資源簡介

2022年新蘇教版科學五年級下冊教材分析
STEM學習 立體小菜園
單元設計意圖
1.本單元主題的提出
時代在進步，當前我國經濟社會的發展越來越依靠科技自主創新，依靠廣大公民科技素養的提高，其中，技術與工程素養的重要性日益凸顯。2017年頒布的《義務教育小學科學課程標準》新增“技術與工程領域”，是因應公民提升技術與工程素養需求的必要之舉。
技術與工程素養是一種專門的素養，應該得到專門的訓練。因此，除了在物質科學、生命科學和地球與宇宙科學領域的部分學習主題中有所滲透外，新編蘇教版教材還專設了若干針對技術與工程領域的主題單元和學習項目，STEM項目學習就是其中重要的組成部分。
作為技術與工程實踐活動的STEM項目學習，以工程設計為基石，強調學生用科學、技術、工程、數學各個領域的知識自主解決遇到的問題，不僅凸顯體驗的真實性，增加學習的意義性和趣味性，還指向科學概念的建構和高階思維的發展。在教材中增設STEM項目學習，在一定程度上彌補了以往教材為學生提供綜合運用知識解決真實情境中的復雜問題機會的不足。
在STEM項目主題的選擇上，要從學生身邊常見的問題、話題入手。一方面，隨著耕地的日益減少，工程師開始設計建造垂直農場來增加耕作面積，提高農作物產量；另一方面，隨著生活水平的提高，人們對生活品質有了更高的追求，在陽臺種植蔬菜、花卉，既綠色環保，又能在一定程度上滿足基本生活之需，這一做法正成為城鎮生活的一種新常態。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。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，還有助于學生建立以工程設計來滿足生活需求的工程思維。
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，他們的這種喜歡往往聚焦在動手做，在動腦想方面比較欠缺。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?！傲Ⅲw小菜園”項目的設計，沒有按照分課的形式呈現，而是按照學生可能經歷的工程設計的流程逐步展開，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。
2.本單元對《課程標準》的落實
(1)本單元通過一系列動手、動腦活動，落實《課程標準》高年段的課程目標。
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物的信息。
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。
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想。
將自己簡單的創意轉化為模型或實物。
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。
根據設計意圖，分析可利用的資源。
簡單評估完成一個產品或系統的可行性，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。
3.本單元在整套教材中與其他單元的關系
4.本單元次級主題的構成及邏輯關系
本項目將學生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，了解任務是什么，有哪些具體要求和限制條件；通過前期研究，突破技術難點，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，回顧整個設計建造立體小菜園的過程，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。
單元教學目標
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。
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。
能夠識別要解決的問題，分析問題，解釋自己的想法，運用一定的策略解決問題。
能夠將各種想法匯集起來，構成一個完整的設計方案。
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，作出調整。
單元活動框架
課時建議
6課時。
教材解讀
1.教學內容
本課教學內容，按照學生做“立體小菜園”這個項目所要經歷的工程設計、實施、驗收等若干環節逐步展開，串聯成線。
教材首先通過閱讀資料揭示人類當下所面臨的一個全球性困境，即人口激增與耕地銳減導致吃飯問題成為一個亟待解決的難題，從而引出立體農場這一解決方案。在這樣一個問題情境中，向學生提出建造立體小菜園的挑戰性任務，明確完成任務的標準和限制條件。
其次，教材以設計立體小菜園需要解決的幾個問題為例，引導學生開展前期研究。這幾個問題分別是：哪些蔬菜適合在陽臺種植 如何選擇用于陽臺種植的土壤 立體小菜園的造型、選材上有哪些可資借鑒的方案
在解決了上述問題之后，教材引導學生進行立體小菜園建造方案的設計，畫出設計圖。這一過程需要集思廣益、不斷調整，才能形成小組成員都認可的最佳方案。
接下來，是依據設計方案，選擇合適的地方建造立體小菜園。從工程設計到制作，是從理想的方案到現實的方案的落地過程，勢必還要作出很多調整。
教材設計了反思性的問題，引導學生關注設計方案的調整點及其理由。作為一個中長期項目，設計制作立體小菜園只是開始，接下來還有蔬菜的種植、小菜園的日常管理等多項工作，需要學生作出規劃。
最后是對整個學習項目的評價反思。教材通過檢查單、評價單的設計，引導學生對標任務要求，回顧整個學習活動過程，交流成果、經驗，互相作出評價。
2.教學目標
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。
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。
能夠識別要解決的問題，分析問題，解釋自己的想法，運用一定的策略解決問題。
能夠將各種想法匯集起來，構成一個完整的設計方案。
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，作出調整。
3.重點與難點
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；提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。
4.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、配制培養土的方法等方面的文字、視頻資料，教學課件等。
學生分組材料：
(1)用于“明確問題”的問題清單。
(2)用于“前期研究”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。
參考資料
立體農場
立體農場，也稱垂直農場?！按怪鞭r場”最早是由美國地質學家吉爾伯特·艾利斯·貝利于1915年提出的，但真正引起大家注意的是1999年美國哥倫比亞大學的迪克森·德波米耶教授與他的學生一起對這個概念進行的詳細闡述。他們認為垂直農場是將農產品、牲畜養殖等農業環節放到可模擬農作物生長環境的多層建筑中，并通過能源加工處理系統，實現城市糧食與能源的自給自足。立體農場的優勢在于作物不存在因氣候而引起的農業歉收問題，種植出來的作物均是有機生長而成，沒有添加任何化學藥劑或肥料。此外，立體農場不但有效地利用了有限的空間和土地，而且通過回收利用污水達到減少水資源消耗的目的，并以此創造出一個可持續的發展環境。
立體種植
立體種植技術是指在同一立體空間多層次、多茬口、多作物復合種植，充分利用空間、時間及光、熱、肥、水資源的種植技術，可以實現優質、高產、高效、節能、環保的農業種養模式。
陽臺種植
陽臺種植，顧名思義是在生活陽臺上進行蔬果種植。其種植基質和技術均與土壤種植大不相同，陽臺種植更趨于智能型、高新性、無土性、觀賞性、無公害性。陽臺空間雖小，但利用高新的科學技術、自然的光照、特有的小氣候環境、一定的金錢和勞動的投入，可實現高效率的立體式陽臺蔬果栽培。
培養土的配制
通常把幾種材料按一定比例混合，使之能滿足植物生長發育的要求，這種混合土被稱為培養土。參與培養土配制的材料，除應考慮可以就地取材、來源方便和不帶病蟲害外，還要求具有良好的物理性質和化學性質。
配制成的培養土要求干時不裂，濕時不黏，灌水后不結皮，能保持水分和養分不致很快流失。具體指標是：質地輕，容重小，容重宜小于1.0；疏松透氣，適宜的通氣孔隙度為20%~30%，使土壤孔隙中含有多量的空氣進行氣體交換，有足夠的氧氣供根系呼吸之用。
配制培養土的材料常見的有煤渣、腐葉土、園土、舊盆土、泥炭、糠灰、木炭、木屑、蛭石、珍珠巖。此外，經過發酵腐熟的有機質，如松葉、樹皮、稻谷糠、花生殼、玉米芯等，也是用于配制盆栽植物培養土的良好材料。
配制好的培養土還要注意消毒，目的是消滅土壤中的病蟲和使土壤中的雜草種子失去萌發能力。最常用的消毒方法是日光暴曬和噴灑福爾馬林。
密植
密植是指在單位面積土地上適當縮小作物行距和株距，增加播種量，增加株數。一方面，有效利用可耕種面積，盡量多種植農作物；另一方面，避免因為作物過多，競爭營養、水分與陽光導致長勢不好。合理密植就是充分考慮這兩個方面，通過調整種植密度、采取合理株距使產量最大。
適合在陽臺種植的蔬菜
1.短期就能收獲的蔬菜
青蒜、奶油生菜、上海青、芥菜、芽苗菜、莜麥菜等。
2.收獲持續時間長的蔬菜
番茄、辣椒、香菜、韭菜、藿香、蔥等。
3.節省空間的蔬菜
胡蘿卜、蘿卜、萵苣、蔥、姜、香菜等。
4.抗逆性強的蔬菜
小白菜、韭菜、茼蒿、菠菜、上海青、蘇州青、薺菜、韭菜、香菜、四季香蔥、韭蔥、大葉菠菜、灰灰菜、紅莧菜、彩色甜椒、黃秋葵、莜麥菜、雞毛菜、紅葉萵筍、空心菜、水蘿卜、胡蘿卜、櫻桃蘿卜、生菜、木耳菜、豌豆苗、萵苣、馬齒莧、苦菊、水果玉米、魚腥草、蔥、姜等。
5.不易生蟲子的蔬菜
蔥、生菜、韭菜、番薯葉、人參菜、蘆薈、角菜等。
6.藤蔓
豇豆、絲瓜、苦瓜、黃瓜、荷蘭豆等。
初學者可選擇易于種植的蔬菜或速生菜，如上海青和莜麥菜，這兩種速生菜全年皆可種植，且生長快速，五六周即可采收。又如苦瓜、蔥、姜等適應性強，且本身有股特殊味道，因此昆蟲不喜接近，不需用農藥、化肥也能生長得很好。

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