資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第2.4課《魚菜共生小實驗—從數據提煉知識與觀點》教學設計
課題 魚菜共生小實驗—從數據提煉知識與觀點 單元 第一單元 學科 信息科技 年級 五年級
核心素養目標 1.信息意識：通過觀察魚菜共生系統的運行，學習如何收集相關數據，并進行分析。認識數據的重要性及其在決策中的作用。2.計算思維：在實驗中可能會遇到各種問題，培養以邏輯和系統性的方法去解決問題的能力。 3.數字化學習與創新：探索不同的魚菜共生配置以及植物與魚的組合，激勵創新和設計新方案來提高系統的效率和產出。4.信息社會責任：通過魚菜共生實驗，理解生態環境與農業生產的關系，增強對可持續發展的責任感。
教學重點 進行魚菜共生實驗。
教學難點 學會從實驗數據中進行分析并從中得出結論的方法。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 第2.4課 《魚菜共生小實驗—從數據提煉知識與觀點》板書課題。小清在家組建好了一個簡易型魚菜共生開源系統，看著這共生和諧的畫面他開心極了。但是，即使每天給予足夠的光照和魚食，過了幾天，小清卻發現魚菜共生開源系統的動植物似乎沒有那么新鮮、有活力了，這是為什么呢？小清決定重新搭建魚菜共生開源系統，通過記錄實驗數據，進而分析其中的原因，大家一起來探索吧！思考：同學們，試想一下，影響魚菜共生的因素都有哪些呢？我們需要觀察該系統中的哪些數據才能進行進一步的分析和判斷呢？影響因素：水質參數；溫度；光照；營養供給；魚類種類；植物種類；系統設計。需要觀察的數據：水質監測數據；植物生長數據；魚類健康數據；營養成分分析；溫濕度記錄、系統運行記錄。2.播放視頻。 學習新知引入。完成思考問題。觀看教學視頻。 用智能創新知識引入課堂。用提問的方式引入課題，增強課堂互動性。將學生的注意吸引到課堂。
講授新課 新知講解：板書課題。一、記錄魚菜共生數據數據是描述事物特征的一種方式，例如"45元"可以表示某物品的價值、"10.00g"可以表示某物品的質量等，如圖2.4.1（左）所示。生活中離不開數據，甚至人們對某件事物做出的判斷，也是通過對比、分析數據得出的結論。例如，圖2.4.1（右）是某成人體檢測得白細胞的含量數據，經過對比發現他可能患有炎癥，需進一步治療。實驗設計為探索某個問題存在的原因而自發設計實驗，是主動解決問題的好方法。在開始實踐探索之前，應對核心問題、假說、影響實驗結果的變量、實驗步驟等都提出完整的設計方案。在實驗過程中，這樣做有助于反思并高效地解決問題。例如，小清想看一看手動換水能否維持簡易版魚菜共生系統的持續生存，便設計了一個實驗，組建相同的三個魚菜共生系統，以換水時間為變量（可變因素），光照、魚和植物的數量、容器大小等都是常量（不變因素），并按時記錄實驗數據，如圖2.4.2～圖2.4.3所示。課堂活動實驗設計：請同學們展開討論，在觀察魚菜共生的過程中都有哪些問題出現，如所用的硬件能否支持持續共生、有哪些因素影響水循環、還可以添加哪些硬件支持系統等。挑選一個進行實驗探究，并提前設計實驗，將主要內容填寫在表2.4.1中。魚菜共生實驗設計表實驗核心問題如何通過魚菜共生系統來評估水質對植物生長和魚類健康的影響？實驗器材物料水族箱、魚類、植物、空氣泵、水管、水質檢測工具、水管、基質材料、計時器、記錄工具實驗變量水質指標、養殖魚種、植物種類以及生長指標實驗常量實驗環境、水循環系統設計、魚和植物密度主要操作步驟1.搭建系統；2.選擇材料并進行水質檢測；3.實驗并定期測量；4.實驗結束后進行數據分析。表2.4.1 實驗設計表變量 天數第一天第二天第三天第四天第五天水質良好良好良好較差差植物狀態良好良好開始枯萎部分枯萎完全枯萎魚類狀態健康健康較沉悶沉悶活性低分析實驗數據獨立的數據意義不大，經過對比、分析才能體現數據的價值。應對實驗過程中收集的各項數據進行匯總、歸納，提取有用的信息，最終得出結論。如圖2.4.4所示，使用統計圖表的形式來整理魚菜共生系統中收集到的數據。小清發現系統1從第4天開始，水體變得特別渾濁，生物活性也不高，而系統3每三天換一次水，生物活性比較高。從節約水資源的角度出發，小清得出結論：三天換一次水是最佳解決方法。三、課堂練習實驗分析：請同學們對收集到的信息進行整理分析，并用文字描述實驗結果以及解決問題的方法等，將內容填寫在表2.4.3中。實驗分析分析不同水質對植物和魚類的影響關系，例如，水質變化與植物生長、魚類健康之間的相關性。實驗結果植物與魚類的生長狀況和水質情況成正比，水質越好兩者生長越好。解決方法定期檢測和調節水質，及時更換部分水體，確保水質在安全范圍內。改進水質管理，增加過濾和水循環頻率。四、拓展延伸1.確保實驗的科學性問：老師說，實驗是檢驗科學獲得真理的重要手段，那么實驗的類型是唯一的嗎？答：也不是。開展實驗要遵循幾項原則：①科學性原則；②對照原則；③單一變量原則；④隨機性、重復性、簡便性原則。在這些原則基礎上，可以設計不同類型實驗。問：實驗中變量的選擇有哪些需要注意嗎？答：在每個實驗中，保持單一變量非常重要，要嚴格控制其他因素不變，只改變一個因素，通過對照來觀察該變量對實驗結果的影響。問：所以在我的實驗中，光照、魚食等都是我需要控制不變的因素，而換水的頻率就是我可以自由調控的可變因素。如果我要探測光照對魚菜共生的影響，那么就應該把光照定為單一變量，其他因素不變。答：是的，沒錯！2.魚菜共生系統的現實優勢安全、環保、節能、省水 ：魚菜共生系統避免了化學農藥和化肥的使用，減少了環境污染，同時通過水的循環利用，大大節約了水資源。可持續循環 ：該系統實現了資源的循環利用，減少了廢棄物排放，是一種可持續的低碳生產模式。 經濟效益 ：通過自給自足的生態體系，降低了生產成本，提高了經濟效益。例如，澳洲的一些魚菜共生農場通過銷售無化學添加的有機蔬菜和魚類，獲得了較高的市場價格。 社會效益 ：這種模式不僅適用于大規模的農業生產，也適合小規模的家庭農場和城市中的休閑農場，為城市居民提供了接近自然的生態體驗方式。3、魚菜共生系統的原理魚菜共生的原理 是通過將水產養殖與水培栽培相結合，形成一個閉環的生態系統。在這個系統中，魚類產生的排泄物和剩余飼料在水中分解，形成氨氮，這些氨氮對魚類有害，但通過微生物的作用，氨氮被轉化為硝酸鹽。硝酸鹽是植物生長所需的營養，因此可以直接被蔬菜吸收利用。這樣，魚類的排泄物不僅不會污染水質，反而成為了植物生長的養分，實現了“養魚不換水，種菜不施肥”的目標。這種系統通過巧妙的生態設計，使得動物、植物和微生物之間達到一種和諧的生態平衡關系。 五、知識回顧魚菜共生開源系統—系統的反饋與優化了解開源文化——參與開源社區魚菜共生開源與開源文化恰當運用控制器——探索輸入輸出功能模塊創客文化創客與開源硬件搭建魚菜共生開源系統——把反饋引入控制系統過程與控制——系統中的反饋機制材料準備項目準備——用流程圖表示控制實現的過程編程實現項目制作——實現控制邏輯魚菜共生小實驗——從數據提煉知識與觀點記錄魚菜共生分析實驗數據六、過程與收獲1.魚菜共生系統的搭建，提升了自身的實驗技術。2.實驗過程中數據的記錄對于后期的實驗分析十分重要。3.魚菜共生的實驗能夠提高資源利用效率。4.提升了參與者對生態和可持續發展的認識。成果與交流各小組成員將本組完成的魚菜共生作品和實驗報告分發給同學，介紹小組實驗設計的思路、實驗過程以及實驗結果，共享成果。在學習“魚菜共生小實驗—從數據提煉知識與觀點”中，我了解到魚菜共生實驗是一種結合水產養殖和植物種植的農業模式，通過建立閉環生態系統，達到資源高效利用的目的。在這個過程中，我學習了關于水產養殖和植物種植的知識。同時，在學習分析數據提出觀點的過程中也提升了我的口語表達能力和概括能力。魚菜共生實驗不僅能提高資源利用效率，還能推動環保和可持續農業的發展，具有廣泛的應用前景和社會價值。七、自評與他評評價內容自我評價教師評價1.項目的完成度☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆2.分工協作的合理性☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆3.演講展示的表現能力☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆4.解決問題的綜合能力☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 了解實驗數據并學習設計實驗。完成魚菜共生實驗設計的課堂活動題。學習實驗數據的分析。完成課堂練習。進行課外知識拓展。進行知識回顧。進行知識的總結成果與交流。完成自評與他評。 初步學習數據的收集與做實驗，鍛煉學生的學習能力和觀察能力。通過課堂活動問題，培養學生思考能力和學習能力。培養學生總結能力和觀察能力。在課堂練習中強化所學知識內容。拓寬學生的知識面。鞏固學生所學知識，加深所學內容。將本課學習情況進行總結探討。學生通過自評，能夠深入反思自己的學習過程、行為表現和成果，更加清楚地了解自己的優勢和不足。
課堂小結 魚菜共生小實驗—從數據提煉知識與觀點1、引入新知內容2、進行實驗并記錄魚菜共生數據3、學習分析實驗數據4、完成課題練習5、進行相關知識拓展 總結回顧 對本節課內容進行總結概括。
課后作業 總結魚菜共生系統的現實意義。學完本節課，了解實驗數據的分析對獲得實驗結果的重要性。 布置作業 拓展學生的學習能力
課堂板書 觀看板書 強調教學重點內容。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世紀教育網(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑