跨学科实践活动二：无土栽培一种植物（教学设计） 2026-2027学年北师大版生物七年级上册

北师大版七年级上册生物《跨学科实践活动二：无土栽培一种植物》教学设计 授课年级：七年级　教材版本：北师大版（2024）　课型：跨学科实践探究课 一、教材分析 本活动承接七年级上册“绿色植物的生活需要水和无机盐”等内容，以无土栽培一种植物为主线，整合生物、化学、物理知识，引导学生在设计装置、配制营养液、栽培观察中应用知识，是培养动手实践与跨学科思维的综合载体。 二、四维核心素养 （一）生命观念 认识到植物正常生活需要水、无机盐、光、温度、空气等条件，理解生物生存所需基本条件的普遍性与相对性，初步形成“结构与功能相适应”“生物与环境相统一”的生命观念，认识到技术手段可以创设生物生存所需的环境。 （二）科学思维 能基于真实栽培问题提出假设，设计条件控制与对照方案，运用比较、归纳、推理等方法分析营养液配比与装置设计的合理性，学会从多学科视角理性审视栽培现象，提升分析综合与批判性思维能力。 （三）探究实践 完整经历“设计方案—制作装置—配制营养液—种植观察—记录分析—改进提升”的探究过程，学会观察、测量、画图、拍照、数据记录与统计分析的方法，在动手操作中发展科学探究与实践创新能力。 （四）态度责任 体会科学劳动的价值，养成严谨求实、持之以恒的科学态度；增强爱护植物、尊重生命、珍惜劳动成果的意识；关注现代农业、粮食安全与环境友好，萌发以科学服务生活的社会责任感和时代担当。 三、教学重难点 重点：理解无土栽培的原理，学会配制营养液、制作简易栽培装置并控制植物生长条件。难点：设计条件控制的栽培方案，能针对植物生长不良现象分析原因、提出改进，综合运用多学科知识。 四、设计意图 本课采用任务式活动设计，以“无土栽培一种植物”为真实情境主线，把抽象知识转化为“设计装置—配制营养液—种植观察—分析改进”的系列任务，让学生在“做中学、学中用”。活动融合生物、化学、物理学科，通过动手实践突破重难点，帮助学生在真实问题中建构“植物生活条件”的知识框架。同时以小组合作与持续观察为载体，培养科学探究能力和严谨务实的劳动态度，使学生在解决真实问题中体悟生命科学的实用价值，实现学科育人与素养落地的统一。 五、教学过程 环节一　情境导入·任务启动：无土栽培初体验 【任务情境】教师播放一组真实影像：高楼顶部的无土栽培农场、玻璃温室里成排生长的水培生菜、航天员在空间站培育植物等。画面定格后，教师提出问题：“这些植物都生长在什么地方？”“它们脚下的托盘里没有土壤，为什么还能枝繁叶茂、硕果累累？”学生围绕问题自由表达猜想。 教师顺势揭示本课任务：“今天起，我们要像现代农业科学家一样，不用土壤，亲手用无土栽培的方式种活一种植物，并坚持观察记录它的成长。这项任务需要我们把生物、化学、物理的知识都用起来。” 随后教师出示本课活动目标：知道植物正常生活所需的各项条件；会配制营养液、制作简易无土栽培装置并种植一种植物；能针对植物生长不佳等情况初步分析原因并尝试解决；能通过画图、拍照、数据记录等方法完整记录植物的生长过程。 【设计意图】以真实、新鲜的场景创设任务情境，激发好奇心与探究欲望，帮助学生明确活动的核心目标，为后续任务开展作好心理与知识上的准备。 环节二　任务一·探秘原理：无土栽培是什么、为什么 教师引导学生阅读教材探究主题，结合课前收集的资料，认识无土栽培的概念：无土栽培不使用土壤，而是用营养液代替土壤为植物提供生活所需的水和无机盐；用支架（有时借助蛭石等基质）对植物体进行支持、固定；在室内进行栽培时还需要人工补光。 教师组织学生思考并讨论：无土栽培中，植物所需要的“水”从哪里来？“无机盐”从哪里来？“支撑”靠什么？“光照”怎么办？学生在交流中归纳出无土栽培的核心要素，并把它们与植物正常生活所需的条件一一对应，得出“植物生活需要水、无机盐、光、温度、空气等条件”的结论。 教师进一步引导比较无土栽培与传统土壤栽培的异同，学生完成下表并交流： 比较项目 土壤栽培 无土栽培 植物扎根介质 土壤 营养液、支架或蛭石等基质 水分与养分来源 土壤中的水和无机盐 营养液按需供给 光照来源 自然光照为主 自然光或人工补光 病虫害风险 相对较高 较低，便于防控 空间与水土利用 需土地，用水较多 节省土地，节水高效 在比较的基础上，学生讨论无土栽培的意义：可实现反季节生产、节约土地和水资源、减少病虫害与化肥农药使用、便于精准施肥与工厂化生产、为航天和荒漠等特殊环境提供种植可能。教师点拨：无土栽培技术不仅提高了反季节果蔬和观赏性植物的种植效益，更是现代设施农业的重要方向。 教师补充强调：无土栽培的关键在于科学配比营养液并营造适宜的生长条件。氮、磷、钾三大元素各有分工——氮肥促进茎叶繁茂，磷肥促进根系发育和开花结果，钾肥使茎秆健壮、增强抗逆性；缺铁会导致新叶黄化，缺锌会影响生长。学生结合自己熟悉的施肥经验，交流“缺什么补什么”“薄肥勤施”的道理，进一步理解无机盐对植物生活的作用。 【设计意图】通过“是什么—为什么”的递进探究，帮助学生把新概念与已有知识建立联系，在比较中深化对植物生长条件的理解，发展归纳与比较的科学思维，同时体会技术对农业生产的价值。 环节三　任务二·蓝图设计：制订无土栽培方案 教师宣布进入设计环节，提出任务：“请各小组选择一种适合无土栽培的植物，设计一套完整的无土栽培方案，内容包括选种、营养液、装置与条件控制四部分。” （一）选择植物 教师介绍常见适宜无土栽培的植物及其特点：叶菜类如生菜、小白菜生长周期短、容易成功，适合初次实践；果菜类如番茄、辣椒更具挑战性。教师提醒选择时考虑生长周期、季节气温、管理难度等因素，并与生活实际联系。各小组讨论后确定栽培植物，说明选择理由。 （二）设计营养液 教师引导学生认识植物生长需要的无机盐：大量元素包括氮、磷、钾等，微量元素包括铁、锌等，它们对植物生长各有重要作用——氮促进枝叶繁茂，磷促进根系与开花结果，钾使茎秆健壮、增强抗逆性。教师说明营养液配制的浓度原则，强调“并非越多越好”，浓度过高会“烧苗”。各小组依据所选植物设计营养液的成分与配制步骤，明确取材与配比。 （三）设计装置 教师展示无土栽培的常见装置类型：水培装置（植物根系直接浸入营养液）、基质培装置（用蛭石、珍珠岩等固定根系、靠毛细作用吸收营养液）、雾培装置等。学生结合简易材料（塑料瓶、饮料瓶、泡沫板、杯子、棉线等）讨论本组装置的结构设计，明确容器、定植方式与通气措施。教师引导思考：如何让根系既能接触营养液又不至于全部浸泡而缺氧？学生初步设计出定植篮与支架方案。 教师提示设计要点：装置要便于观察和换液，容器应透明以便看清根系，营养液不宜过满，要给根系留出接触空气的空间；定植方式要稳固，避免幼苗倾倒；整个装置要放在稳定、通风、采光良好的位置。学生据此完善设计，并在小组内明确分工，安排好谁负责设计、谁负责操作、谁负责记录。 （四）设计条件控制 教师引导讨论并记录各条件：光照（放在采光良好处，必要时人工补光）、通气（保持营养液流动或定期换液增氧）、温度（避开过冷过热）、营养液更新（定期更换补充）。各小组完成“无土栽培活动方案表”，并设计好观察记录表与分工安排。 【设计意图】把设计权交给学生，使他们在“选种—配液—做装置—控条件”中综合运用生物、化学、物理知识，学会制订可执行、可检验的方案，培养规划能力与跨学科整合能力，为动手实践奠定基础。 环节四　任务三·动手实践：制作装置、配制营养液、种植 教师示范并强调安全操作要求后，组织学生按方案实施： 任务操作一　制作装置：学生按照设计，将塑料瓶切割、打孔，制作定植篮与支架，用泡沫板或软木塞固定幼苗，保证根系能伸入营养液。 任务操作二　配制营养液：学生用量杯、滴管按规定比例量取并混合营养液，边配制边核对浓度，避免误差；操作后整理器具。 任务操作三　种植：将幼苗或种子定植到装置中，调整根系位置，使其浸入营养液而茎叶露出，并放置在光照适宜的位置。 教师提醒：定植时要轻拿幼苗，保护根系；营养液配好后应标注明细与日期；装置放置后不要频繁搬动，以免影响根系固定。各小组完成种植后，互相检查装置是否稳固、根系是否浸入营养液、摆放位置是否合适，并及时修正。 在实践过程中，教师巡回指导，及时纠正操作问题，提醒学生记录初始状态（株高、叶片数、根系情况）并拍照建档。对操作遇到困难的小组给予针对性提示。 【设计意图】动手实践是探究活动落地的关键，通过真做真操作，学生把设计方案转化为实物，锻炼动手能力与协作能力，体验科学劳动的过程与价值，同时为后续观察提供真实样本。 环节五　任务四·跟踪观察：记录生长、分析改进 教师布置持续观察任务：各小组每隔一段时间对栽培植物进行观察与测量，采用画图、拍照、记录数据等多种方法，记录株高、叶片数量、叶片颜色、根系生长等情况，并及时补充营养液、更换营养液、调整光照与通风。 教师引导学生把记录整理成生长档案，并讨论可能出现的生长不良现象及其原因：叶片发黄，可能是缺乏氮元素或营养液浓度不当；植株矮小、根系不发达，可能缺乏磷元素；茎秆细弱易倒伏，可能缺乏钾元素；植株徒长、叶片发黄，可能光照不足；根系腐烂，可能营养液不流动、通气不良。 学生针对本组观察到的现象，分析可能原因并提出改进措施，如调整营养液配比与浓度、增加补光、加强通风、及时换液等，并再次观察改进效果，形成“观察—分析—改进—再观察”的闭环。 教师指导学生建立规范的生长档案：为每株植物编号，统一测量工具与口径，每次记录同时拍照留存，避免仅凭记忆。当数据出现异常时，学生先回顾上一次操作（是否换液、是否移动装置、光照是否变化），再对照“生长不良—可能原因”表逐一排查，形成有理有据的判断。 【设计意图】持续观察与数据分析是科学探究的重要环节，学生在真实记录中学会测量、整理与比较，在分析生长现象中运用知识解决问题，发展证据意识与批判性思维，体会科学与实践相结合的力量。 环节六　成果展示·交流评价 各小组展示栽培成果与完整的生长档案，介绍本组的方案设计、实施过程、遇到的困难及解决办法。全班从方案合理性、装置实用性、记录完整性、改进有效性等角度进行互评。教师组织学生开展自评与反思，梳理收获与不足。 【设计意图】展示与评价让探究成果显性化，学生在倾听与互评中取长补短，学会表达与交流，反思提升，形成“实践—总结—再提升”的良性循环。 环节七　总结迁移·素养提升 教师引导学生回顾本课所学，归纳无土栽培的原理、方法与意义，联系现代农业、设施农业与粮食安全，体会科技进步带来的变化。教师提出拓展任务：结合家庭阳台或校园一角，设计并开展一次无土栽培实践；关注无土栽培在航天、荒漠化地区的应用案例，下节课交流。 【设计意图】总结归纳使知识系统化，迁移拓展把课堂引向生活，引导学生关注科技服务社会的价值，增强社会责任感和持续探究的热情，实现素养的深化与内化。 六、板书设计 跨学科实践活动二　无土栽培一种植物 无土栽培：不用土壤，以营养液提供水和无机盐，用支架/基质固定，必要时人工补光。 植物生活条件：水、无机盐、光、温度、空气 实施流程：选种 → 配营养液 → 做装置 → 种植 → 观察记录 → 分析改进 生长现象与原因：叶黄缺氮、矮小缺磷、细弱缺钾、徒长缺光、烂根缺氧 素养升华：做中学、学中用，科学劳动，服务生活 学科网（北京）股份有限公司 $