跨学科实践活动二 设计无土栽培装置，种植一种植物（教学设计）生物北师大版2024七年级上册

该初中生物学教学设计聚焦无土栽培原理，通过《垂直农场》视频导入，衔接植物结构、光合作用等前置知识，为生物技术学习奠基，以方案设计、动手制作、观察记录为支架，落实植物生长条件及结构与功能观。 跨学科融合生物、物理、工程知识，学生自主设计装置（如定植杯、循环系统），通过根吸收营养液体现结构与功能观，成果用手抄报、视频展示并美化班级，思维可视化（草图到实物）提升科学探究与思维能力，为教师提供可操作的核心素养培育方案。

跨学科实践活动 设计无土栽培装置，种植一种植物 年级 七年级 授课时间 1课时 课题 设计无土栽培装置，种植一种植物 教材分析 1、 教材内容定位 1. 在课程体系中的地位与作用 知识桥梁作用： 本课是植物学、物理学、工程学和技术等多个学科知识的综合应用与延伸。 能力培养作用： 学生需要经历从“问题分析-方案设计-动手制作-测试优化”的完整过程，这与科学家和工程师解决实际问题的流程高度一致。 2. 与前后知识的联系 前置知识： 生物学： 植物的结构（根、茎、叶的功能），光合作用的基本原理，植物对水和无机盐的吸收与运输。 化学： 溶液的概念，营养元素（如氮、磷、钾）对植物生长的作用。 后续发展： 为本课程后续学习更复杂的生物技术（如组织培养、基因工程等）奠定实践基础和兴趣导向。 二、教材内容分析 本课的核心内容可以分解为三个相互关联的模块：理论知识基础、装置设计制作、植物种植实践。通过“设计无土栽培装置”这一载体，学生能够将多学科知识融会贯通，亲身体验从构思到实现的创造过程，并在照料植物的过程中培养科学素养和责任感。 教学目标 【知识目标】 1. 说出植物正常生活需要的水、无机盐、光、温度等条件，学会科学的栽培方法。 2.通过无土栽培一种植物，说明无土栽培过程中的条件控制方法。 3.制作无土栽培装置、配置营养液，种植一种植物并记录它的生长状况，能针对不佳情况，及时调整。 4.体会无土栽培技术的科学性、先进性及对人们生活的影响。 【素养目标】 1.生命观念（核心素养） 结构与功能观： 学生将观察到，即使没有土壤，生菜的根系（结构）依然能够从营养液中吸收水分和矿物质（功能）。他们会理解，根的核心功能是吸收，而土壤只是其传统的介质。 2.科学探究 培养动手操作、实验调查和解决实际问题的能力。 3.科学思维 基于事实和逻辑，运用科学方法进行推理、论证和创新的能力。 4.社会责任 在科学实践中所形成的科学态度、社会责任感和价值观。植物生长需要时间，日常管理需要坚持，培养学生的耐心和细致。对种植过程中出现的新现象保持好奇，并乐于深入探究。 教学重、难点 【教学重点】 1. 说出植物正常生活需要的水、无机盐、光、温度等条件，学会科学的栽培方法。 2.制作无土栽培装置、配置营养液，种植一种植物并记录它的生长状况，能针对不佳情况，及时调整。 【教学难点】 1.通过无土栽培一种植物，说明无土栽培过程中的条件控制方法。 2.体会无土栽培技术的科学性、先进性及对人们生活的影响。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 【导入新课】 “同学们，请大家想象一个场景：在一座现代化的摩天大楼里，没有一寸泥土，但每一层都郁郁葱葱，种满了新鲜的蔬菜和水果。它们不是长在地上，而是‘悬浮’在空中，根系浸泡在清澈的水里。没有泥土，它们靠什么生长？这难道不是一种奇迹吗？” 用《垂直农场》的震撼视频导入，吸引同学们的注意和思考。 新知探究 一、无土栽培的相关科普 【任务一：无土栽培的相关科普】 【教师任务】 1. 带领同学复习无土栽培的概念 2. 一起学习无土栽培的类型 3. 带领同学们初步感知无土栽培的大致流程 认识无土栽培，了解无土栽培的类型，粗略感知无土栽培的流程。 二、无土栽培方案设计与实施 【任务一：无土栽培方案设计与实施】 1.小组头脑风暴，绘制装置设计草图。在草图上标注各部分名称和功能 （如：储液区、种植区、循环/通气系统）。 思考并记录： 如何固定植物？如何让根系接触到营养液？ 如何保证氧气供应？ 各组展示设计图，并接受其他小组和老师的质询，进行初步优化。 2.各小组根据优化后的设计图，选择合适的材料进行制作。 关键步骤指导： ①制作定植杯： 在塑料杯底部和四周钻孔，装入陶粒。 ②建造系统： 将储液容器与种植容器连接。如果使用水泵，需合理布置水管，形成循环。 3. 撰写观察日记： 学生以文字、照片或绘画或视频的形式，记录植物的生长变化、管理操作及自己的思考。 4. 数据整理与分析： 各小组整理整个周期的观察数据，尝试用折线图展示株高随时间的变化，分析生长趋势。 总结成功经验与失败教训。 【教师任务】 1. 教师巡视指导，重点关注： 有无遗漏关键要素？ 是否考虑了环境因素？ 是否存在设计不合理之处？ 2.教师和其他小组进行提问，提出改进建议。教师重点评估方案的安全性和可行性。 小组内讨论和交流，一起合作设计番茄栽培的各项工作，这个过程学生思想不断碰撞，不断找到创意，丰富我们的课堂。 通过课堂的视频辅助教学，小组之间一起合作设计无土栽培方案，一起探讨实施的流程。 小组积极合作交流，遇到问题可以及时请教老师。 做好观察记录，形成材料为成果展示做准备。 三、无土栽培成果展示 【任务一：无土栽培成果展示】 1、无土栽培植物展示 ①展示无土栽培的装置，和同学们交流设计、选材和制作过程。 ②分享无土栽培的研究成果，交流探究植物无土栽培条件的控制活动过程中观察到的生物学现象。 ③用无土栽培的绿植美化班级或校园 2、无土栽培过程记录和展示 ①按组别顺序展示，展示时间（2分钟内）； ②可以用我们用手抄报、图片、视频等进行分享； 【教师任务】 ①鼓励每个小组都上台展示 ②展示过程中发现孩子们的亮点，也适时提出其中的不足 学生的舞台，尽情展示自己的作品，贯穿生物知识，融合摄影绘画等内容。 课堂小结 1.无土栽培定义 不用土壤，用营养液和基质种植植物的技术。 2.无土栽培的主要形式 水培、基质培 3.无土栽培操作流程 4.无土栽培成果展示 板书设计 《跨学科活动：设计无土栽培装置，种植一种植物》 1.无土栽培定义 不用土壤，用营养液和基质种植植物的技术。 2.无土栽培的主要形式 水培、基质培 3.无土栽培操作流程 准备设施和基质 -> 配制营养液 -> 种植作物 -> 管理与维护 -> 采收与清理。 4.无土栽培成果展示 ①无土栽培植物展示 ②无土栽培过程记录和分享 课后作业 1.药用植物人参、铁皮石斛等可用无土栽培进行培育，因为无土栽培营养液中含有植物生长所需的（ ） A．水和有机物 B．有机物和无机盐 C．无机盐和水 D．氧气和有机物 【答案】C 【解析】无土栽培配置的营养液包括水和无机盐，选C。 2.下列关于无土栽培的营养液，叙述正确的是（ ） A．营养液中含氮、磷、镁的无机盐最多 B．营养液能给植物提供水、无机盐和有机物 C．家庭用的营养液可以用土壤浸出液替代 D．营养液中的物质主要由植物的导管进行运输，方向是从上往下 【答案】C 【解析】营养液中需要最多的无机盐是氮磷钾，A错误；营养液中不需要提供有机物，B错误；导管运输水和无机盐是从下向上运输的，D错误；土壤浸出液是天然的培养液，C正确。 3.以下哪项不是无土栽培的基本类型？（ ） A.水培　 B.雾培　 C．基质栽培　 D．有机栽培 【答案】D 【解析】常见的无土栽培有水培、雾培、基质栽培，不包括有机栽培，选D。 4.如果发现植物叶片比较发黄，最可能缺乏哪种元素( ) A．氮　 B．铁　 C．镁　 D．磷 【答案】A 【解析】叶片发黄缺氮，选A。 教学反思 一、 成功之处 1.放手让学生参与方案的设计，提高了学生的主动性，真正参与其中，学生们的收获也更加深刻。 2.思维的可视化： 从最初粗糙的草图到不断修正的工程设计图，再到最终的实物作品，学生的思维过程被完整地记录和呈现出来，这是传统课堂难以企及的。 二、 不足之处 1.材料与时间的“不可控”： 学生设想的方案有时会因材料（如找不到合适的水泵）或课程时间限制而无法实现，部分学生产生了挫败感。如何引导他们在理想与现实之间找到平衡点，是我需要加强的指导环节。 2.小组合作的“深度”问题： 存在“能者多劳”现象，动手能力强、知识储备足的学生主导了项目，而部分学生则沦为“旁观者”或只负责简单任务。如何设计更精细的角色分工和评价机制，确保人人深度参与，是未来的改进重点。 / 学科网（北京）股份有限公司 $