跨学科STEAM项目式教学：《智慧农场自动延时拍摄》实验教学说课（教案）-2023-2024学年六年级下册科学教科版

小学6年级跨学科STEAM项目式教学：《智慧农场自动延时拍摄》 一、教材及教学设想 学科类别：跨学科STEAM项目式教学 开展年段：6年级 课程名称：智慧农场自动延时拍摄系统 教学设想： 1、在学科核心素养中寻找STEAM项目教学式的融合点 本次项目式教学，力图在小学科学、小学信息科技、小学劳动教育等学科中，找到深度融合点。义务教育阶段的课程标准分别指出和强调（如图1）： 义务教育信息科技课程标准要求：内容围绕信息意识、计算思维，数字化学习与创新，信息社会责任四个方面的核心素养，以数据、算法，网络、信息处理，信息安全，人工智能为课程逻辑主线，按照义务教育阶段学生认知发展规律，体现出循序渐进和螺旋式发展的特征，其中，小学低年级注重学生的生活体验，小学中高年级引导学生初步学习基本概念和基本原理，并体验其应用，强调跨学科主题。 义务教育劳动教育课程标准指出：是中国特色社会主义教育制度的重要内容，是全面发展教育体系的重要组成部分，强调新技术的体验与运用，如三维打印技术，激光切割技术，智能控制技术等，通过进行劳动体验和技术运用，改变传统加工方式，提高生产效率和生活品质，感受新技术在提高生产效率，产品质量及创造性解决问题等方面的重要作用，感受现代劳动教育中的创新精神。 义务教育科学课程标准强调：利用学校、家庭、社区的各种资源，创设良好的学习情境，设计适宜的探究问题，引发学生认知冲突，激发积极思维。倡导以探究和实践为主的多样化学习方式，让学生主动参与、动手动脑、积极体验，经历科学探究以及技术与工程实践的过程;重视师生互动和生生互动，引导学生对所学知识和方法进行总结、反思、应用和迁移，促进学生自主学习和合作学习。 图1 新课程标准学科融合点 2、根据真实问题，营造教学情境 本次项目教学来源于学生的真实生活情景：蒲江县位于成都市的西南近郊，是成渝地区双城经济圈的重要节点，作为成都市的农业大县，在蒲江县域内种植有10万亩的优质茶叶，10万亩的猕猴桃，还有25万亩柑橘，三大农业产品全部获得国家地理标志，品牌价值超过500亿。但是近年来，蒲江果品的价格却一只下滑，是什么原因造成的呢？项目式教学的问题情景油然而生，如图2。 图2 问题情景预设 面对真实情景的问题，需要多学科的融合，通过项目式教学来解决，这其中主要涉及的学科有小学科学、小学劳动、小学信息科技等，如图3。 图3 涉及跨学科内容 二、实验器材： 本次项目式教学需要用到的器材有 问题调查阶段：网络环境、计算机电脑，如图4. 图片4 网络环境 实验对比阶段：黄豆 实用小苏打 柠檬酸 天平秤，如图5。 图5 实验模拟器材 问题解决阶段：行空板 供电电源 摄像头 3D打印机，如图5 图6 延时摄影设备开源设备 三、实验及创新要点： 对比实验阶段：将培养皿中，分别导入柠檬酸、小苏打，纯净水模拟豆芽发芽的土壤环境，用于观察黄豆的发芽过程。如图7 图片7 黄豆在不同酸碱度土壤中的发芽情况 创新要点：面对豆芽发芽这个持续的过程，如何方便形象观察，并将记录可视化呢？信息科技的加入，让学生制作延时自动拍摄装置，能够有效的解决这个问题。如图8 图片8 延时摄影解决可视化观察问题 四、实验原理/实验设计思路： 通过模拟酸碱程度不一的土壤环境，观察豆芽发芽过程中的异同，从而了解土壤的酸碱程度对果品种植的影响，在实验室完成以后，通过土壤酸碱度检测系统，检测实际果园土壤情况。 五、内容及过程 自动延时拍摄装置的制作步骤 （1） 将行空板与Mind+进行连接，并正确的加载配套的硬件【摄像头、太能点电路板、LED灯组】，如图9 图片9 加载开源硬件 （2） 使用Python模式，加载开源硬件行空板及相应的硬件。如图10。 图10 加载行空板 （3）编写延时摄影的程序，并烧录到行空板中，可以脱离电脑使用，其中LED灯光可以根据室内的光线强弱开启，保证夜间的延时拍摄。如图11 图11 编写延时摄影程序 六、实验效果评价 通过制作延时拍摄系统，学生可以将豆芽发芽的过程完成的记录下来，解决了观察以及记录问题，学生发现学生发现，豆芽在中性土壤中生长的比较好，在酸性土壤和碱性土壤中生长迟缓、甚至溃烂。在实验室完成了试验后，将实验延申到真实学校果园，学生通过酸碱度的测量，形成了可视化的数据分析数据。如图12 图12 果园酸碱度可视化分析 面对真实土壤的酸碱度报告，学生通过远程连线农业专家，获得了对数据结果的分析解释，从而解决了土壤酸碱度对果品的影响的结论。如图13 图13 远程连线劳模专家获得问题支持 七，将实验学习到的知识，运用到实际果品种植中 学生在了解的土壤酸碱度对果品的影响后，来到有机果园实地考察“两个替代”工程，什么是两个替代工程呢？是指：有机肥替代化肥、生物除虫替代化学除虫。学生们近距离学习到了变废为宝，有机化肥的制作过程：有机肥替代化肥、绿色防控替代化学防治。在有机农场酵素生产基地，学生们发现，剩菜残渣、树叶、残次果子，只要是含有有机质的东西，通过加黄糖、水，按照一定比例，经过三个月的发酵，都可以做出酵素，原材料里的氮、磷、钾等元素，又施回土壤，还能增加土壤有机质。将学习到的知识与技能运用到校园的果园基地中，完成了项目式教学的过程。 — 31 — 学科网（北京）股份有限公司 $$