資源簡介

(共29張PPT)
蘇教版 五年級下
STEM學習
立體小菜園
（第一課時）
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%?！?021年全球糧食危機報告》顯示，2020年，55個國家和地區的至少1.55億人陷入危機級別或更為嚴重的重度糧食不安全狀況。
請閱讀資料，說說你得到了哪些信息？
了解需求
想要解決這一問題你能想到哪些辦法呢？
了解需求
了解需求
知識庫
“垂直農場”是1915年美國地質學家吉爾伯特·艾利斯·貝利提出的。1999年，美國哥倫比亞大學的迪克森.戴波米耶，他提出了以城市高樓建筑物為農場耕作平臺的堆疊式農場，是垂場農場概念與理論的主要推動者。
“立體農場”
了解需求
你認為建立“立體農場”有什么意義和價值？
立體農場與傳統農場相比有哪些劣勢呢？
明確任務
提出任務：
西安受新冠疫情影響，住在北郊的一戶人家為了在居家隔離中吃上干凈新鮮的蔬菜，在自己的陽臺上建造了“立體小菜園”。最好利用廢舊材料進行建造。
明確任務
利用廢舊材料、至少每周吃上兩次小菜園供應的湯菜，且不重樣、項目在兩周內完成
建立立體小菜園
1.2.3.4.......
蘇教版 五年級下
STEM學習
立體小菜園
（第二課時）
前期研究
前期研究
頭腦風暴
根據任務，組建團隊。查看問題列表中的問題和搜集其他成員的相關問題，搜集相關資料并和團隊成員探討。
思考：問題一：如何選擇適合在陽臺種植的蔬菜
問題二：如何選擇陽臺種植的土壤
問題三：如何選擇搭建立體小菜園材料、容器
前期研究
前期研究
前期研究
前期研究
前期研究
蘇教版 五年級下
STEM學習
立體小菜園
（第三課時）
設計方案
我的任務：如何選擇搭建立體小菜園材料、容器
我的團隊：
任務分解 活動步驟 團隊分工 注意事項
任務1：立體小菜園的特點 1.對比不同菜園的結構大小。2.了解立體小菜園的結構特點。3.調查搭建立體小菜園的材料。
任務2：設計立體小菜園 1.確定立體小菜園的結構與形狀。2.商討立體小菜園設計方案。3.設計繪制合適的立體小菜園結構圖。
任務3：搭建并測試立體小菜園 1.選用搭建立體小菜園材料。2.進行拼接搭建立體小菜園。3.對立體小菜園 的穩定性、耗材、美觀等方面進行測試，提出改進方法。 標注結構、形狀、材料等。
設計方案
繪制草圖
1. 請在材料超市中選擇任務所需的材料和工具。
2. 繪制立體小菜園設計圖，在設計圖中標注所使用的材料。
3. 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。
選擇材料和工具 材料：工具：
繪制設計圖（等比例設計圖）
蘇教版 五年級下
STEM學習
立體小菜園
（第4-6課時）
制作改進
溫馨提示
1.以小組為單位，按照設計圖，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.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。
制作改進
立體小菜園結構是否完整
立體小菜園是否美觀
立體小菜園是否牢固
立體小菜園設計是否科學
完善設想（你們打算怎樣完善）
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
展示分享
展示分享
展示分享
如果再有一次設計、制作立體小菜園的機會，
你會怎么做？
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php蘇教版科學五年級下冊第五單元
《立體小菜園》教學設計
1、教材分析
本項目基于全球土地資源減少、糧食短缺等真實問題，從工程設計的角度提出設計“設計立體小菜園”的項目學習。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設計流程展開，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。
學生通過調研了解需求，理解制作立體小菜園的實際意義和價值；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設計藍圖；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。
2、學情分析
對于高年級的學生來說，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?！读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。
3、教學目標
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。
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。
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。
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。
5、教學時間
6課時
6、教學過程
（一）資料閱讀，了解需求
1. 出示世界人口增長與土地資源供求關系示意圖。
2. 談一談，你能從這幅圖里得到什么信息？
3. 思考：想要解決這一問題你能想到哪些辦法呢？
4. 1915年，美國地質學家吉爾伯特·艾利斯·貝利提出了 “立體農場”這一概念，后來，美國哥倫比亞大學的迪克森·戴波米亞教授與他的學生對這一概念進行了詳細地闡述。（出示幾幅立體農場的設計圖）
資料：
“垂直農場”是1915年美國地質學家吉爾伯特·艾利斯·貝利提出的。1999年，美國哥倫比亞大學的迪克森.戴波米耶，他提出了以城市高樓建筑物為農場耕作平臺的堆疊式農場，是垂場農場概念與理論的主要推動者。但如果從實踐來說，垂直農業并不是新鮮事物，古代巴比倫空中花園、馬丘比丘的懸崖梯田。
5. 你認為建立“立體農場”有什么意義和價值？立體農場與傳統農場相比有哪些劣勢呢？
資料：科學家將立體農場分為兩大類。1.純建筑風格的摩天大樓，內部采用堆疊分層種植，結合能源系統、循環技術、環境調控及人工光源技術，計算機自動化控制技術等，構建成類似植物工廠耕作風格的理想農場，但這種垂直農場目前基本處于理論設想階段，因投資巨大(占地一畝層高30的垂直農場建設成本將達2億美元)，效益回報慢，未能在實踐中推行，所以當前摩天樓式的垂直農場尚處理論階段。2.城市建筑膚皮耕作型垂直農場，就是利用城市三維空間，如屋頂、墻面、陽臺、護欄、庭院甚至室內空間進行立體耕作，以提高都市農業的空間利用率。
6. 學生分析回答。（預設回答：可以充分利用空間、節能、環保；空間有限。）
［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）任務分析，明確問題
1.西安受新冠疫情影響，住在北郊的一戶人家為了在居家隔離中吃上干凈新鮮的蔬菜，在自己的陽臺上建造了“立體小菜園”。（PPT呈現圖片）。這戶人家的“小菜園”能否獲得大豐收呢？ 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。
要求：至少每周吃上兩次小菜園供應的湯菜，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。
任務 建立立體小菜園
要求 利用廢舊材料、至少每周吃上兩次小菜園供應的湯菜，且不重樣、項目在兩周內完成
問題清單（可以記錄關鍵詞） 1.2.3.4.......
5.我們一起來看看同學們的結果吧。
6.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
……
7. 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。
［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。]
第二課時
（三）突破難點，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. 學生分享
3. 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。
4. 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?！币趦芍軆韧瓿桑覀冞€需要考慮什么呢？
5. 小組討論：生長周期短、種植難度低、對環境要求不高；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。
6. 教師提前準備常見幾種蔬菜的資料卡，或以小組為單位學生提前整理常見蔬菜的資料卡，篩選出符合要求的蔬菜種類。
7. 學生小結：常見的生長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，討論這兩種土壤的優缺點？
2. 自己配制土壤，如何才能配制出有肥力的土壤？根據自己生活經驗，說說好土壤的竅門？
3. 閱讀腐殖土的拓展資料（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。）說一說腐殖土的營養來源于哪里？
4. 談話：還有其它栽培方式嗎？
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。
5. 談話：參考這些資料，談一談你在栽培技術方面的構想。
6. 學生分享交流。
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. 小組討論
3. 匯報交流
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。
［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。]
第三課時
（四）集思廣益，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下一步你們打算做些什么呢？
2. 學生：設計立體小菜園
3. 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……
4. （教師課前微課錄制作圖要求）學生等比例畫出設計圖。
溫馨提示：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。
5. 各小組分享交流方案
6. 學生交流質疑，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。]
第四、五課時
（五）對標找差，制作改進
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. 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。
4. 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
5. 學生分享交流
6. 小菜園搭建好后，還需要注意什么呢？如何做好立體小菜園的日常管理？請大家針對自己設計的立體小菜園提出幾點維護建議。
［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。
第六課時
（六）展示交流，評價反思。
1. 各小組對設計圖和作品進行展示說明，對設計和制作過程中遇到的問題以及解決辦法進行闡述。
2. 教師及其他學生依據設計圖評價表、作品評價表對該小組的作品進行驗收評價。
3. （組內自評）對照任務，檢查自己建造的立體小菜園
4.（組間互評）組內交流成果、經驗，互相做出評價。
5.小組成員進行互評
小組成員互評表
小組成員 評價內容 總得分
能積極參與項目活動 能與其他成員互助合作 能及時高效地完成分配到的任務 善于傾聽他人的想法和建議
評價說明：根據評價內容進行評價，非常符合涂三顆星，符合涂兩顆星，一般涂一顆星，不符合不涂星。
6.課堂反饋
課堂反饋調查表
反饋內容 符合程度
我了解到了一些以前不知道的知識
我學會了一些以前不會的技能
我更喜歡和我的小組合作了
我喜歡這類型的課
我對這類型的課的建議：
反饋說明：根據反饋內容進行反思，非常符合涂三顆星，符合涂兩顆星，一般涂一顆星，不符合不涂星。
7.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
［設計意圖：這里星級，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。]
8.班內交流：教師邀請班內完成做好的一組，做班內分享匯報：包括小組設計的過程、遇到什么問題，如何解決的、對自己今后生活的啟示等。（家長協助該組制作PPT或者將拍攝的過程資料做成視頻）。
9.談話：其他組的分享完成“立體小菜園”項目的感受？引導做的不太好的組剖析原因。（對他們組鍥而不舍，堅持到最后的精神表示贊揚）
10.小結升華：我們人生中會遇見無數次像“立體小菜園”這樣的任務，在完成時總會困難多多。懦弱的人會選擇放棄或逃避，勇者會分析原因，找出突破的辦法，最終圓滿的完成。老師希望你們熱愛生活，做生活的勇者！
7、板書設計
小菜園維護建議：

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