首先提供了三種適合在陽臺種植的蔬菜，提示學生需要研蔬菜的生長周期、營養、口感等，這樣能讓學生知道該研究蔬菜的哪些信息，選擇能滿足限制條件的蔬菜來種植。然后，用相關資料補充說明了種植時還需要綜合考慮土壤配制等栽培技術以及支架的設計與搭建。引導學生在項目開始時要學會多方考慮，做好充足的準備工作。四、設計方案1經過上節課的討論，我們知道了適合種植在陽臺的植物，種植土壤，同學選擇了自己想要搭建的材料和容器，項目一步一步地推進，下一步你們打算做些什么呢？2溫馨提示：設計圖中要標注清楚立體支架占地的長和寬，以及總高度。每層層板上放置多少個花盆、花盆擺放在何處都要根據層板的長和寬做好合理規劃，同時應調節好層板間的高度，以保證植物有充足的生長空間。1學生：設計立體小菜園2生集思廣益，討論立體小菜園的設計方案：測量小菜園的大小、支架的層數、穩定性、每層擺放的蔬菜的數量、支架的材質和數量3學生等比例畫出設計圖。4各小組分享交流方案。5學生對照標準，改進方案，選擇最佳方案。設計意圖：這里是在前期調查研究的基礎上，先讓學生討論交流設計中需注意的問題，然后進行立體小菜園的方案設計。告訴學生工程設計不是盲目地畫圖，而是在充分考慮項目標準的前提下，先形成最佳方案然后再畫設計示意圖，促進學生形成工程思維。五、制作改進1立體小菜園的制作需要做好小組做好分工合作，按照搭支架、配制土壤、播種、澆水、擺放花盆的步驟完成制作。2教師需要督促學生對照設計圖紙，一邊制作一邊在圖紙上用彩筆標注好真實搭建時的方案，并在旁邊備注修改的理由。3談話：與設計方案相比，在實際制作立體小菜園的過程中你們做了哪些修改?為什么要做這些修改?4搭建好的小菜園，還需要注意什么呢？5如何做好立體小菜園的日常管理？學生根據設計方案提前準備搭建立體小菜園的材料。1以小組為單位，按照設計圖，拼接各小組的立體小菜園。2學生分享交流。設計意圖：學生在這個環節真正開始了項目制作，唯有親手制作才能意識到真實情況與設計方案的差別，因此，這里要求學生按照設計方案制作立體小菜園的同時，要不斷進行修改，從而產生改進的意識。六、評價反思1對照任務，檢查自己建造的立體小菜園。2交流成果、經驗，互相做出評價3如果再有一次設計、制作立體小菜園的機會，你會怎么做？記錄你的評價和反思1學生根據評價標準對自己搭建的立體小菜園進行評價。2召開分享會，各小組展示成品，并介紹自己的設計理念。各小組對其他小組的作品做出評價。3通過自評后互評，再對自己的作品進行改進，并且記錄自己的反思。設計意圖：這里用了兩張表格，首先引導學生對照清單，檢查自己建造的立體小菜園的任務達成度，體驗工程驗收這一重要步驟，然后對自己和他人的小菜園進行評價。在“回頭看”的過程中，培養學生的反思意識，告訴學生制作的完成并不意味著項目的結束，還可以繼續研究。【板書設計】立體小菜園了解需求 明確問題（做一個陽臺里的立體小菜園）前期研究設計方案制作改進評價反思蘇教版小學科學五年級下冊 第五單元 STEM學習 立體小菜園 - 9