1.7《设计和制作生态瓶》（教学设计）-2025-2026学年科学五年级下册教科版

《设计和制作生态瓶》 学科 小学科学 年级册别 五年级下册 共1课时 教材 教科版 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本课是教科版五年级下册第七单元《生物与环境》的最后一课。教材从“绿豆苗和它周围的各种生物形成了一个群落”这一已有认知出发，引导学生思考除了食物关系外，生物之间及生物与非生物之间还有什么联系。通过聚焦、探索、研讨等环节，让学生理解“生态系统”的概念，即群落里的各种生物与环境中的非生物相互联系、相互影响，构成了一个整体。学生将经历模拟池塘生态系统设计生态瓶、制作生态瓶以及观察记录的全过程，旨在培养其系统思维和生态保护意识。 学情分析 五年级学生已经学习了生物之间的食物关系，对生物生存需要一定的条件有初步认识，具备了一定的观察和实验操作能力。但在构建完整的生态系统概念上存在困难，往往容易忽略非生物环境（如水、空气、土壤）对生物的重要性，或者在制作生态瓶时难以把握生物数量与资源平衡的关系。他们喜欢动手操作，但缺乏长周期的观察耐心。教学中需通过情境创设和任务驱动，引导他们深入思考各要素间的依存关系，突破“平衡”这一难点。 课时教学目标 科学观念 1. 知道群落里的各种生物与环境中的非生物相互联系、相互影响，构成了一个整体，这个整体叫作生态系统。 2. 理解生态瓶中生物与非生物必须保持平衡，才能维持生物的长期生存。 科学思维 1. 能通过观察和分析，归纳出生物之间、生物与非生物之间的相互关系。 2. 能基于已有经验，运用逻辑推理设计合理的生态瓶方案，预测可能出现的现象。 探究实践 1. 能按照设计方案，利用提供的材料制作一个生态瓶，并掌握基本的操作步骤。 2. 能制定观察计划，持续记录生态瓶中植物、动物、水等条件的变化情况。 态度责任 1. 养成尊重生命、爱护自然的态度，认识到保护生态环境的重要性。 2. 在小组合作中乐于分享观点，愿意承担制作和观察的责任。 教学重点、难点 重点 1. 理解生态系统的概念，明确生物与非生物之间的相互联系。 2. 掌握制作生态瓶的基本步骤和方法，能够独立完成生态瓶的制作。 难点 1. 在设计生态瓶时，如何合理搭配生物的数量和非生物的条件，以维持生态平衡。 2. 理解生态瓶中各要素的动态平衡关系，并能解释可能出现的问题。 教学方法与准备 教学方法 情境教学法、探究式学习法、小组合作法、讲授法 教具准备 多媒体课件、透明塑料瓶、沙子、水、水草、小鱼、小虾、田螺、活动手册、记录表 教学环节 教师活动 学生活动 一、情境导入，聚焦生态问题 一、故事引入：东非大草原的危机 （一）、播放视频，讲述迁徙故事 教师播放一段关于“东非动物大迁徙”的短视频片段，画面展示斑马、角马群在塞伦盖蒂国家公园的生活场景。随后教师深情讲述：“同学们，每年12月到次年5月，东非的食草动物们悠闲地生活在塞伦盖蒂国家公园。这里水草丰美，为它们提供了足够的食物。可是，从5月中后期开始，旱季来临，水草无法满足需求，动物们被迫踏上艰难的迁徙之路，只为追寻青草和水源。6月是哺乳期，小角马诞生在途中；7、8月干旱威胁生存，动物们渡过马拉河；直到10月雨季来临，草原返青，它们才迁回。这是一个多么宏大而精密的生命循环啊！” 接着提问：“在这个宏大的故事中，斑马、角马、水草、水源、阳光、土地，它们之间仅仅是谁吃谁的关系吗？如果水草没了，斑马会怎样？如果水源干了，斑马又该怎么办？” 引导学生思考生物与环境不仅仅是简单的捕食关系，更是一种相互依存的整体。 （二）、回顾旧知，引出课题 教师出示一张班级之前记录的“我们知道的生态系统”图表，图中画着绿豆苗及其周围的生物和非生物。教师指着图说：“我们在之前的学习中知道，绿豆苗和它周围的各种生物形成了一个群落。除了食物关系外，它们之间还有什么关系？如果把这些绿豆苗放到一个密封的瓶子里，只给它浇水，不给它施肥，它能活很久吗？为什么？” 教师总结：“是的，群落里的各种生物与环境中的非生物相互联系、相互影响，构成了一个整体，我们把这个整体叫作‘生态系统’。今天，我们就化身为小小生态设计师，来设计和制作一个属于我们自己的微型生态系统——生态瓶。” 板书课题：设计和制作生态瓶。 二、明确目标，激发兴趣 （一）、解读核心概念 教师在PPT上展示“生态系统”的定义：“群落里的各种生物与环境中的非生物相互联系、相互影响，构成了一个整体，我们把这个整体叫作生态系统。” 教师带领学生齐读定义，并圈出关键词“相互联系”、“相互影响”、“整体”。 教师追问：“那么，在我们设计的生态瓶里，哪些是生物？哪些是非生物？它们又是如何联系和影响的呢？” （二）、发布挑战任务 教师宣布本节课的挑战任务：“我们要让生态瓶里的各种生物之间、生物与非生物之间相互联系、相互影响，并达到平衡，让生物很好地生存下去。这不仅仅是一个手工课，更是一次科学实验。谁能设计出最完美的方案，让我们的生态瓶成为最持久的生命乐园？” 1. 观看视频，聆听东非动物迁徙的故事，感受生命的顽强与环境的制约。 2. 思考并回答教师提出的问题，尝试说出生物与非生物之间的依赖关系。 3. 回顾之前学习的群落知识，积极参与讨论，理解生态系统的概念。 4. 明确本节课的学习目标和挑战任务，产生强烈的探究欲望。 设计意图 通过生动的东非大迁徙故事，创设真实且震撼的情境，激发学生的情感共鸣。利用故事中的矛盾冲突（如旱季缺水导致迁徙），引导学生深入思考生物与环境之间紧密的联系，从而自然地引出“生态系统”这一核心概念，为后续的设计制作奠定认知基础。 二、探索分析，设计生态方案 一、分析要素，理清关系 （一）、识别生态瓶组成成分 教师展示一套制作生态瓶的材料清单：大油桶（或透明塑料瓶）、淘洗干净的沙、自然水域中的水、水草、浮萍、小鱼、小虾、田螺等。 教师提问：“如果要制作一个生态瓶，我们需要用到哪些材料？这些材料可以分为哪两类？” 引导学生进行分类：生物（水草、浮萍、小鱼、小虾、田螺）和非生物（瓶子、沙、水、空气、阳光）。 教师进一步追问：“这些材料能够为在生态瓶里生活的生物提供哪些条件？” 组织小组讨论，代表发言： 1. 水：提供生存空间，溶解氧气和无机盐。 2. 沙：固定植物根系，提供微生物栖息地。 3. 水草：进行光合作用，产生氧气，提供食物。 4. 小鱼/虾/螺：呼吸消耗氧气，排出二氧化碳和粪便，作为分解者的食物来源。 5. 阳光：提供能量来源。 （二）、构建联系网络图 教师在黑板上画出绿豆苗的简笔画，周围留出空白。 教师引导：“让我们来看看绿豆苗周围的情况。绿豆苗需要什么？（水、阳光、空气、土壤中的养分）。谁给绿豆苗提供这些？（非生物环境）。绿豆苗又给了谁什么？（氧气、食物）。那绿豆苗旁边的虫子呢？（吃叶子，被鸟吃）。鸟吃什么？（虫子和种子）。鸟的排泄物去哪了？（变成肥料回到土壤）。” 教师邀请学生在黑板上贴出准备好的磁贴（代表不同生物和非生物），并用线条连接它们，形成一张复杂的“关系网”。 教师总结：“看，这就是生态系统。生物与生物之间有捕食、竞争等关系；生物与非生物之间有依赖、供给等关系。缺一不可。” 二、设计方案，模拟平衡 （一）、研读活动手册 教师分发《活动手册》，展示“生态瓶设计方案”表格。 表格内容如下： 种类 数量 作用 生物 非生物 教师讲解填写要求：“数量不能随便写，要考虑到生态瓶的大小和资源的有限性。作用要写清楚它在系统中扮演的角色。” （二）、分组头脑风暴 将全班分为若干小组，每组领取一张设计任务卡。 任务卡要求：“请你们小组讨论，设计一个适合放在教室窗台上的生态瓶。注意：生态瓶要尽量密封，模拟一个独立的池塘生态系统。” 教师巡视指导，提示关键点： 1. 植物数量要多还是少？（多，因为要产生足够的氧气和食物）。 2. 动物数量要多还是少？（少，因为消耗氧气和食物快，且排泄物过多会污染水质）。 3. 水的多少？（大半桶，留一点空气）。 4. 沙子的作用？（铺底，净化水质）。 （三）、汇报与优化方案 选取两个小组上台展示设计方案。 第一组方案：水草5棵，浮萍适量，小鱼2条，小虾3只，田螺1个，水大半桶，沙一层。 第二组方案：水草10棵，浮萍很多，小鱼5条，小虾5只，田螺2个，水满桶，无沙。 教师组织全班评价：“大家觉得哪个方案更合理？为什么？” 引导发现：第一组方案更合理，因为植物多动物少，符合能量流动规律；第二组动物太多，氧气和食物不够，且没有沙层过滤，水质容易变坏。 教师修正板书：“记住黄金法则：植物为主，动物为辅，非生物齐全，比例协调。” 1. 观察教师展示的材料，分类列出生物和非生物成分。 2. 积极参与讨论，分析每种材料对生物生存的具体作用。 3. 在教师的引导下，参与构建生物与环境的关系网，直观理解生态系统的复杂性。 4. 分组讨论，填写《活动手册》中的设计方案，并在汇报中接受同伴评价，优化自己的设计思路。 设计意图 通过识别材料和构建关系网，帮助学生将抽象的“生态系统”概念具体化。设计方案的环节是本课的核心，通过对比分析和优化，让学生深刻体会到“平衡”的重要性，避免盲目制作，培养科学思维和规划能力。 三、动手制作，体验生态过程 一、示范步骤，规范操作 （一）、演示制作流程 教师在讲台前展示一个大油桶（已清洗干净），边操作边讲解制作生态瓶的四个关键步骤，强调操作细节： 1. “找一个大油桶，清洗干净后剪掉上面一部分。”教师示范如何安全使用剪刀裁剪塑料瓶，提醒注意边缘锋利，可用胶带包裹。 2. “在桶底装入一层淘洗干净的沙，再放入大半桶自然水域中的水。”教师演示先铺沙，再倒水，强调沙子要洗净，防止杂质污染水质；水位要适中，留出空气空间。 3. “在桶里种上几棵水草，在水面放一些浮萍。”教师示范种植水草的方法，根部埋入沙中，轻轻压实；浮萍撒在水面，不要堆积过厚。 4. “植物存活后，再放入少量的小鱼、小虾、田螺等小动物。”教师特别强调顺序：“一定要等植物先适应环境，产生氧气后，才能放入动物！否则动物会缺氧死亡。” （二）、强调注意事项 教师列出制作禁忌： 1. 不要过度挤压水草，以免损伤叶片。 2. 放入动物时要轻柔，避免惊吓。 3. 制作完成后，盖上盖子（或留少许缝隙），放置在散射光处，避免阳光直射导致水温过高。 二、小组合作，动手制作 （一）、分发材料，启动制作 各小组根据之前优化的设计方案，领取相应的材料。 教师巡回指导，重点关注： 1. 是否严格按照“先沙后水，先植后动”的顺序操作。 2. 生物数量的控制是否符合“植物多、动物少”的原则。 3. 操作过程中的安全问题。 （二）、解决突发问题 若有小组提出“能不能放更多的鱼？”，教师引导：“我们可以做个对比实验。现在先按标准做，课后我们可以多做一个，放更多鱼，看看会发生什么变化。” 若有小组水草种不稳，教师协助调整。 （三）、完成制作，贴上标签 制作完成后，各组在瓶身贴上标签，注明：班级、小组、日期、成员姓名、主要生物种类及数量。 1. 认真观看教师的示范操作，记录关键步骤和注意事项。 2. 小组内分工合作，有的负责铺沙，有的负责加水，有的负责种植，有的负责投放动物。 3. 严格按照设计方案和操作规范制作生态瓶，遇到问题及时与组员商量或向老师求助。 4. 制作完成后，清洗工具，整理桌面，并贴上信息标签。 设计意图 通过规范的示范和细致的指导，确保学生能够正确掌握制作技能。动手制作环节不仅锻炼了学生的动手能力，更让他们在操作中亲身体验生态系统的构建过程，加深对“顺序”和“平衡”的理解。 四、研讨交流，拓展延伸 一、回顾研讨，深化认知 （一）、解答核心问题 教师组织学生围坐，围绕教材上的三个研讨问题进行讨论： 1. “我们需要用到哪些材料来制作生态瓶？这些材料能够为在生态瓶里生活的生物提供哪些条件？” 引导学生结合刚才的操作回答：材料包括生物（水草、鱼、虾、螺）和非生物（瓶、沙、水、光）。条件包括氧气、食物、栖息地、能量等。 2. “我们为什么这样设计生态瓶？” 引导学生回答：为了模拟自然环境，让生物之间、生物与非生物之间相互联系、相互影响，达到平衡，使生物能长期生存。 3. “为了让生态瓶里的各种生物和谐地生存下去，我们应该注意什么？” 引导学生总结：控制生物数量比例，保证水质清洁，提供适宜的光照和温度，避免频繁打扰等。 二、布置任务，持续观察 （一）、介绍观察记录表 教师展示“生态瓶观察记录”表： 日期 植物的情况 动物的情况 水的情况 其他情况 讲解填写要求：每天观察一次，记录植物是否枯萎，动物是否活跃，水是否变浑浊等。 （二）、布置拓展作业 教师宣布：“我们还可以多制作几个生态瓶来比较研究。课后，请同学们改变生态瓶里的生物数量和非生物条件，开展对比实验研究，观察生态瓶的变化。比如：一个放更多鱼，一个放在黑暗处，一个放在阳光下。下节课我们来分享你们的发现。” 1. 积极参与研讨，结合制作体验回答教师提出的三个核心问题。 2. 根据所学知识，预测生态瓶在不同条件下的变化，并说明理由。 3. 了解观察记录表的使用方法，明确观察任务和记录要求。 4. 接受拓展作业任务，期待进行对比实验研究。 设计意图 通过研讨和预测，将感性认识上升为理性思考，强化对生态平衡原理的理解。布置持续的观察任务和对比实验，将课堂延伸至课外，培养学生长期的科学探究精神和责任感。 板书设计 7. 设计和制作生态瓶 一、生态系统 生物 + 非生物 = 整体 （相互联系、相互影响） 二、设计方案 1. 生物：植物（多）、动物（少） 2. 非生物：水、沙、光、气 3. 原则：比例协调，维持平衡 三、制作步骤 1. 清洗容器 2. 铺沙 -> 注水 3. 种水草 -> 放浮萍 4. 养植物 -> 放动物 四、观察记录 植物情况、动物情况、水的情况 （持续观察，对比实验） 教学反思 成功之处 1. 情境创设生动有效：通过“东非动物大迁徙”的视频和故事，成功吸引了学生的注意力，激发了他们对生态系统复杂性的思考，使抽象概念具象化。 2. 探究过程层层递进：从分析要素到设计方案，再到动手制作，最后研讨反思，教学环节逻辑清晰，学生参与度极高，特别是在设计方案环节，学生能主动思考平衡问题。 3. 注重科学思维培养：在制作过程中强调“先植后动”的顺序，在研讨中引导学生预测变量变化的后果，有效培养了学生的逻辑推理和预测能力。 不足之处 1. 时间把控略显紧张：由于学生讨论设计方案时过于热烈，导致后续制作环节时间稍显仓促，部分小组未能完全按照理想方案操作。 2. 个体差异关注不够：在小组合作中，个别动手能力较弱的学生参与度不高，主要依赖组长操作，未能充分锻炼每位学生的实践能力。 3. 后续观察跟踪难落实：虽然布置了观察任务，但如何确保学生长期坚持并反馈数据，仍需设计更便捷的记录工具和激励机制。 学科网（北京）股份有限公司 $