跨学科实践活动二 无土栽培一种植物（导学案） 2026-2027学年北师大版初中生物七年级上册

跨学科实践活动二　无土栽培一种植物 北师大版生物学七年级上册 · 导学案 一、四维核心素养 生命观念：认同植物生活需要水、无机盐、光等条件，形成结构与功能相适应观念。 科学思维：通过对比分析，发展比较与推理的科学思维。 探究实践：经历营养液配制与装置设计，掌握观察记录与改进方法。 态度责任：树立节约资源、绿色环保意识，养成严谨求实、合作的品质。 二、重难点 重点：理解无土栽培的原理与意义，知道植物生活所需的水、无机盐、光等条件；掌握营养液配制和装置制作的基本方法。 难点：科学配制营养液并控制适宜浓度；设计满足固定、供液、通气的装置，并对栽培中的异常现象进行观察分析与改进。 三、课前预习案 预习目标 1. 阅读教材，说出无土栽培的概念及其相对于土壤栽培的优势。 2. 明确植物正常生活所需要的条件，知道营养液的作用。 3. 初步了解无土栽培装置的组成和营养液配制的注意事项。 任务一　概念梳理（填空题） 1. 无土栽培是指不用________，而用________来栽培植物的方法。营养液中含有植物生活所需要的______和无机盐，支架（或蛭石等基质）主要起________、固定的作用。 2. 植物正常生活一般需要________、无机盐、________、温度和空气等条件。 3. 植物需要量较大的无机盐是含______、磷、______的无机盐，缺少含氮的无机盐，植株往往长得______。 任务二　火眼金睛（判断题） 1. 无土栽培的营养液可以用清水直接代替。 （　） 2. 无土栽培中，植物根部可以直接吸收营养液里的水和无机盐。 （　） 3. 营养液浓度越高，植物生长得越好。 （　） 4. 无土栽培可以避免土壤传播的病菌引起的土传病害。 （　） 5. 无土栽培所用的营养液主要含有水和无机盐。 （　） 6. 无土栽培的植物不需要光照。 （　） 任务三　沙场点兵（选择题） 1. 下列关于无土栽培的叙述，错误的是（　） A. 用营养液代替土壤提供水和无机盐　　B. 不需要任何基质或支架，植物也能直立生长 C. 可不受季节和土壤条件的限制进行生产　　D. 可以实现工厂化、立体化生产 2. 植物进行光合作用所需要的主要外界条件是（　） A. 水和无机盐　　B. 光和二氧化碳　　C. 氧气和适宜温度　　D. 有机物和水分 3. 下列物质中，不属于植物生活必需无机盐的是（　） A. 含氮的无机盐　　B. 含磷的无机盐　　C. 含糖的无机盐　　D. 含钾的无机盐 4. 植物体根的生长和发育、开花结果等生命活动，都离不开水和无机盐，其根本原因是（　） A. 水是细胞的主要组成成分　　B. 无机盐是光合作用的原料 C. 水和无机盐通过根吸收、导管运输　　D. 只有水能进行蒸腾作用 5. 植物吸收水分和无机盐的主要器官是（　） A. 根　　B. 茎　　C. 叶　　D. 花 6. 下列做法中，符合无土栽培营养液使用要求的是（　） A. 一次性加入后长期不再更换　　B. 按配方比例配制并定期更换 C. 浓度越高越好　　D. 用自来水直接代替营养液 7. 下列说法正确的是（　） A. 无土栽培必须在温室中进行，室内无法进行　　B. 无土栽培可避免土壤传播的病虫害 C. 无土栽培的植物不需要任何无机盐　　D. 无土栽培只能用蛭石作基质 8. 在无土栽培中，为植物提供水和无机盐的主要是（　） A. 土壤　　B. 营养液　　C. 支架　　D. 基质 任务四　资料分析（阅读思考） 阅读下面的资料，回答问题。 资料：某蔬菜基地采用无土栽培技术种植生菜，将幼苗固定在定植篮中，根部浸入配制好的营养液中，每天定时通风并进行补光。与土壤栽培相比，生菜生长周期缩短、产量提高，产品洁净且很少发生病虫害。 （1）资料中，无土栽培为生菜提供了哪些生活条件？ （2）无土栽培的蔬菜为什么比较洁净、病虫害较少？ （3）若营养液长期不更换，生菜可能会出现什么现象？为什么？ 任务五　连一连（对应关系） 将下列无土栽培装置部件与其作用用线连起来。 ①定植篮（带孔）　　　　　　　　A. 为植物提供水和无机盐 ②营养液　　　　　　　　　　　　B. 固定植株，使根伸入营养液中 ③泡沫板　　　　　　　　　　　　C. 支撑、固定植株 ④人工补光灯　　　　　　　　　　D. 提供光合作用所需的光照 任务六　观察思考（简答题） 1. 无土栽培与土壤栽培相比，在“为植物提供水和无机盐”这一点上有什么相同之处和不同之处？ 2. 想一想：为什么无土栽培的产量往往比土壤栽培高？请结合“不受土壤条件限制、养分可直接吸收”等方面简要说明。 3. 在开展无土栽培活动之前，你认为应做好哪些准备工作？请从选择植物、准备材料、查阅资料等方面作答。 4. 说一说：无土栽培中为什么要保证根部通气？这利用了植物根部的哪一生理活动？ 四、课中探究案 探究一　无土栽培的概念与意义 活动提示：观察并比较土壤栽培与无土栽培两株幼苗的装置和生长情况，再完成下列习题。 1. 无土栽培是指不用________，而用________来栽培植物的方法，其核心是用营养液代替土壤，为植物提供________和________。 2. 无土栽培的主要意义包括：不受________和________的限制；可避免________病害；节水________、省力；产品________；便于________化、________化生产，缓解土地资源紧张等。 3. 下列选项中，能体现无土栽培意义的是（　） A. 只能在地里进行，成本很高　　B. 可节约土地资源，提高种植水平 C. 必须大量使用农药防治害虫　　D. 产量总是低于土壤栽培 4. 为什么无土栽培中要给植物进行“人工补光”？这与植物生活的哪一条件有关？ 5. 判断：无土栽培所用的营养液中，不含有任何有机物。（　） 6. 对比：请将无土栽培与土壤栽培在下列三方面进行对比，把正确内容填入横线。 ①是否使用土壤：无土栽培________，土壤栽培________； ②病害情况：无土栽培可避免________病害，土壤栽培易发生________； ③受季节、土地条件限制：无土栽培________，土壤栽培________。 7. 简答：结合本次实践活动，说说无土栽培为什么被看作“跨学科”的实践活动？请至少从两个学科的角度说明。 探究二　营养液配制（跨学科：化学） 1. 营养液是含有植物所需各种________的溶液，配制时需要按照一定的________进行，既不能过浓，也不能过稀。 2. 判断：营养液浓度越大，对植物生长越有利。（　）请说明理由：____________________。 3. 小明要配制营养液，需要量取一定体积的水、称取一定质量的无机盐，这分别运用了化学中的________操作和________操作。 4. 如果营养液中缺少含氮的无机盐，植物叶片会明显变________（填“黄”或“绿”），植株生长会变________（填“旺盛”或“缓慢”）。 5. 配好的营养液应放在温度适宜的地方，并定期________，以保证植物对________和无机盐的需求。 6. 选一选：下列做法有利于植物吸收无机盐的是（　） A. 营养液越浓越好　　B. 定期更换营养液，保持浓度适宜 C. 把营养液长期暴晒　　D. 一次性加满后不再补充 7. 简答：为什么营养液要定期更换，而不能只不断加水？请说明理由。 8. 计算思路题：若一次配好营养液后长期不更换，会出现什么问题？应如何避免？ 9. 判断：营养液配制好后，应放在阳光直射处暴晒保存。（　） 探究三　装置设计与制作 提供的材料器具：塑料盆、饮料瓶、泡沫板、带孔定植篮、棉线、蛭石、纱布、剪刀、营养液等。 1. 设计并绘制一个简易无土栽培装置，要求至少满足“固定植株、供给营养液、保证根部通气”三个条件，请用文字说明你的设计方案。 2. 判断：装置的根部必须完全浸没在营养液中，不需要空气。（　）——请说明根部为什么需要通气。 3. 下列材料中，最适合用来固定幼苗并使根能伸入营养液的是（　） A. 不透气的塑料薄膜　　B. 带孔的定植篮　　C. 完全密封的瓶子　　D. 密实的泡沫块 4. 想一想：如果装置底部密封不透气，长时间后植物根系会出现什么现象？应采取什么改进措施？ 5. 简答：在设计装置时，为什么要让植物的根部既能接触到营养液，又能接触到空气？ 6. 下列装置中，最不利于根部获得氧气的是（　） A. 上部开有通气孔的容器　　B. 完全密封的容器 C. 液面留有空气层的容器　　D. 带孔定植篮固定的装置 7. 选一选：下列做法中，有利于无土栽培植物正常生长的是（　） A. 把装置放在完全黑暗处　　B. 根部完全密封、不接触空气 C. 根据光照情况适当补光　　D. 一次性加入营养液后永不更换 探究四　植物选择与种植管理 1. 适合无土栽培的植物一般具有根系较________（填“发达”或“不发达”）、生长较________（填“快”或“慢”）等特点。 2. 种植过程中，应定期________营养液，观察植物叶片颜色、株高、根系等的变化，及时防治________。 3. 判断：栽培期间可以长期不更换营养液，只要不断加水即可。（　） 4. 简答：若发现某株植物的叶片发黄、生长缓慢，可能的原因有哪些？（至少写出两点） 5. 判断：所有植物都适合用无土栽培的方法进行种植。（　）——请简要说明理由。 6. 简答：无土栽培过程中，除了定期更换营养液，你认为还需要做好哪些日常管理工作？（写出两点） 7. 选一选：下列说法正确的是（　） A. 无土栽培不需要控制温度　　B. 营养液应保持一定浓度并定期更换 C. 所有植物的营养液配方完全相同　　D. 无土栽培的植物不需要光照 探究五　观察记录与数据分析 1. 下表是某小组为无土栽培幼苗设计的一张观察记录表，请在空白处补充需要记录的项目。 日期 株高（cm） 叶片数 备注（叶片颜色等） 第1天 第2天 2. 数据题：某小组连续5天记录某株幼苗的株高（cm）依次为4.0、4.6、5.3、6.1、7.0。这5天株高逐渐________，说明植物处于________（填“生长”或“休眠”）状态，也说明营养液栽培为植物生长提供了所需的________。 3. 为了使实验更有说服力，实验中应设置________组进行对照，并且只能改变________个变量。 4. 分析：如果某小组无土栽培的幼苗比对照土壤栽培的长得慢，可能的原因是什么？（写出两点） 5. 简答：在本实验中设置对照组有什么作用？对照组通常应采用什么栽培方式？ 6. 简答：为了保证观察记录的科学性，在测量株高、记录数据时应注意什么？（可从测量标准、记录间隔等角度作答） 探究六　拓展与综合运用 1. 为什么说无土栽培是“生物学、化学等多学科综合运用”的体现？请结合本次活动各举一例说明。 2. 假如你是一名蔬菜工厂的技术员，需要大规模栽培番茄，你会从营养液、装置、光照、温度和管理等方面分别采取哪些措施来保证番茄健康生长？ 3. 有人说“无土栽培可以完全取代土壤栽培”，你同意这种说法吗？请说明理由。 4. 请为自己小组的无土栽培装置写出一条可操作的改进建议（可从通气、供液或光照任一角度提出）。 五、板书设计 无土栽培一种植物 一、原理：营养液代替土壤，供给水和无机盐；支架/基质起支持、固定作用 二、植物生活所需条件：水、无机盐、光、温度、空气 三、活动过程：选植物 → 配营养液 → 做装置 → 种植管理 → 观察记录 四、无土栽培的意义：省地节水、洁净少病、工厂化生产、缓解土地紧张 五、注意事项：浓度适宜、定期更换、保证通气、控制光照与温度 六、参考答案 课前预习案 任务一：1. 土壤　营养液　水　支持　2. 水　光　3. 氮　钾　矮小 任务二：1. ×　2. √　3. ×　4. √　5. √　6. × 任务三：1. B　2. B　3. C　4. C　5. A　6. B　7. B　8. B 任务四：（1）水、无机盐（由营养液提供）、光照（人工补光）、空气（通风）等。（2）不用土壤，产品不与土壤接触，且避免了土壤中的病原体，所以比较洁净、病虫害较少。（3）营养液中的无机盐会被不断消耗，长期不更换会导致养分不足，生菜可能生长缓慢、叶片发黄甚至枯萎。 任务五：①—B　②—A　③—C　④—D 任务六：1. 相同：都能为植物提供水和无机盐，满足植物生活的需要；不同：无土栽培用营养液直接提供养分，不需要土壤，还可通过人工控制条件提供更适宜的养分环境。2. 无土栽培不受土壤条件限制，能精确控制水分和无机盐的比例，养分可被根部直接吸收，利用率高，配合适宜的光照、温度等条件，故产量往往较高。3. 示例：选择适合无土栽培的植物；准备容器、支架、营养液等材料；查阅无土栽培的相关资料，了解营养液配方和栽培要点等。4. 因为植物根部需要进行呼吸作用、需要氧气，保证通气有利于根系呼吸和正常生长；这利用了植物根的呼吸作用这一生理活动。 课中探究案 探究一：1. 土壤　营养液　水　无机盐　2. 季节　土壤　土传　节肥　洁净　工厂　立体　3. B　4. 因为植物进行光合作用需要光；室内栽培光照不足时需人工补光，这与植物生活所需的“光”这一条件有关。5. ×　植物通过光合作用自己制造有机物，营养液主要提供水和无机盐，一般不含有机物。6. ①不使用土壤　使用土壤　②土传　土传（病虫害）　③不受季节和土地条件限制　受季节和土地条件限制　7. 示例：生物学——利用植物需要水、无机盐、光等条件进行栽培；化学——配制营养液、控制浓度；数学——对株高等数据进行记录统计。体现了多学科的综合运用。 探究二：1. 无机盐　比例　2. ×　营养液过浓会导致根部细胞失水，反而不利于植物吸收，甚至可能“烧苗”　3. 量取（量筒量水）　称量（天平称取无机盐）　4. 黄　缓慢　5. 更换　水　6. B　7. 植物生长会不断消耗营养液中的无机盐，部分盐类还可能积累或发生变化，长期只加水会导致养分不足、盐分失衡，影响植物正常生长，故应定期更换。8. 长期不更换会导致无机盐被消耗殆尽、浓度失衡，植物生长受阻甚至枯萎；应定期检测并按需更换营养液，保证养分适宜。9. ×　营养液应存放在阴凉、温度适宜处，暴晒会使水分蒸发、温度过高，影响无机盐溶解和植物根系正常吸收。 探究三：1. 示例：用带孔定植篮固定幼苗，使根系穿过孔伸入下方容器中的营养液；在容器内放入棉线或蛭石帮助固定，同时在容器上部留出开口，保证根部与空气接触，做到固定、供液、通气三满足。2. ×　植物根要进行呼吸作用，需要氧气，若根部完全浸没且不透气，会因缺氧而影响呼吸，导致烂根。3. B　4. 根部长期缺氧会呼吸受阻，根系发黑腐烂、植株萎蔫；改进措施是在容器上开孔、保持液面与植株之间留有空气层，或定时通气。5. 因为根部既能从营养液中吸收水和无机盐，又需要通过呼吸作用获得氧气，两者同时满足才能保证根系健康、植物正常生长。6. B　7. C 探究四：1. 发达　快　2. 更换　生长　3. ×　4. 示例：营养液中缺少含氮等必需无机盐；营养液浓度过高或过低；光照不足；温度不适；根系缺氧等。（写出两点即可）5. ×　不同植物对营养液成分、浓度和环境条件的要求不同，并非所有植物都适合无土栽培，应选择适宜的种类并调控好条件。6. 示例：定期观察并防治病虫害；根据生长阶段调整光照时长和温度；及时补充水分、保持液面适宜；清洁容器、防止藻类滋生等。（写出两点即可）7. B 探究五：1. 可补充“叶片颜色”“根系生长情况”“有无病虫害”“照片/绘图”等项目（言之有理即可）。2. 增大　生长　水和无机盐　3. 对照　一　4. 示例：营养液浓度配制不当（过浓或过稀）；装置通气不良导致根系缺氧；光照不足；营养液未及时更换等。（写出两点即可）5. 设置对照组可以通过比较，排除其他因素的干扰，使实验结论更有说服力；对照组通常采用土壤栽培（或使用相同幼苗、在相同条件下不施加某一处理）的方式进行。6. 测量株高时应统一测量标准和测量部位，每次用同样的方法测量；记录数据要如实、及时，并保持固定的记录间隔，以保证数据的可比性。 探究六：1. 示例：生物学——利用植物生长需要水和无机盐的原理配置营养液、进行光合作用补光；化学——按比例溶解无机盐配制营养液、控制浓度；数学——对株高等数据进行记录、统计与分析。（合理即可）2. 示例：营养液按科学配方配制并定期检测、更换；装置保证固定与通气良好；根据生长阶段调整光照时长和强度；控制适宜温度；加强病虫害防治和日常管理。3. 示例：不完全同意。无土栽培具有省地、洁净、可工厂化等优势，但成本较高、对技术与设备要求高，且土壤栽培在保水保肥、土壤生态等方面仍有不可替代的价值，两者应相互补充，无土栽培不能完全取代土壤栽培。4. 示例：在容器侧面开几个小孔，保证根部通气良好；或根据植株生长情况适当增加光照；或每次按需更换营养液，保持浓度适宜。（写出一条即可） 学科网（北京）股份有限公司 $