STEM学习：立体小菜园 教案（2022新苏教版五年级科学下册）

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1、- 1 立体小菜园立体小菜园 【课标落实】【课标落实】 科学知识： 了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸，工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动；了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。 科学探究： 能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事实的信息。 能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。 能基于所学的知识，采用不同的表述方式，如科学小论文、调查报告等方式，呈现探究的过程与结论；能基于证据质疑并评价别人的探究报告。 科学态度： 能大胆质疑，从

2、不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神。 能接受别人的批评意见，反思、调整自己的探究；在进行多人合作时，愿意沟通交流，综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。 科学、技术、社会与环境： 了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。 （2）本单元学习内容基于课程标准课程内容中“技术与工程领域”的高年段要求。 18.2 工程的关键是设计。 18.3 工程设计需要考虑可利用的条件和制约因素，并不断改进和完善。 从经济效益、社会效益、环境效益等方面评价某个工程设计，并提出改进和完善建议。 - 2 【教材分析】【教材分析

3、】 本项目以“立体小菜园”为主题，既反映了一种趋势，又回应了一种需求，从某种程度上还体现了对生活的一种引领。通过设计建造立体小菜园，不仅有助于学生经历设计制作产品、完成项目的基本过程，认同创意设计能够改善生活质量，还有助于帮助学生建立以工程设计来满足生活需求的工程思维。 本项目将学生所可能经历的工程设计流程上的关键节点作为次级主题，包括了解需求、明确问题、前期研究、设计方案、制作改进、评价反思等六个要素，构成一个连续性的整体。从工程设计的执行过程来看，上述六个要素表现为六个操作步骤，或者说构成学生要做的六件具体的事情。具体来说，通过了解需求，理解制作立体小菜园的意义和价值；通过明确问题，了解到

4、任务是什么，有哪些具体要求和限制条件；通过前提研究突破技术难题，确定设计点；通过设计方案，将各种想法建构为一个可操作的施工蓝图；通过制作改进，将想法落到实处，对标找差，作出调整；通过评价反思，回顾整个设计制作立体小菜园的过程，评价效果， 提升认识。 而从工程设计的思维过程来看， 这六个要素又不是线性的， 它们前后关联，学生要不断经历回头看的过程。 【学情分析】【学情分析】 对于高年级的小学生来说， 设计、 建造立体小菜园这样的活动是他们非常喜欢的。 但是，他们的这种喜爱往往聚焦在动手做，在动脑思的方面比较欠缺。如果没有一个自始至终的思考作为驱动力，学生不仅做无目的，也可能做无恒心。立体小菜园项

5、目的设计，没有按照分课的形式呈现， 而是按照学生所可能经历的工程设计的流程逐步展开的， 包括了解需求、明确问题、前期研究、设计方案、制作改进、评价反思。两个学习项目结合学生的年龄特点，以思维为核心，以需求导向、任务驱动的方式，带着学生真想、真做、真研究。 【教学目标】【教学目标】 1根据任务设计一个立体小菜园，能够说出完成任务经历了哪些步骤。 2能够就一个主题梳理回顾已有知识，并将这些知识应用到问题情境中，对解决问题产生作用。 3能够识别所要解决的问题，分析问题，解释自己的想法，运用一定的策略解决问题。 4能够将各种想法汇集起来，设计成一个完整的建设方案。 5能够基于测试结果进行评价反思，并联

6、系前期研究、设计方案等环节，做出调整。 【教学重难点】【教学重难点】 重点：经历立体小菜园项目的全过程；针对问题进行前期研究；做出立体小菜园的设计方案。 - 3 难点：确定从哪些点上考虑立体小菜园的设计方案；结合立体小菜园的建造情况，开展评价反思。 【教学准备】【教学准备】 教师材料：关于立体农场、阳台种植技术、适合阳台种植的蔬菜、配置培养土的方法等方面的文字、视频资料，教学 PPT 课件等。 学生材料： （1）用于“明确问题”的问题清单； （2）用于“前提研究”的各种文字、视频资料； （3）用来配制土壤的营养土、腐殖土、花园土等，花盆、小铲子等工具； （4）用来制作立体小菜园的材料，如 PV

7、C 管、矿泉水瓶、花盆等，或者是现成的制作套件；相关的工具，如钉锤、老虎钳、螺丝刀等。 （5）用来画设计图的方格绘图纸、2B 铅笔、直尺、橡皮等。 【教学时间】【教学时间】 6 课时 【教学过程设计】【教学过程设计】 第一课时第一课时 一、了解需求一、了解需求 1出示全球人口总量增长的折线图、粮食产量的现状及土地资源的图片 2谈一谈，看了这些数据你有什么感想？ 3学生思考并回答：人口过多，粮食稀缺，种植的土地不够 4是啊，据联合国粮食及农业组织预测，2050 年世界总人口将达到 97 亿。经测算，想要养活这么多人口，全球粮食产量必须提高 70%。问题是，地球上可供开垦的土地已经快没有了，如何解

8、决如此庞大的人口的吃饭问题呢? 5学生思考并回答：可以模仿立体停车场，设计立体农场。 6谈话：立体农场对于解决粮食短缺的问题有什么优势吗？ 7学生分析立体农场的优势：整个设施可以放在城市中心、楼顶，避免物流运输带来的损耗。栽培密度很大，能够实现较大程度的机械化和自动化。可以随时提供新鲜的蔬菜。 8谈话：既然那么好，所有土地都拿来建设立体农场好不好？ 9学生分析立体农场得劣势：不全是，立体农场需要一定的人力成本，对光照、温度、- 4 水源的控制有一定要求。前期搭建设施的投入较高，而且并不适宜种植所有的农作物。 10同学们分析得非常全面，那么接下来这个问题请你们一起来分析分析。 设计意图：做这个项

9、目之前，首先要让学生知道为什么要做。因此，这里向学生揭示了当前世界粮食需求日益增长与可供开垦土地紧缺的严峻局面，可以引导学生思考通过立体农场这个项目解决土地资源的迫切需要，认识到可以通过工程技术实现少用地、多生产的特点。 二、明确问题二、明确问题 1出示情境： 受新冠疫情影响，居家隔离中如何吃上干净新鲜的蔬菜成了需要解决的问题，立体农场的技术是否可以迁移到建阳台小菜园呢？ 2提出任务： 某公寓的阳台如图所示。该公寓的住户多为典型的三口之家。一些住户希望有人能帮他们在阳台上建造一个立体小菜园， 至少能让他们每周吃上两次小菜园供应的汤菜， 且不重样。希望能在两周内完成。最好利用废旧材料进行建造。

10、3谈话：如果要设计一个立体小菜园，需要考虑哪些问题? 4大家可以请以小组为单位进行讨论，把建造立体小菜园的任务、要求及问题清单填写在表格里。 5我们一起来看看同学们的结果吧。 6学生汇报问题清单： （1）种什么菜? （2）用什么土壤在阳台种植呢？ （2）一共需要种多少? （3）用什么容器来种? （5）怎么实现立体种植? （6）怎么计算汤菜的量? 7对于这些问题，你们有解决方法吗？大家可以回家查阅资料或者询问周围有经验的大- 5 人，我们下节课一起分析讨论。 设计意图：这里从现实生活出发，给提出了具体的任务和限制条件，同时将评价标准前置，让学生清晰地知道该怎么做，促使学生去考虑建立体小菜园需要注

11、意的问题。 第二课时第二课时 三、前期研究三、前期研究 问题一：如何选择适合在阳台种植的蔬菜 1同学们通过查阅资料，哪些蔬菜适合种植在阳台上呢？ 2学生分享 3小结：西红柿、豆角、生菜、辣椒、樱桃萝卜、小菠菜等，这些蔬菜生命力顽强，不需要太深厚的土壤，可以在花盆中种植。 4要完成“至少能让他们每周吃上两次小菜园供应的汤菜，且不重样。希望能在两周内完成。”要在两周内完成，我们还需要考虑什么呢？ 5需要考虑植物的生长周期，植物从萌发到完全成熟的生长全过程。它取决于植物生长对环境的要求。 6种植时需要考虑对温度、光照、水份、土壤要求不高的植物，同时要选择不易患病的品种。 7小结：常见的生长周期短的蔬

12、菜有大蒜、萝卜、鸡毛菜、生菜等。 8将要求与相符合的蔬菜品种连线。 问题二：如何选择阳台种植的土壤 1阅读课本 52 页土壤小资料 2补充资料： 腐殖土是森林中表土层树木的枯枝残叶经过长时期腐烂发酵后形成的。也可以用普通的土壤与各类有机垃圾（厨余垃圾）混合制成。 水培技术是无土栽培技术的一种，采用营养液代替土壤进行植物培植。需注意的是营养液是经过专业的技术调配而成的。 3谈话：参考这些资料，谈一谈你在栽培技术方面的构想。 - 6 4学生分享交流。 问题三：如何选择搭建立体小菜园材料、容器 1你想搭建什么样的立体小菜园呢？你可以参考课本 53 页的案例，也可以根据自己查阅的资料，进行材料和容器的

13、构想。 2小组讨论 3汇报交流 请同学们测算三口之家一顿汤菜所需的蔬菜量，以及需要种植的数量和面积。填写在表格中。尽量选择能同时满足多个限制条件的蔬菜来种植。 设计意图：这里实际上是给学生做了一个示范，首先提供了三种适合在阳台种植的蔬菜，提示学生需要研蔬菜的生长周期、营养、口感等，这样能让学生知道该研究蔬菜的哪些信息，选择能满足限制条件的蔬菜来种植。然后，用相关资料补充说明了种植时还需要综合考虑土壤配制等栽培技术以及支架的设计与搭建。引导学生在项目开始时要学会多方考虑，做好充足的准备工作。 第三课时第三课时 四、设计方案四、设计方案 1经过上节课的讨论，我们知道了适合种植在阳台的植物，种植土壤

14、，同学选择了自己想要搭建的材料和容器，项目一步一步地推进，下一步你们打算做些什么呢？ 2学生：设计立体小菜园 3 生集思广益， 讨论立体小菜园的设计方案： 测量小菜园的大小、 支架的层数、 稳定性、每层摆放的蔬菜的数量、支架的材质和数量 4学生等比例画出设计图。 - 7 温馨提示：设计图中要标注清楚立体支架占地的长和宽，以及总高度。每层层板上放置多少个花盆、花盆摆放在何处都要根据层板的长和宽做好合理规划，同时应调节好层板间的高度，以保证植物有充足的生长空间。 5各小组分享交流方案 6学生对照标准，改进方案，选择最佳方案。 设计意图： 这里是在前期调查研究的基础上， 先让学生讨论交流设计中需注意

15、的问题，然后进行立体小菜园的方案设计。告诉学生工程设计不是盲目地画图，而是在充分考虑项目标准的前提下，先形成最佳方案然后再画设计示意图，促进学生形成工程思维。 第四、五课时第四、五课时 五、制作改进五、制作改进 学生根据设计方案提前准备搭建立体小菜园的材料 1以小组为单位，按照设计图，拼接各小组的立体小菜园 2 立体小菜园的制作需要做好小组做好分工合作， 按照搭支架、 配制土壤、 播种、 浇水、摆放花盆的步骤完成制作。 3教师需要督促学生对照设计图纸，一边制作一边在图纸上用彩笔标注好真实搭建时的方案，并在旁边备注修改的理由。 4谈话：与设计方案相比，在实际制作立体小菜园的过程中你们做了哪些修改

16、?为什么要做这些修改? 5学生分享交流 6搭建好的小菜园，还需要注意什么呢？ 7如何做好立体小菜园的日常管理？ 设计意图：学生在这个环节真正开始了项目制作，唯有亲手制作才能意识到真实情况- 8 与设计方案的差别，因此，这里要求学生按照设计方案制作立体小菜园的同时，要不断进行修改，从而产生改进的意识。 第六课时第六课时 六、评价反思六、评价反思 1对照任务，检查自己建造的立体小菜园。 2交流成果、经验，互相做出评价 3如果再有一次设计、制作立体小菜园的机会，你会怎么做？记录你的评价和反思 设计意图：这里用了两张表格，首先引导学生对照清单，检查自己建造的立体小菜园的任务达成度，体验工程验收这一重要步骤，然后对自己和他人的小菜园进行评价。在“回头看”的过程中，培养学生的反思意识，告诉学生制作的完成并不意味着项目的结束，还可以继续研究。 【板书设计】【板书设计】 立体小菜园立体小菜园 了解需求 明确问题（做一个阳台里的立体小菜园） - 9 前期研究 设计方案 制作改进 评价反思