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教科版（2017）五年级上册1.7《设计和制作生态瓶》教学设计
南县洗马湖学校 吴劲舟
一、目标分析
（一）科学观念
1.本节课科学观念所对应的2022年版《义务教育科学课程标准》中的（五）生命系统的构成层次、5.6生态系统由生物与非生物环境共同组成、⑤举例说出常见的栖息地为生物提供光、空气、水、适宜的温度和食物等基本条件。
2.本节课需建构的科学观念：知道生态系统是由生物与非生物共同组成，认识到动植物与环境相互影响和相互依存的关系。
3.对于本节课需建构的科学观念，参与学习的学生的前概念与原有认知调查：通过谈话调查的方式，对学生的“生物的生存需要、环境的变化会直接影响生物的生存”等基础知识方面进行了解，大部分学生能够知道生物的生存需要非生物环境和生物环境；有基础的模拟实验经验，知道如何利用有限的条件进行模拟实验，有基本设计对比实验的经验。但大部分学生对如何维持生态系统的平衡，如何根据生态瓶的大小，设计考虑非生物的多少，植物、动物数量多少等方面是有所欠缺和考虑的，所以需要教师针对这方面设计完整的流程帮助学生理解本课内容。
（二）科学思维
1.本节课科学思维所对应的2022年版《义务教育科学课程标准》中的思维目标：①思维方法：通过分析、归纳、分类、类比、推理、演绎、比较、求证、综合等思维方法；②思维要素：能使用模型建构、科学推理、科学论证等方法设计和制作生态瓶；③思维品质：包括思维的深刻性、灵活性、批判性、敏捷性与独创性等。
2.在本节课科学概念建构过程中，学生能得到培养和发展的科学思维：观察池塘的生物环境图片资料，分析总结其中的生物与非生物因素的关系；以此为基础，采用综合性思维设计与制作生态瓶，控制生态瓶里生物的种类和数量，维持生态平衡。
（三）探究实践
1.本节课探究实践所对应的2022年版《义务教育科学课程标准》中的探究实践要素与学段科学探究目标：具有初步的构思、设计、实施和检验的能力，具有初步的制订探究计划、监控学习过程和总结反思的能力。
2.在本节课科学概念建构过程中，学生能得到培养和发展的探究能力：能根据设计方案及实际条件制作生态瓶，并坚持对生态瓶进行管理和观察，能够回顾过程，优化设计方案。
（四）态度责任
1.在本节课科学概念建构过程中，学生能得到培养和发展的态度责任（包含科学、技术、社会与环境目标在内）：对探寻自然现象，解密自然规律保持好奇心和探究兴趣；能主动与他人合作，积极参与交流和讨论，尊重他人的情感和态度。
2.本态度责任所对应的2022年版《义务教育科学课程标准》中的态度责任目标（包含科学、技术、社会与环境目标在内）：在好奇心的驱使下，对现象发生的过程及原因等表现出因果兴趣；愿意沟通交流，乐于与他人就科学想法上的分歧进行沟通交流和辩论，基于证据反思和调整探究，愿意采取行动保护环境、节约资源。
二、教学策略
（一）理论指导：生态系统是由生物与非生物共同组成。
（二）方法运用：情景教学法、观察法、发现法、生活经验法、模拟实验法、信息技术法、启发教学法。
（三）教学准备：
为学生准备：圆柱形鱼缸、若干种水生植物、金小虾若干、田螺若干、蟹两只、材料箱、水草泥、清水、水草镊、渔捞、文件袋、磁吸、设计图、设计图贴纸、评价贴纸、学生探究记录单。
为教师准备：鱼缸、金鱼、两个生态瓶成品、教学课件、教学视频、教学板书。
（三）教学过程：
一、创设情境、聚焦主题（预设1分钟）
1、情境导入：今天老师带来了一位新朋友（出示鱼缸里的鱼）一条金鱼，把这条金鱼单独的放在水里，不进行人为的干涉，它能长时间存活下来吗？
2、分析得出：小金鱼生存有更多的需求；
引出课题：一起为小金鱼设计和制作一个舒适温暖的家——设计和制作一个生态瓶。
【设计意图：教师通过构建情境的方法，聚焦问题，引导学生思考金鱼生存需要的环境，揭示项目主题——设计和制作生态瓶。定下项目任务后，学生迅速明确目标，顺利进入下一阶段的探究中。】
制定方案（预设22分钟）
活动一：探索生物生存的环境
1、认识生态系统的成员
出示池塘剖面图，提问引导：我们一起去金鱼的老家——池塘去实地考察。金鱼的家里面还生活着哪些成员？
水草、鸭子、青蛙、虾米、鱼、田螺……
教师总结：池塘里所有植物、动物组成一个生物群落。
教师追问：还有哪些特殊的成员？
教师总结：水、空气、阳光等没有生命的物体，叫做非生物。（板书）
生态系统成员之间的联系
提问：植物为动物邻居提供什么？
提问：动物为植物邻居提供什么？
学生回答：动物死后给植物提供肥料，水草给动物提供栖息地、氧气和食物……
提问：非生物的作用？
非生物为植物和动物提供一个舒适的生长环境。
教师总结：我们把像池塘里面的这些生物和非生物这样互相作用，互相依存形成的一个密不可分的整体叫做生态系统。
【设计意图：通过认识池塘里的生物和非生物，引导学生探讨生物与非生物间的依存关系，帮助学生建构“生物群落”“生态系统”的概念，为项目开展奠定知识基础。】
活动二：设计一个模拟池塘生态系统的生态瓶
1、初步设计
选择材料：老师准备了常见的制作生态瓶的材料。选择哪些材料放在你的生态瓶里呢？选择这些材料的理由是什么？
小组讨论。（1min）
学生回答：水草小金鱼，虾米，泥土，水……
教师总结：要有非生物和生物参与才是合格的生态系统；生物之间构成食物链。
自主完成设计方案（1min）
小组交流合作完成设计图贴画。（3min）
温馨提示：
①在你选择的材料方框内打勾,括号里面填上数量。
②画出你设计的生态瓶，用波浪线来指示这个水位线，用直线指示水草泥的厚度。
③将选择的材料贴纸贴到板贴上，如果贴纸不够可以在后面写上数量，完成设计图后贴在黑板上对应的位置。
④生态瓶在不能喂食，不能换水的前提下，让这里面的生物生活的时间尽量的长。
⑤生态瓶生活空间有限，生物数量都不能过多。
制作设计图贴画过程中，安排评价员，观察本小组合作情况，对本小组合作情况进行自我评价，并对小组合作情况进行及时调整。
2、展示、评价和优化
1.各小组将设计图贴画展示于黑板的展示区，一分钟观察时间，对其他小组的生态瓶设计图用量表进行评价。
2.小组上台展示评价：请小组上台对其他想评价的小组的设计方案与设计图进行讲解，并给出优缺点评价。
3.被评价小组发言、其他小组补充发言。
总结发现：食物链由顶端到底端生物数量依次递减、数量合理分布……
改进生态瓶设计方案。（1min）
【设计意图：引导学生在本课知识的基础上，选用合适的材料，用图文结合的方法设计和展现自己的方案。通过小组汇报的形式体现学生的设计思路，在评价环节中发现可优化的方面，进行设计方案的改进。在此过程中，学生能够发现问题并基于证据反思和调整设计方案，有效提升了学生的科学素养。】
三、实施制作（预设8分钟）
1、出示生态瓶制作视频，观看视频，知道生态瓶制作步骤。
提问：我们制作生态瓶应该先放什么后放什么？为什么？
总结步骤：先放非生物，再放植物，再放动物。
每个小组的材料员领取自己的材料套盒，开始实验。在这个过程中老师巡视课堂，对每个小组的制作情况进行评价。（5min）
【设计意图：学生认真观看生态瓶制作视频，明确实验过程中每位同学的任务和注意事项，在教师提问引导下提炼总结出制作步骤，“先放非生物，再放植物，最后放动物”，在此环节，小组成员共同分工合作，积极交流，动手操作。】
四、展示作品和项目评价（预设4分钟）
1、初步评价
我们的生态瓶做好了，现在我们一起对我们的生态瓶进行评价，每个小组有两颗星，请大家从生态瓶生物、非生物数量是否合理和布局是否美观方面对做得好的小组进行投票，选择出“最喜爱生态瓶”。
2、后续评价
只对这两个方面进行评价，是否合适呢？想要知道我们生态瓶是否成功，我们还需要做什么？
观察记录。
提问：你打算放在哪里进行观察呢？
提问：我们要观察些什么呢？
教师总结：放在有阳光的地方。观察鱼的存活情况、有没有生物死亡、水质有没有发生变化，综合这些方面进行后续评价。（出示观察记录表）
【设计意图：学生根据观察记录表对生态瓶水的情况、动物的情况、植物的情况三个方面进行长期的观察和记录，这个观察活动很好的将我们的课堂活动延续至课外，很大程度的锻炼了学生的探究实践能力。】
五、拓展延伸：改变生态瓶的条件（预设3分钟）
引导学生通过观察生态瓶进行对比研究
提问：老师也做了两个生态瓶，但是一段时间过后，我发现一个水量减少了，另一个水草不太健康，这对我们的小鱼会有怎样的影响？
学生猜测：死亡或缺氧
追问：老师的确也发现了这个问题，你如何证明是这个条件的改变让小鱼死亡的呢？
学生回答：设计对比实验
2.出示课后任务单，让学生根据任务单上的问题，课后设计进行对比实验，进行长期的观察和记录，发现问题后，有针对性的优化生态瓶。
【设计意图：教师出示两个生态瓶，通过制造问题与矛盾，引导学生发现：要想知道哪个因素的改变会影响生态平衡，必须要进行对比实验。之后教师出示课后任务单，鼓励学生根据提问，改变生态瓶里的生物数量或非生物条件，来进行对比研究，在观察记录过程中，学生能更加深刻的意识到生物环境与非生物环境的改变对生物生存的影响。】
课堂小结（预设2分钟）
世界上最大的生态系统是生物圈，我们生活在地球这个生态系统中，生物圈里面的生物和非生物相互制约，相互作用。
引导学生说说收获和启示。
希望我们每一位同学都尊重自然，敬畏生灵，维护好地球上的这个生态平衡，守护地球这个唯一的家园。
【设计意图：教师引导学生说出收获和启示。并升华主题，让学生意识维护好地球上生态平衡的重要性，以及培养了学生尊重自然、敬畏自然的态度责任。】
【板书设计】
设计和制作生态瓶
【设计意图】
一、项目化设计：本项目是小学科学五年级下册第一单元第七课《设计和制作生态瓶》，以“认识生态系统由生物与非生物环境共同组成、动植物与环境相互影响和相互依存”这一概念为核心，创设“为小金鱼建造一个舒适温暖的家”的情境，结合工程设计与物化、科学、美术等多学科知识，用已有材料模拟池塘生态系统设计和制作一个生态瓶，并能够在不进行人为干涉的情况下持续较长时间；通过探究生物与非生物数量的平衡、生物与非生物的改变对生态平衡的影响，学生将科学知识与技术运用于作品成果中，经历工程设计的反思迭代，最终形成有科学依据的成果。学生主要经历步骤如下图：
二、形成性评测设计：
本课从四个方面设计了形成性评测方案：
第一个是设计生态瓶时探究记录单中的自我评价指引，学生从生物数量关系、适宜的非生物环境、分工合作等六个方面进行自我评价，同时每组的组长也会对小组的各项情况进行评价，监测本组的活动并及时修正小组的合作方式。
第二个是展示评价活动，学生从利用评价量表对其他小组生态瓶设计图进行评价，这一步是互相评价。如何进行各项指标本身就需要学生有一定的知识基础，通过这样的互评活动，观察学生的选择情况，便能对学生的知识运用情况有基本的把握。
第三个是生态瓶制作环节的教师评价，通过这样的评价活动，学生会更有秩序的进行各项活动，增强学生的自我管理能力和分工合作的意识。
第四个是课后任务中的观察评价表，学生在长期观察中对生态瓶进行自我评价、交互评价和教师评价。这个观察评价表需要学生进行长期的观察对生态瓶进行各方面评价，能够持续性的对学生的综合实践能力进行评价与锻炼。
三、跨学科融合设计：
生物科学：5.生命系统的构成层次
5.6生态系统由生物与非生物环境共同组成
5～6年级：⑤举例说出常见的栖息地为生物提供光、空气、水、适宜的温度和食物等基本条件。
技术与工程：13.工程设计与物化
13.2工程的关键是设计
5～6年级：②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像因素间的关系。
5～6年级：③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。
13.3工程师设计方案物化的结果
5～6年级：④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。
美术：在对生物进行在生态瓶设计过程中用剪贴画的形式对生态瓶进行设计，学生根据动物、植物等的不同属性进行选择，在布局和谐的基础上对贴画进行粘贴，提升学生的审美，将科学知识与艺术表达相结合。
四、情境化设计：
本课“设计和制作生态瓶”的活动，在设计上存在难点。因此，在小学科学课堂教学中，教师可以运用结合真实生活情境的情景化教学活动来激发学生学习兴趣，帮助学生建立“生态系统”概念;让学生在情景化教学活动中发现问题、提出问题，解决问题，以培养学生的创新精神和实践能力。
导入部分，通过出示一条小金鱼，学生在真实情境引导中，思考小金鱼生存所必须的条件，接着教师出示项目任务：为小金鱼设计和制作一个舒适温暖的家——设计和制作一个生态瓶，学生就能够有责任心去完成本节课的任务。
新授探索部分教师展示池塘剖面图并提问：我们一起去金鱼的老家——池塘去实地考察。金鱼的家里面还生活着哪些成员？能够成功激起学生的探索兴趣。
设计活动中，为学生选取的常见的材料，教师融入情境提问：接下来我们一起来为小金鱼建造新家。老师准备了常见的制作生态瓶的材料，你会选择哪些材料做小金鱼的伙伴呢？选择这些材料的理由是什么？学生能够认真思考并说出理由;
在实施制作和评比活动中，过渡语同样也紧靠“为小金鱼建新家”的情境，使学生能够保持积极性。
在整堂课的教学过程中，都从学生的生活经验出发，注重结合了学生生活实际，以学生感兴趣的话题为切入点，创设情境，让学生在真实情境中设计和制作生态瓶，从而加深对生态平衡的理解。
【教学反思】
本课的情境设计与项目化学习设计发挥了很大的作用，学生兴趣高涨，学习认真、参与度高，在教师引导下，能明确每个探究活动的目标；在回答问题和小组展示与评价环节，学生能够用科学的语言思维清晰的表达自己的想法，能够积极与同学交流，能够用合适的评价语言说出自己的建议或改进方法。在制作生态瓶环节，学生能过有序分工合作、控制和把握活动时间。
本课的形成性评测方案实施的观察分析与反思：
从学生的设计方案自测评价看，学生对生态瓶生物与非生物的选择方面的自我评价是较高的，体现学生在设计过程中有运用到学科知识，以及在小组分工合作上所有小组都对自己小组的安排表示了肯定，通过这样的“自我评价”学生能够对自己的设计方案进行反思与及时补充。
从小组设计图互评过程来看，学生在评价中经过认真的思考，利用所学知识与技能对生态瓶的设计进行评价，很好的体现了学生对生态平衡的把握。
不足之处：
在拓展环节，由于课堂上时间有限，只请了一位同学说出他的对比实验设计想法，如果时间充足，还可以多请几位同学来设计对比实验，更能体现学生对知识灵活运用的情况。
【实验记录单】
生态瓶设计图
第 组
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)

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