北师大版初中生物七上第3单元基于真实情境的跨学科实践实验教学研究以《改造校园天台绿化》为例

基于真实情境的跨学科实践实验教学研究

以《改造校园天台绿化》为例

实验设计依据1目录2教学目标、重难点及方法3教学内容及过程4教学反思与评价实验设计依据11.实验设计依据跨学科实践依据1：课标分析（七）生物学与社会·跨学科实践概念9真实情境中的问题解决，通常需要综合运用科学、技术、工程学和数学等学科的概念、方法和思想,设计方案并付诸实施,以寻求科学问题的答案或制造相关产品。【内容要求】9.2植物栽培和动物饲养类跨学科实践活动:植物栽培和动物饲养可以综合运用多学科的知识和方法,考虑“结构与功能”“物质与能量”“因果关系”等跨学科概念,设计恰当的装置,以满足生物生长的需要。(1)探究栽培一种植物所需的物理和化学环境条件。根据植物生长发育所需的环境条件,选择适宜的土壤,在土壤中栽培一种植物(如番茄),定期浇水,适时施肥、松土。观察植物在生长发育过程中的变化，设计表格，记录和交流株高、叶片数量、叶片大小、开花结果的时间和数量等信息。育才校园的生态环境正值升级迭代中，美丽的校园却有一块老旧荒废的天台，亟需绿化改造。1.实验设计依据为跨学科实践实验教学提供了真实情景我校学生综合素养较强，积极渴望参与到校园改造项目中,学校拨款1万元经费支持。跨学科实践背景1：真实情境1.实验设计依据推进基于探究实践的科学教育，提升科学教育质量。实施启发式、探究式教学，提升作业设计水平，培养学生深度思维。探索项目式、跨学科学习，提升学生解决问题能力。落实科学及相关学科教学装备配置标准，加强实验室建设。探索利用人工智能、虚拟现实等技术手段改进和强化实验教学，为中小学生提供更加优质的科学教育，培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。跨学科实践背景2：政策分析1.实验设计依据（四）植物的生活概念4植物有自己的生命周期,可以制造有机物,直接或间接地为其他生物提供食物,参与生物圈中的水循环,并维持碳氧平衡。【学业要求】（2）运用植物光合作用、呼吸作用、蒸腾作用等方面的知识，解释生产生活中的相关现象。（4）设计单一变量的实验，探究关于植物生活的影响因素。教学策略建议：（1）引导学生通过观察、演示实验、探究实验等多种途径，探究和认识植物的光合作用、蒸腾作用等生理过程及其影响因素。（3）结合学生的生活经验,通过实例分析,引导学生关注植物生命活动的原理在生产生活中的实际应用。（4）结合当地的农业生产实践，设计简单的任务，指导学生运用植物生理过程的相关知识、跨学科知识等，尝试分析和解决实际问题。跨学科实践依据1：课标分析1.实验设计依据七上第三单元整合在大概念统领下，基于真实情景，运用单一变量实验，解决真实问题。跨学科实践依据2：教材分析1.实验设计依据通过数学知识用激光测距仪实验获取天台立地条件；地理学知识“立竿见影”实验、手表定位判断天台方位；化学知识用pH试纸、酸碱计获取土壤酸碱度；设计对照实验探究影响植物生长的环境因素。

根据实验结果和美学知识进行选种、搭配和分区栽种，依据生物学知识对植物进行科学养护与观察。生物与环境、地球自转、天气与气候、空间分布、植物的生活、造型表现系统与模型、结构与功能、因果、万物和而共生学科大概念跨学科概念哲学概念事实概念低阶

知识理解应用分析综合评鉴创新

高阶实验实践（探究单一变量环境因素对植物长势的影响）（根据实验结论完成天台绿化的改造）符合生产生活规律，辅助真实问题的解决跨学科实践依据3：学习进阶教学目标、重难点及方法21.教学重难点熟练运用单一变量原则设计对照实验。教学重点教学难点突破方法：用多种方法、多种装置启发学生，整合多学科知识。运用实验得出的结论，完成天台绿化改造。突破方法：教师提供多种学习支架，运用仪器检验项目完成效果。2.教学目标1.

设计对照实验探究环境因素对植物长势的影响，培养实验设计与实施的科学思维及探究实践素养。2.根据实验结论指导校园天台绿化改造，通过勘测、筛选、设计、栽种、监测等开展跨学科实践活动，发展学生核心素养，形成人与自然和谐共生的态度责任。教学内容及过程31.教学流程展示2.教学过程展示活动元1：实验探究改进1：验证实验探究实践活动元1：实验探究酸碱度温度光照强度二氧化碳水分小组代表汇报实验现象与结论探究不同环境因素对植物长势的影响2.教学过程展示活动元1：实验探究学生部分精彩片段展示2.教学过程展示活动元1：实验探究教师创新→学生创新2.教学过程展示活动元1：实验探究教师创新→学生创新一、方法创新:1、学生自主探究涂抹凡士林探究气孔开闭对光合作用的影响刻画锡箔纸制作光合作用绘画作品2、跨学科探究巧妙运用化学知识在垃圾袋上打出大小不同的孔洞控制光照强度2.教学过程展示活动元1：实验探究教师创新→学生创新一、方法创新:1、学生自主探究2、跨学科探究二、设备创新1、自制光照箱并完成迭代

led灯带控光2.教学过程展示活动元1：实验探究教师创新→学生创新一、方法创新:1、学生自主探究2、跨学科探究二、设备创新1、自制光照箱并完成迭代三、仪器创新酸碱计、光照计、二氧化碳和氧气传感器等pH试纸测土壤浸出液酸碱度土壤酸碱计插入土壤中获得准确数据光照计:9档光照强度梯度2.教学过程展示活动元1：实验探究教师创新→学生创新一、方法创新:1、学生自主探究2、跨学科探究二、设备创新1、自制光照箱并完成迭代三、仪器创新酸碱计、光照计、二氧化碳和氧气传感器等直观看见二氧化碳浓度变化直观看见光照箱内随着光合作用的进行，二氧化碳浓度降低，氧气浓度升高。2.教学过程展示活动元2：实践探究改进2：生物学学科融合活动元2：实践探索天台环境勘测筛选适宜植物设计绿化方案监测植物长势交流分享心得活动元1：实验探究指导完成天台绿化改造实验结论：光照强度、土壤水含量、CO2浓度对光合作用影响最为显著。2.教学过程展示测绘天台的平面图天台环境勘测

激光测距仪方位手表立竿见影法多功能探测计（土壤pH、温度、湿度，光照强度）活动元2：实践探究地理学知识影子指向与光源相反,太阳上升在东,则影子在西化学知识

改良偏酸性的土壤数学知识（计算坡度）引入小气候站获得风速、大气湿度、温度等信息（地理学知识）可栽种面积约为40-50平米；有斜坡。西北面光照较弱，东南面光照较强。水分充足、风速适中，温度适宜、土壤偏酸性。根据实验结论和勘测结果对植物进行分区种植。2.教学过程展示活动元2：实践探究结合园林园艺知识和美学感知（美术知识）进行方案设计2.教学过程展示活动元2：实践探究如何快速监测和预测植物长势？实验仪器更先进便携式光合作用测量仪优点：1、不用暗处理，节省时间；2、变静为动，直观看到光合作用过程；3、实验对象丰富，直观比较多种植物（乔、灌、草）的光合能力。4、实验内容丰富，10min内可同时得到植物的光合速率、蒸腾速率、叶绿素荧光参数、气孔导度、大气CO2浓度、光合有效辐射等。5、初高衔接，测得光合作用和二氧化碳饱和点。引入新设备：便携式光合仪2.教学过程展示活动元2：实践探究学生使用精彩片段2.教学过程展示活动元2：实践探究学生自主测得不同植物的光合参数植物的蒸腾速率和气孔导度会影响植物的光合速率。细叶芒可能不太适合种植在天台花园中。入侵能力极强的杂草2.教学过程展示活动元2：实践探究对天台花园的栽种方案需不断调整实验可以更好的辅助实践

多功能探测仪小气象站

led灯带控光自制光照箱二氧化碳传感器便携式光合作用仪3.教学成果展示活动元2：实践探究实验反思评价4教学亮点（一）跨学科实践：基于真实情景，运用多学