1、2PART粤港澳大湾区STEM教育联盟实验学校案例详细案例一太阳能家居水培种植箱的设计与应用太阳能家居水培种植箱的设计与应用实施学校：澳门濠江中学课程简介：水培种植技术已被广泛应用于世界各地的蔬果生产中，是一种稳定、高产、节约用水的科学种植技术。本课程是面向初三年级全体学生的STEAM校本课程，学生探究营养液的配制方案、太阳能家居水培种植箱的物理结构，通过配制营养液和制作水培种植箱的工程设计活动，学习并掌握科学知识（植物生长的要素、水培种植技术、太阳能发电、小气泵的原理等）。最后，学生分组开展水培种植实验，观察、记录植物生长过程。太阳能家居水培种植箱的设计与应用课程实施p 正式课堂：由六个学科
2、合作，由每科老师分工负责其中相关部份：科目科目生物生物物理物理化学化学数学数学计算机计算机美术美术总课时总课时课时33323216p 课余时间：老师轮流到课室与学生交流，解决实践时的问题。太阳能家居水培种植箱的设计与应用教学目标分解科学知识科学知识技术知识技术知识工程知识工程知识数学知识数学知识艺术知识艺术知识植物生长的要素水培种植的特点种子发芽的要素水泵的运作原理太阳能发电原理营养液的配方水培种植技术电工技术基于网络的合作学习技术文字编辑技术简报制作技术药剂配制技术电路图绘画与设计运用工具设计及制作太阳能板和小气泵支架设计及组装家居水培种植箱阅读参数表电学计算药剂比例计算营养液测量与记录植物
3、生长测量与记录统计图表制作电路图绘画与设计绘制产品概念图以水培美化校舍设计汇报学习成果进入情景、提出问题：观看视频观看视频：了解国际上水栽培技术的广泛应用水培种植进入情景、提出问题：界定问题问题：如何能在教室或家庭里也能实现用水栽培作物？水培种植p 阅读资料，现场参观，形成设计思路，动手制作。01 如何设计和制作一套小型的水栽培装置?p 利用这套水栽培装置开展养殖实验，观察记录作物成长过程。02 如何利用这套水栽培装置去栽培一种作物?p 开展科学试验，观察生长过程，测量记录数据，控制条件，检验效果。03 如何保证这套装置栽培的作物能健康成长?进入情景、提出问题：现场参观现场参观，亲身体验，思考
4、问题水培种植 学生带着问题到珠海水培基地进行参观学习，认识水栽培的实际环境，技术人员带领学生了解由育苗、移苗、定植、采收的全过程。同时思考如何在家居实现水培种植。进入情景、提出问题：参观工作纸水培种植植物生长的最必需的四种因素有:A.空气B.水C.光照D.电力E.营养元素F.温度G.种子H.土壤I.氮元素下面哪一种说法是是错误的:p水耕种植是无土种植的其中一种不用土壤的耕种方法;p水耕种植最大的优势就是直接用清水就能种出跟土壤相若的作物;p水耕种植中,以营养液代替土壤为作物供给养份;p土耕植物的根部可从土壤中吸取空气,水耕植物也可以直接通过根从水或营养液中吸收溶于水中的空气;进入情景、提出问题
5、：参观工作纸水培种植营养液提供了的营养元素中,哪三种对农作物的生长影响最大?A.氮(N)B.铁(Fe)C.钙(Ca)D.磷(P)E.钾(K)F.铅(Pb)在水耕种植系统中如何补充水中的空气?p通过水泵令水循环流动,流动时会接触到空气并把部份空气溶解到水中;p通过气泵直接打空气送到水中;p无需补充,空气中的所有元素在营养液中都十分齐全;p植物在呼吸时会自己排到水中,无需别的补充;进入情景、提出问题：参观工作纸水培种植为甚么水耕蔬菜较少机会使用农药(除虫药)?p营养液本身就是除虫剂;p水耕植物有天然的防虫能力;p水耕植物的口味差,害虫不爱吃;p因为大多数幼虫和虫卵都藏在土壤中,没有土壤可大量减少了
6、虫害;水耕与土耕种植相同的农作物,哪一种比较节水,为甚么?p土耕,因为水耕要用大量的水,而土耕用泥土和水;p土耕,因为泥土可以保护水份不被蒸发;p水耕,因为贮存的水几乎只供植物吸收用而循环使用,土耕的话,每次浇水,除了被植物吸收的部分外,有大部份都被蒸发或流走了p两者耗水程度相同进入情景、提出问题：参观工作纸水培种植在我们参观的水培种植场中,他们使用了甚么代替土壤去固定植物?在我们参观的水培种植场中,他们怎样令植物的根留在水中,主体留在水面?在我们参观的水培种植场中,他们使用甚么设备为营养液提供空气?进入情景、提出问题：参观后的思考水培种植通过现场参观和把资料总结后，学生了解植物生长的要素、水
7、耕种植的特点、种子发芽的要素等基本知识，并探讨以下问题：装置中的水应注入怎样的营养液？p 需要了解如何配制营养液。如何让装置中的水运动？p 需要了解如何利用小型水泵推动水运动。如何为小型水泵供电？p 需要了解如何利用太阳能为小水泵供电方法。如何使太阳能板在不同时间都能吸收太阳能？p 需要制作一个能改变太阳能板方向的台座。科学探究与数学应用：探究之一水培种植分组查阅网上资料，向全班报告，并进行研讨。问题：营养液的组成和功用工程设计与技术制作：制作之一水培种植制作：配制营养液工程设计制作的步骤学生具体操作内容明确任务要求1.学习注意事项2.学会营养液配制方法选择材料药物清单（略）画出初步制作方案上
8、传配制流程图动手制作原型配制营养液，上传过程照片检测原型质量检测配成溶液的EC值和pH值发现存在问题列举发现的问题提出修改意见修订配制方案制作定型配制定型，上传照片科学探究与数学应用：探究之二水培种植问题：太阳能家居水栽培箱的物理结构p 问题1：如何增加营养液的含氧量及流动性。p 问题2：如何既方便又环保地给设备供电。科学探究与数学应用：实验活动水培种植提出假设，设计实验去进行探究p 实验一：太阳能发电验证实验，探讨小气泵的太阳能供电方案。p 实验二：微电机通过打气增加水的含氧量和流动性实验。p 实验三：设计适应太阳照射角度变化方法，计算课室走廊太阳能板设置的最佳角度。工程设计与技术制作：制作
9、之二水培种植制作：水培箱的通气与供电工程设计制作的步骤学生具体操作内容明确任务要求1.安装电机和太阳能板2.适应太阳光照角度变化选择材料小水泵、太阳能板、导线等画出初步制作方案上传草图照片动手制作原型上传原型照片检测原型质量1.通电试验2.调整太阳能板角度发现存在问题检查制作工艺是否合格提出修改意见修订制作方案制作定型制作定型，上传照片工程设计与技术制作：制作之三水培种植制作：设计及制作太阳能板支架科学探究与数学应用：探究之三水培种植问题：探究应用太阳能水培箱种植菜苗的生长规律及其影响因素在完成营养液配制和太阳能水培箱制作之后，学生开展利用水培箱种植菜苗的科学实验，分组观察，记录数据，分析生长
10、过程。这是科学探究与数学应用活动的延续。科学探究与数学应用：实验活动水培种植种植菜苗的科学试验内容：1.在水栽培装置栽入沙拉生菜苗；2.测量数据，记录作物成长过程；3.调节参数，确保作物健康成长。科学探究与数学应用：实验活动（续）水培种植分组用水培箱种植菜苗，每天记录数据，分析生长过程科学探究与数学应用：数据处理水培种植科学探究与数学应用：数据处理（续）水培种植知识扩展、创意设计：创意设计水培种植任务：把水培箱美化知识扩展、创意设计：创意设计（续）水培种植任务：设计以室内水培美化校园的方案知识扩展、创意设计：创意设计（续）水培种植任务：设计以室内水培美化校园的方案多元评价，学习反思水培种植学习
11、总结分享01实践能力评估03学习反思表格05基础知识评估02任务完成评估04多元评价，学习反思：总结及分享水培种植多元评价，学习反思：任务完成评估量表水培种植多元评价，学习反思：反思P-M-I-Q表水培种植P Pluslus已学懂的知识已学懂的知识M Minusinus还未学懂的知识还未学懂的知识I Interestnterest想继续关注的知识想继续关注的知识Q Questionsuestions还存在疑问的知识还存在疑问的知识教学活动过程支架水培种植1.观看视频，界定问题2.现场参观及记录3.参观后思考4.探究营养液的组成和功用5.动手制作营养液6.探究水培箱的物理结构7.以实验去验证假設8.动手制作太阳能水培箱9.探究水培菜苗的生长规律10.记录及处理数据11.加入艺术元素创意设计12.多元评价、学习反思
