苏教版 (2017)五年级下册STEM学习 立体小菜园授课课件ppt

2022年新苏教版科学五年级下册教材分析

STEM学习  立体小菜园

单元设计意图

1.本单元主题的提出

时代在进步，当前我国经济社会的发展越来越依靠科技自主创新，依靠广大公民科技素养的提高，其中，技术与工程素养的重要性日益凸显。2017年颁布的《义务教育小学科学课程标准》新增“技术与工程领域”，是因应公民提升技术与工程素养需求的必要之举。

技术与工程素养是一种专门的素养，应该得到专门的训练。因此，除了在物质科学、生命科学和地球与宇宙科学领域的部分学习主题中有所渗透外，新编苏教版教材还专设了若干针对技术与工程领域的主题单元和学习项目，STEM项目学习就是其中重要的组成部分。

作为技术与工程实践活动的STEM项目学习，以工程设计为基石，强调学生用科学、技术、工程、数学各个领域的知识自主解决遇到的问题，不仅凸显体验的真实性，增加学习的意义性和趣味性，还指向科学概念的建构和高阶思维的发展。在教材中增设STEM项目学习，在一定程度上弥补了以往教材为学生提供综合运用知识解决真实情境中的复杂问题机会的不足。

在STEM项目主题的选择上，要从学生身边常见的问题、话题入手。一方面，随着耕地的日益减少，工程师开始设计建造垂直农场来增加耕作面积，提高农作物产量；另一方面，随着生活水平的提高，人们对生活品质有了更高的追求，在阳台种植蔬菜、花卉，既绿色环保，又能在一定程度上满足基本生活之需，这一做法正成为城镇生活的一种新常态。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。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，还有助于学生建立以工程设计来满足生活需求的工程思维。

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，他们的这种喜欢往往聚焦在动手做，在动脑想方面比较欠缺。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”项目的设计，没有按照分课的形式呈现，而是按照学生可能经历的工程设计的流程逐步展开，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。

2.本单元对《课程标准》的落实

(1)本单元通过一系列动手、动脑活动，落实《课程标准》高年段的课程目标。

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物的信息。

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。

利用摄影、录像、文字与图案、绘图或实物，表达自己的创意与构想。

将自己简单的创意转化为模型或实物。

根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。

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。

根据设计意图，分析可利用的资源。

简单评估完成一个产品或系统的可行性，预想使用效果。

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。

3.本单元在整套教材中与其他单元的关系

4.本单元次级主题的构成及逻辑关系

本项目将学生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，了解任务是什么，有哪些具体要求和限制条件；通过前期研究，突破技术难点，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，回顾整个设计建造立体小菜园的过程，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。

单元教学目标

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。

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。

能够识别要解决的问题，分析问题，解释自己的想法，运用一定的策略解决问题。

能够将各种想法汇集起来，构成一个完整的设计方案。

能够基于测试结果进行评价反思，并联系前期研究、设计方案等环节，作出调整。

单元活动框架

课时建议

6课时。

教材解读

1.教学内容

本课教学内容，按照学生做“立体小菜园”这个项目所要经历的工程设计、实施、验收等若干环节逐步展开，串联成线。

教材首先通过阅读资料揭示人类当下所面临的一个全球性困境，即人口激增与耕地锐减导致吃饭问题成为一个亟待解决的难题，从而引出立体农场这一解决方案。在这样一个问题情境中，向学生提出建造立体小菜园的挑战性任务，明确完成任务的标准和限制条件。

其次，教材以设计立体小菜园需要解决的几个问题为例，引导学生开展前期研究。这几个问题分别是：哪些蔬菜适合在阳台种植?如何选择用于阳台种植的土壤?立体小菜园的造型、选材上有哪些可资借鉴的方案?

在解决了上述问题之后，教材引导学生进行立体小菜园建造方案的设计，画出设计图。这一过程需要集思广益、不断调整，才能形成小组成员都认可的最佳方案。

接下来，是依据设计方案，选择合适的地方建造立体小菜园。从工程设计到制作，是从理想的方案到现实的方案的落地过程，势必还要作出很多调整。

教材设计了反思性的问题，引导学生关注设计方案的调整点及其理由。作为一个中长期项目，设计制作立体小菜园只是开始，接下来还有蔬菜的种植、小菜园的日常管理等多项工作，需要学生作出规划。

最后是对整个学习项目的评价反思。教材通过检查单、评价单的设计，引导学生对标任务要求，回顾整个学习活动过程，交流成果、经验，互相作出评价。

2.教学目标

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。

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。

能够识别要解决的问题，分析问题，解释自己的想法，运用一定的策略解决问题。

能够将各种想法汇集起来，构成一个完整的设计方案。

能够基于测试结果进行评价反思，并联系前期研究、设计方案等环节，作出调整。

3.重点与难点

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；提出立体小菜园的设计方案。

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。

4.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、配制培养土的方法等方面的文字、视频资料，教学课件等。

学生分组材料：

(1)用于“明确问题”的问题清单。

(2)用于“前期研究”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PVC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。

参考资料

立体农场

立体农场，也称垂直农场。“垂直农场”最早是由美国地质学家吉尔伯特·艾利斯·贝利于1915年提出的，但真正引起大家注意的是1999年美国哥伦比亚大学的迪克森·德波米耶教授与他的学生一起对这个概念进行的详细阐述。他们认为垂直农场是将农产品、牲畜养殖等农业环节放到可模拟农作物生长环境的多层建筑中，并通过能源加工处理系统，实现城市粮食与能源的自给自足。立体农场的优势在于作物不存在因气候而引起的农业歉收问题，种植出来的作物均是有机生长而成，没有添加任何化学药剂或肥料。此外，立体农场不但有效地利用了有限的空间和土地，而且通过回收利用污水达到减少水资源消耗的目的，并以此创造出一个可持续的发展环境。

立体种植

立体种植技术是指在同一立体空间多层次、多茬口、多作物复合种植，充分利用空间、时间及光、热、肥、水资源的种植技术，可以实现优质、高产、高效、节能、环保的农业种养模式。

阳台种植

阳台种植，顾名思义是在生活阳台上进行蔬果种植。其种植基质和技术均与土壤种植大不相同，阳台种植更趋于智能型、高新性、无土性、观赏性、无公害性。阳台空间虽小，但利用高新的科学技术、自然的光照、特有的小气候环境、一定的金钱和劳动的投入，可实现高效率的立体式阳台蔬果栽培。

培养土的配制

通常把几种材料按一定比例混合，使之能满足植物生长发育的要求，这种混合土被称为培养土。参与培养土配制的材料，除应考虑可以就地取材、来源方便和不带病虫害外，还要求具有良好的物理性质和化学性质。

配制成的培养土要求干时不裂，湿时不黏，灌水后不结皮，能保持水分和养分不致很快流失。具体指标是：质地轻，容重小，容重宜小于1.0；疏松透气，适宜的通气孔隙度为20%~30%，使土壤孔隙中含有多量的空气进行气体交换，有足够的氧气供根系呼吸之用。

配制培养土的材料常见的有煤渣、腐叶土、园土、旧盆土、泥炭、糠灰、木炭、木屑、蛭石、珍珠岩。此外，经过发酵腐熟的有机质，如松叶、树皮、稻谷糠、花生壳、玉米芯等，也是用于配制盆栽植物培养土的良好材料。

配制好的培养土还要注意消毒，目的是消灭土壤中的病虫和使土壤中的杂草种子失去萌发能力。最常用的消毒方法是日光暴晒和喷洒福尔马林。

密植

密植是指在单位面积土地上适当缩小作物行距和株距，增加播种量，增加株数。一方面，有效利用可耕种面积，尽量多种植农作物；另一方面，避免因为作物过多，竞争营养、水分与阳光导致长势不好。合理密植就是充分考虑这两个方面，通过调整种植密度、采取合理株距使产量最大。

适合在阳台种植的蔬菜

1.短期就能收获的蔬菜

青蒜、奶油生菜、上海青、芥菜、芽苗菜、莜麦菜等。

2.收获持续时间长的蔬菜

番茄、辣椒、香菜、韭菜、藿香、葱等。

3.节省空间的蔬菜

胡萝卜、萝卜、莴苣、葱、姜、香菜等。

4.抗逆性强的蔬菜

小白菜、韭菜、茼蒿、菠菜、上海青、苏州青、荠菜、韭菜、香菜、四季香葱、韭葱、大叶菠菜、灰灰菜、红苋菜、彩色甜椒、黄秋葵、莜麦菜、鸡毛菜、红叶莴笋、空心菜、水萝卜、胡萝卜、樱桃萝卜、生菜、木耳菜、豌豆苗、莴苣、马齿苋、苦菊、水果玉米、鱼腥草、葱、姜等。

5.不易生虫子的蔬菜

葱、生菜、韭菜、番薯叶、人参菜、芦荟、角菜等。

6.藤蔓

豇豆、丝瓜、苦瓜、黄瓜、荷兰豆等。

初学者可选择易于种植的蔬菜或速生菜，如上海青和莜麦菜，这两种速生菜全年皆可种植，且生长快速，五六周即可采收。又如苦瓜、葱、姜等适应性强，且本身有股特殊味道，因此昆虫不喜接近，不需用农药、化肥也能生长得很好。