立體小菜園【課標(biāo)落實(shí)】科學(xué)知識(shí)：了解技術(shù)是人們改造周?chē)h(huán)境的方法，是人類(lèi)能力的延伸，工程是依據(jù)科學(xué)原理設(shè)計(jì)和制造物品、解決技術(shù)應(yīng)用的難題、創(chuàng)造豐富多彩的人工世界的一系列活動(dòng)；了解科學(xué)技術(shù)推動(dòng)著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展和文明進(jìn)程。科學(xué)探究：能基于所學(xué)的知識(shí)，通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)、查閱資料、調(diào)查、案例分析等方式獲取事實(shí)的信息。能基于所學(xué)的知識(shí)，運(yùn)用分析、比較、推理、概括等方法得出科學(xué)探究的結(jié)論，判斷結(jié)論與假設(shè)是否一致。能基于所學(xué)的知識(shí)，采用不同的表述方式，如科學(xué)小論文、調(diào)查報(bào)告等方式，呈現(xiàn)探究的過(guò)程與結(jié)論；能基于證據(jù)質(zhì)疑并評(píng)價(jià)別人的探究報(bào)告。科學(xué)態(tài)度：能大膽質(zhì)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(shè)計(jì)與制作，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。能接受別人的批評(píng)意見(jiàn)，反思、調(diào)整自己的探究；在進(jìn)行多人合作時(shí)，愿意溝通交流，綜合考慮小組各成員的意見(jiàn)，形成集體的觀點(diǎn)。科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境：了解人類(lèi)的好奇和社會(huì)的需求是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力，技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用影響著社會(huì)發(fā)展。（2）本單元學(xué)習(xí)內(nèi)容基于課程標(biāo)準(zhǔn)課程內(nèi)容中“技術(shù)與工程領(lǐng)域”的高年段要求。18.2工程的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)。l利用攝影、錄像、文字與圖案、繪圖或?qū)嵨铮磉_(dá)自己的創(chuàng)意與構(gòu)思。l將自己簡(jiǎn)單的創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為模型或?qū)嵨铩根據(jù)現(xiàn)實(shí)的需要設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單器具、生產(chǎn)物品或完成任務(wù)。18.3工程設(shè)計(jì)需要考慮可利用的條件和制約因素，并不斷改進(jìn)和完善。l根據(jù)設(shè)計(jì)意圖，分析可利用的資源。l簡(jiǎn)單評(píng)估完成一個(gè)產(chǎn)品或系統(tǒng)的可能性、預(yù)想使用效果。從經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益等方面評(píng)價(jià)某個(gè)工程設(shè)計(jì)，并提出改進(jìn)和完善建議。【教材分析】本項(xiàng)目以“立體小菜園”為主題，既反映了一種趨勢(shì)，又回應(yīng)了一種需求，從某種程度上還體現(xiàn)了對(duì)生活的一種引領(lǐng)。通過(guò)設(shè)計(jì)建造立體小菜園，不僅有助于學(xué)生經(jīng)歷設(shè)計(jì)制作產(chǎn)品、完成項(xiàng)目的基本過(guò)程，認(rèn)同創(chuàng)意設(shè)計(jì)能夠改善生活質(zhì)量，還有助于幫助學(xué)生建立以工程設(shè)計(jì)來(lái)滿足生活需求的工程思維。本項(xiàng)目將學(xué)生所可能經(jīng)歷的工程設(shè)計(jì)流程上的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)作為次級(jí)主題，包括了解需求、明確問(wèn)題、前期研究、設(shè)計(jì)方案、制作改進(jìn)、評(píng)價(jià)反思等六個(gè)要素，構(gòu)成一個(gè)連續(xù)性的整體。從工程設(shè)計(jì)的執(zhí)行過(guò)程來(lái)看，上述六個(gè)要素表現(xiàn)為六個(gè)操作步驟，或者說(shuō)構(gòu)成學(xué)生要做的六件具體的事情。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)了解需求，理解制作立體小菜園的意義和價(jià)值；通過(guò)明確問(wèn)題，了解到任務(wù)是什么，有哪些具體要求和限制條件；通過(guò)前提研究突破技術(shù)難題，確定設(shè)計(jì)點(diǎn)；通過(guò)設(shè)計(jì)方案，將各種想法建構(gòu)為一個(gè)可操作的施工藍(lán)圖；通過(guò)制作改進(jìn)，將想法落到實(shí)處，對(duì)標(biāo)找差，作出調(diào)整；通過(guò)評(píng)價(jià)反思，回顧整個(gè)設(shè)計(jì)制作立體小菜園的過(guò)程，評(píng)價(jià)效果，提升認(rèn)識(shí)。而從工程設(shè)計(jì)的思維過(guò)程來(lái)看，這六個(gè)要素又不是線性的，它們前后關(guān)聯(lián)，學(xué)生要不斷經(jīng)歷回頭看的過(guò)程。【學(xué)情分析】對(duì)于高年級(jí)的小學(xué)生來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)、建造立體小菜園這樣的活動(dòng)是他們非常喜歡的。但是，他們的這種喜愛(ài)往往聚焦在動(dòng)手做，在動(dòng)腦思的方面比較欠缺。如果沒(méi)有一個(gè)自始至終的思考作為驅(qū)動(dòng)力，學(xué)生不僅做無(wú)目的，也可能做無(wú)恒心。立體小菜園項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，沒(méi)有按照分課的形式呈現(xiàn)，而是按照學(xué)生所可能經(jīng)歷的工程設(shè)計(jì)的流程逐步展開(kāi)的，包括了解需求、明確問(wèn)題、前期研究、設(shè)計(jì)方案、制作改進(jìn)、評(píng)價(jià)反思。兩個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目結(jié)合學(xué)生的年齡特點(diǎn)，以思維為核心，以需求導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式，帶著學(xué)生真想、真做、真研究。 【教學(xué)目標(biāo)】1根據(jù)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)立體小菜園，能夠說(shuō)出完成任務(wù)經(jīng)歷了哪些步驟。2能夠就一個(gè)主題梳理回顧已有知識(shí)，并將這些知識(shí)應(yīng)用到問(wèn)題情境中，對(duì)解決問(wèn)題產(chǎn)生作用。3能夠識(shí)別所要解決的問(wèn)題，分析問(wèn)題，解釋自己的想法，運(yùn)用一定的策略解決問(wèn)題。4能夠?qū)⒏鞣N想法匯集起來(lái)，設(shè)計(jì)成一個(gè)完整的建設(shè)方案。 5能夠基于測(cè)試結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)反思，并聯(lián)系前期研究、設(shè)計(jì)方案等環(huán)節(jié)，做出調(diào)整。【教學(xué)重難點(diǎn)】重點(diǎn)：經(jīng)歷立體小菜園項(xiàng)目的全過(guò)程；針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行前期研究；做出立體小菜園的設(shè)計(jì)方案。難點(diǎn)：確定從哪些點(diǎn)上考慮立體小菜園的設(shè)計(jì)方案；結(jié)合立體小菜園的建造情況，開(kāi)展評(píng)價(jià)反思。【教學(xué)準(zhǔn)備】教師材料：關(guān)于立體農(nóng)場(chǎng)、陽(yáng)臺(tái)種植技術(shù)、適合陽(yáng)臺(tái)種植的蔬菜、配置培養(yǎng)土的方法等方面的文字、視頻資料，教學(xué)PPT課件等。學(xué)生材料：（1）用于“明確問(wèn)題”的問(wèn)題清單；（2）用于“前提研究”的各種文字、視頻資料；（3）用來(lái)配制土壤的營(yíng)養(yǎng)土、腐殖土、花園土等，花盆、小鏟子等工具；（4）用來(lái)制作立體小菜園的材料，如PVC管、礦泉水瓶、花盆等，或者是現(xiàn)成的制作套件；相關(guān)的工具，如釘錘、老虎鉗、螺絲刀等。（5）用來(lái)畫(huà)設(shè)計(jì)圖的方格繪圖紙、2B鉛筆、直尺、橡皮等。【教學(xué)時(shí)間】6課時(shí)【教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)】第一課時(shí)一、了解需求1出示全球人口總量增長(zhǎng)的折線圖、糧食產(chǎn)量的現(xiàn)狀及土地資源的圖片2談一談，看了這些數(shù)據(jù)你有什么感想？3學(xué)生思考并回答：人口過(guò)多，糧食稀缺，種植的土地不夠4是啊，據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織預(yù)測(cè)，2050年世界總?cè)丝趯⑦_(dá)到97億。經(jīng)測(cè)算，想要養(yǎng)活這么多人口，全球糧食產(chǎn)量必須提高70%。問(wèn)題是，地球上可供開(kāi)墾的土地已經(jīng)快沒(méi)有了，如何解決如此龐大的人口的吃飯問(wèn)題呢?5學(xué)生思考并回答：可以模仿立體停車(chē)場(chǎng)，設(shè)計(jì)立體農(nóng)場(chǎng)。6談話：立體農(nóng)場(chǎng)對(duì)于解決糧食短缺的問(wèn)題有什么優(yōu)勢(shì)嗎？7學(xué)生分析立體農(nóng)場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)：整個(gè)設(shè)施可以放在城市中心、樓頂，避免物流運(yùn)輸帶來(lái)的損耗。栽培密度很大，能夠?qū)崿F(xiàn)較大程度的機(jī)械化和自動(dòng)化。可以隨時(shí)提供新鮮的蔬菜。8談話：既然那么好，所有土地都拿來(lái)建設(shè)立體農(nóng)場(chǎng)好不好？9學(xué)生分析立體農(nóng)場(chǎng)得劣勢(shì)：不全是，立體農(nóng)場(chǎng)需要一定的人力成本，對(duì)光照、溫度、水源的控制有一定要求。前期搭建設(shè)施的投入較高，而且并不適宜種植所有的農(nóng)作物。10同學(xué)們分析得非常全面，那么接下來(lái)這個(gè)問(wèn)題請(qǐng)你們一起來(lái)分析分析。設(shè)計(jì)意圖：做這個(gè)項(xiàng)目之前，首先要讓學(xué)生知道為什么要做。因此，這里向?qū)W生揭示了當(dāng)前世界糧食需求日益增長(zhǎng)與可供開(kāi)墾土地緊缺的嚴(yán)峻局面，可以引導(dǎo)學(xué)生思考通過(guò)立體農(nóng)場(chǎng)這個(gè)項(xiàng)目解決土地資源的迫切需要，認(rèn)識(shí)到可以通過(guò)工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)少用地、多生產(chǎn)的特點(diǎn)。二、明確問(wèn)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(wèn)題，立體農(nóng)場(chǎng)的技術(shù)是否可以遷移到建陽(yáng)臺(tái)小菜園呢？2提出任務(wù)：某公寓的陽(yáng)臺(tái)如圖所示。該公寓的住戶(hù)多為典型的三口之家。一些住戶(hù)希望有人能幫他們?cè)陉?yáng)臺(tái)上建造一個(gè)立體小菜園，至少能讓他們每周吃上兩次小菜園供應(yīng)的湯菜，且不重樣。希望能在兩周內(nèi)完成。最好利用廢舊材料進(jìn)行建造。3談話：如果要設(shè)計(jì)一個(gè)立體小菜園，需要考慮哪些問(wèn)題?4大家可以請(qǐng)以小組為單位進(jìn)行討論，把建造立體小菜園的任務(wù)、要求及問(wèn)題清單填寫(xiě)在表格里。5我們一起來(lái)看看同學(xué)們的結(jié)果吧。6學(xué)生匯報(bào)問(wèn)題清單：（1） 種什么菜?（2） 用什么土壤在陽(yáng)臺(tái)種植呢？（2）一共需要種多少?（3）用什么容器來(lái)種?（5）怎么實(shí)現(xiàn)立體種植?（6）怎么計(jì)算湯菜的量?7對(duì)于這些問(wèn)題，你們有解決方法嗎？大家可以回家查閱資料或者詢(xún)問(wèn)周?chē)薪?jīng)驗(yàn)的大人，我們下節(jié)課一起分析討論。設(shè)計(jì)意圖：這里從現(xiàn)實(shí)生活出發(fā)，給提出了具體的任務(wù)和限制條件，同時(shí)將評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)前置，讓學(xué)生清晰地知道該怎么做，促使學(xué)生去考慮建立體小菜園需要注意的問(wèn)題。第二課時(shí)三、前期研究問(wèn)題一：如何選擇適合在陽(yáng)臺(tái)種植的蔬菜1同學(xué)們通過(guò)查閱資料，哪些蔬菜適合種植在陽(yáng)臺(tái)上呢？2學(xué)生分享3小結(jié)：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(qiáng)，不需要太深厚的土壤，可以在花盆中種植。4要完成“至少能讓他們每周吃上兩次小菜園供應(yīng)的湯菜，且不重樣。希望能在兩周內(nèi)完成。”要在兩周內(nèi)完成，我們還需要考慮什么呢？5需要考慮植物的生長(zhǎng)周期，植物從萌發(fā)到完全成熟的生長(zhǎng)全過(guò)程。它取決于植物生長(zhǎng)對(duì)環(huán)境的要求。6種植時(shí)需要考慮對(duì)溫度、光照、水份、土壤要求不高的植物，同時(shí)要選擇不易患病的品種。7小結(jié)：常見(jiàn)的生長(zhǎng)周期短的蔬菜有大蒜、蘿卜、雞毛菜、生菜等。8將要求與相符合的蔬菜品種連線。問(wèn)題二：如何選擇陽(yáng)臺(tái)種植的土壤1閱讀課本52頁(yè)土壤小資料2補(bǔ)充資料：腐殖土是森林中表土層樹(shù)木的枯枝殘葉經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)期腐爛發(fā)酵后形成的。也可以用普通的土壤與各類(lèi)有機(jī)垃圾（廚余垃圾）混合制成。水培技術(shù)是無(wú)土栽培技術(shù)的一種，采用營(yíng)養(yǎng)液代替土壤進(jìn)行植物培植。需注意的是營(yíng)養(yǎng)液是經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)調(diào)配而成的。3談話：參考這些資料，談一談你在栽培技術(shù)方面的構(gòu)想。4學(xué)生分享交流。問(wèn)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(yè)的案例，也可以根據(jù)自己查閱的資料，進(jìn)行材料和容器的構(gòu)想。2小組討論3匯報(bào)交流請(qǐng)同學(xué)們測(cè)算三口之家一頓湯菜所需的蔬菜量，以及需要種植的數(shù)量和面積。填寫(xiě)在表格中。盡量選擇能同時(shí)滿足多個(gè)限制條件的蔬菜來(lái)種植。設(shè)計(jì)意圖：這里實(shí)際上是給學(xué)生做了一個(gè)示范，首先提供了三種適合在陽(yáng)臺(tái)種植的蔬菜，提示學(xué)生需要研蔬菜的生長(zhǎng)周期、營(yíng)養(yǎng)、口感等，這樣能讓學(xué)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(lái)種植。然后，用相關(guān)資料補(bǔ)充說(shuō)明了種植時(shí)還需要綜合考慮土壤配制等栽培技術(shù)以及支架的設(shè)計(jì)與搭建。引導(dǎo)學(xué)生在項(xiàng)目開(kāi)始時(shí)要學(xué)會(huì)多方考慮，做好充足的準(zhǔn)備工作。第三課時(shí)四、設(shè)計(jì)方案1經(jīng)過(guò)上節(jié)課的討論，我們知道了適合種植在陽(yáng)臺(tái)的植物，種植土壤，同學(xué)選擇了自己想要搭建的材料和容器，項(xiàng)目一步一步地推進(jìn)，下一步你們打算做些什么呢？2學(xué)生：設(shè)計(jì)立體小菜園3生集思廣益，討論立體小菜園的設(shè)計(jì)方案：測(cè)量小菜園的大小、支架的層數(shù)、穩(wěn)定性、每層擺放的蔬菜的數(shù)量、支架的材質(zhì)和數(shù)量4學(xué)生等比例畫(huà)出設(shè)計(jì)圖。溫馨提示：設(shè)計(jì)圖中要標(biāo)注清楚立體支架占地的長(zhǎng)和寬，以及總高度。每層層板上放置多少個(gè)花盆、花盆擺放在何處都要根據(jù)層板的長(zhǎng)和寬做好合理規(guī)劃，同時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)好層板間的高度，以保證植物有充足的生長(zhǎng)空間。5各小組分享交流方案6學(xué)生對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)，改進(jìn)方案，選擇最佳方案。設(shè)計(jì)意圖：這里是在前期調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，先讓學(xué)生討論交流設(shè)計(jì)中需注意的問(wèn)題，然后進(jìn)行立體小菜園的方案設(shè)計(jì)。告訴學(xué)生工程設(shè)計(jì)不是盲目地畫(huà)圖，而是在充分考慮項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)的前提下，先形成最佳方案然后再畫(huà)設(shè)計(jì)示意圖，促進(jìn)學(xué)生形成工程思維。第四、五課時(shí)五、制作改進(jìn)學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)方案提前準(zhǔn)備搭建立體小菜園的材料1以小組為單位，按照設(shè)計(jì)圖，拼接各小組的立體小菜園2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。3教師需要督促學(xué)生對(duì)照設(shè)計(jì)圖紙，一邊制作一邊在圖紙上用彩筆標(biāo)注好真實(shí)搭建時(shí)的方案，并在旁邊備注修改的理由。4談話：與設(shè)計(jì)方案相比，在實(shí)際制作立體小菜園的過(guò)程中你們做了哪些修改?為什么要做這些修改?5學(xué)生分享交流6搭建好的小菜園，還需要注意什么呢？7如何做好立體小菜園的日常管理？設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在這個(gè)環(huán)節(jié)真正開(kāi)始了項(xiàng)目制作，唯有親手制作才能意識(shí)到真實(shí)情況與設(shè)計(jì)方案的差別，因此，這里要求學(xué)生按照設(shè)計(jì)方案制作立體小菜園的同時(shí)，要不斷進(jìn)行修改，從而產(chǎn)生改進(jìn)的意識(shí)。第六課時(shí)六、評(píng)價(jià)反思1對(duì)照任務(wù)，檢查自己建造的立體小菜園。2交流成果、經(jīng)驗(yàn)，互相做出評(píng)價(jià)3如果再有一次設(shè)計(jì)、制作立體小菜園的機(jī)會(huì)，你會(huì)怎么做？記錄你的評(píng)價(jià)和反思設(shè)計(jì)意圖：這里用了兩張表格，首先引導(dǎo)學(xué)生對(duì)照清單，檢查自己建造的立體小菜園的任務(wù)達(dá)成度，體驗(yàn)工程驗(yàn)收這一重要步驟，然后對(duì)自己和他人的小菜園進(jìn)行評(píng)價(jià)。在“回頭看”的過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生的反思意識(shí)，告訴學(xué)生制作的完成并不意味著項(xiàng)目的結(jié)束，還可以繼續(xù)研究。【板書(shū)設(shè)計(jì)】立體小菜園了解需求 明確問(wèn)題（做一個(gè)陽(yáng)臺(tái)里的立體小菜園）前期研究設(shè)計(jì)方案制作改進(jìn)評(píng)價(jià)反思蘇教版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè) 第五單元 STEM學(xué)習(xí) 立體小菜園 - 9