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 ... ...
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