资源简介

苏教版五年级下册STEM学习《立体小菜园》教学设计
核心概念 6、生物体的稳态与调节 7、生物与环境的相互关系 12、 技术、工程与社会 13、 工程设计与物化
跨学科概念 稳定与变化 系统与模型 物质与能量 结构与功能
单元结构
学习内容 6.1 植物能制造和获取养分来维持自身的生存 7.1 生物能适应其生存环境 12.2 技术与工程改变了人们的生产和生活 13.1 工程需要定义和界定 13.2 工程的关键是设计 13.3 工程是设计方案物化的结果
内容要求 1.知道植物可以利用阳光、空气和水分在绿色叶片中制造其生存所需的养分。 2.举例说出生活在不同环境中的植物的外部形态具有不同的特点，以及这些特点对维持植物生存的作用。 3.知道技术对提高生产效率或工作效率的影响，举例说明应用适当技术可以提高生产效率或工作效率，应用所学科学原理设计并制作出可以提高效率的作品。 4.定义简单的实际工程问题，分析限制条件，提出验收标准。 5.利用示意图、影像、文字或实物等多种方式，阐明自己的创意，初步认识设计方案中各影响因素间的关系。 6.基于有说服力的论证，认同或质疑某些设计方案，并初步判断其可行性和合理性。 7.利用工具制作简单的实物模型，根据实际反馈结果进行改进并展示。
单元目标 科学观念： 1. 理解植物通过光合作用利用阳光、空气和水分制造养分的基本原理，认识物质与能量转换对维持生物体稳态的重要性。 2. 了解工程技术是人类改造环境的重要方法，能说明立体小菜园设计如何通过空间优化、材料选择等技术手段解决传统种植的局限性。 3. 认识生物与环境相互适应的特性，能通过不同植物形态特征，分析其立体种植的适配性，体会科技发展对农业生产模式的革新意义。 科学思维： 1. 能通过对比实验法探究光照强度、基质湿度等变量对植物生长的影响，运用控制变量法设计实验方案。 2. 能基于工程限制条件（如承重、采光、成本）对设计方案进行多维度分析，运用系统思维权衡各要素间关系。 3. 能通过建立"结构-功能"模型（如立体支架与空间利用率关系），运用类比推理将植物生态特征迁移到人工种植系统设计中。 探究实践： 1. 能运用工程日志记录设计迭代过程，采用图绘制、材料清单编制等工程表达方式呈现设计思路。 2. 能开展持续性的植物生长观测，建立包含株高、叶面积、产量等参数的量化评价体系，形成种植效能分析报告。 责任态度： 1. 在团队协作中能主动承担材料工程师、结构设计师等角色任务，培养工程伦理意识与知识产权观念。 2. 面对设计冲突时能辩证看待同伴意见，通过建立评价矩阵（如经济性/实用性/美观度）开展理性决策。 3. 形成绿色可持续发展观，在设计方案中体现废旧材料再利用等环保策略，理解都市农业的生态价值。
学情分析 五年级学生动手能力强，喜爱用废旧材料制作立体菜园，但缺乏工程设计系统思维，常忽视功能优化（如排水设计）和持续观察记录。虽有基础种植经验（浇水、晒太阳），但对空间规划、植物分层适配认知不足。主要难点：1.设计重外形轻实用；2.结论缺乏数据支撑；3.难将科学原理（如光合作用）联系工程应用。 应对策略：1.以“阳台空间不足”真实问题引导，分阶段任务（简易模型→承重测试→优化展示）保持兴趣；2.用《生长记录表》图文打卡培养观察习惯；3.分组扮演“工程师”角色（测量、材料、测试），通过协作与成果展推动系统思考。
学业要求 1.认识到植物利用阳光、空气和水分在绿色叶片中制造其生存所需养分的过程就是植物的光合作用。 认同物质和能量的获取是维持生物体稳态与调节的基础。 2.能尝试应用所学科学原理设计并制作简单的装置，能进行模拟演示并简要解释如何提高效率。 3.能基于所学科学知识，应用创造性思维的基本方法提出多种设计方案，基于批判性思维评价并优化设计方案。 4.能制作实物模型，并基于证据改进实物模型的设计和制作。 5.乐于尝试多种设计方案，初步具有质疑、创新的态度；知道技术工程需要实事求是，能如实记录相关信息和正确对待作品的缺陷。
教学策略 任务情境： 1.创设真实的生产生活情景，将生物体的稳态与调节的抽象知识具象化，让学生在种植植物时，了解植物的基本生存条件。 2.要让学生自主设计与实施，指导学生把认识转化为具体的实践行为，通过可操作的活动，体验技术与工程的过程，更深刻地理解技术与工程对社会的影响，逐步把知识转化为解决实际问题的能力，以更好地适应未来社会发展的需求。 3.注重让学生通过观察和制作活动，经历一系列的动手实践环节，在体验的基础上理解技术发明和技术产品的特点。 4.创设符合学生年龄特点的真实情境中的工程问题。 5.学生的实践能力只有通过真正的实践活动才能逐步提高，因此设计和制作都是学生必须亲自经历的活动，需要提供足够的材料和时间，让学生们都有机会参与各个环节，亲自实践。 学习活动： 1.探究水、阳光、空气、温度、肥料等因素对植物生长的影响。 2.设计制作简单的作品或装置，能反应出改变方法或程序可以提高工作效率。 3.学习活动设计，要与本学科核心概念的内容相适应，主要包括模型制作和项目研究。模型制作更强调规范和流程；项目研究是围绕真实情境开展学习的方式，要通过技术与工程方法设计制作装置或模型，利用装置或模型进行深入研究，发展实践能力和创造能力。 学习资源： 教学PPT、每课分组学习材料、课时实验观察单等。
学习评价 1、立体农场是一种新型的农业生产模式,下面表述不正确的一项是( ) A. 占地面积小 B.充分利用种植空间 C. 采光容易,产量多。 2、市场上购买配置好的培养土具有的特点是( ) A.保水性、透水性和通气性都比较好,而且酸碱度适中。 B.土具有丰富的营养,一般不含病菌和虫卵,肥力较好。 C.是经过专业的技术调配而成的,适合水培技术。 3、持续观察记录植物生长的意义是（ ）。 A.方便拍照发朋友圈 B.发现规律并改进设计 C.消耗多余作业本 4、设计立体支架时，首先要考虑的是？（ ） A.美观度 B.承重能力 C.材料颜色

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