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经典STEM课例分享——《植物的立体种植技术》

来源：爱乐趣网时间：2020年11月11日 11:09

原标题：经典STEM课例分享——《植物的立体种植技术》

《植物的立体种植技术》案例介绍

《植物的立体种植技术》单元，学生们将会以团队合作的形式，完成一个农业工程设计挑战，在实践中学习工程设计以及工程设计流程。总课时： 8-10课时，课程类别：农业工程，课程性质：课外项目，适用年级：6－8年级。

主要教学活动及课时分配

那么，这套课程是如何体现其教育价值的呢？

让我们从知识探索、能力提升、态度形成三个角度逐一进行分析。

首先从知识角度看，学生将进行以下工程内容的探索：

探索技术的定义

许多人都想不到，工程师就是设计技术的人。而且，说起技术，许多人可能只会想到电器。活动将告诉学生们，技术是由人类创造的、用以解决问题的任何东西。本课所探讨的垂直农场也是一种技术。

学习垂直农场的概念

垂直农场，也被称为“农场摩天楼”，是将农场建在多层建筑或摩天大楼里。纵向建造农场，意味着给定空间中将有更多土地种植农作物。

本单元中，学生们将为一个海滨的绿色小镇设计一个垂直农场模型。绿色小镇的食物生产受到土地限制，正寻求解决之道。学生们的设计作品是潜在的解决方案。“垂直农场”这一概念较为新颖，学生们可借助探索垂直农场这一机会，去想象能给未来生活带来什么。

熟悉农业工程学

农业工程学是利用科学与技术来种植植物，为人类提供赖以生存的食物及其他产品。本单元中，学生将了解到植物生存需要满足许多条件（耕地、灌溉、光照），工程师设计垂直农场的系统时，必须考虑植物的需求来设计。

除了对工程知识的探索，引发孩子们对工程领域的好奇心，这套课程是否聚焦孩子关键能力的形成？答案是肯定的。《工程设计无处不在》从现实生活中的具体问题出发，引导孩子运用科学的思维方式来解决问题。

运用科学的思维方式与流程来解决问题

EE所运用的工程设计流程（Engineering Design Process）共有八个步骤（定义、调研、构想、计划、创建、测试、改进、沟通）。EDP是每个单元的核心，这套方法能指导学生完成工程设计挑战。

比如，在《植物的立体种植技术》活动2“设计灌溉系统”中，学生将探究水泵的操作方法。水泵的末端举得过高，会发生什么？水泵的中段举高，末端放低，又会发生什么？之后学生将以此为基础，进一步构想、计划，其结论将用来支持他们更加科学合理地为垂直农场设计灌溉系统。

工程设计流程不仅能帮助孩子们解决工程设计问题，还可用于生活中遇到的其他领域的问题。一旦他们习惯了以这样科学的思维方法来思考问题、解决问题，就可能将这项能力举一反三，迁移到生活中的其它问题上去使用。进入21世纪以来，国际上开始掀起“核心素养”的教育思潮。问题解决能力是形成“21世纪型能力”的核心要素之一。聚焦关键能力的形成，将使孩子们受益一生。

那么在教学中，这套课程又能带给孩子怎样的工程学学习体验呢？

比如，当各小组将搭建的农场模型组装起来，成为“立体农场”后，新的问题接踵而来。在应对挑战，不断尝试新点子改进设计的过程中，孩子们将从失败中学习，培养坚持不懈的品格，并逐步意识到自己拥有设计并改进技术的潜能；整个活动中，大部分时间，学生都需要建立自己的想法、表达看法，他们将意识到，工程师们分享知识是很有价值的；课程还鼓励学生在工程设计的过程中互帮互助。

因此，我们可以看出，《工程设计无处不在》能给孩子带来极佳的工程学习体验：

• 所参与的活动有趣、令人兴奋，活动内容与学生生活息息相关

• 能在开放、有多种解决方案的设计挑战中找到自己的解决方案

• 有机会成功完成工程设计挑战，建立自信

• 能与他人沟通、配合，创造性地、积极地解决问题

在这样的工程体验下，能引导孩子不断求真，反躬自问的态度；对自身的潜能充满自信；建立起尊重他人，乐于沟通的情感意识。

华东师范大学终身教授,华东师大课程与教学研究所名誉所长钟启泉教授在《教育的挑战》一书中指出：所谓“学习”，从表面上看，是学生汲取应当习得的各门学科的知识内容的过程。但重要的是，通过具体的学习活动让学生掌握种种知识的同时，还得丰富他们的种种体验，提高他们深层的认识能力，改变他们的认识态度。掌握知识、提高能力、形成态度——这三者的统一实现，才称得上“学习”。

在课程实施的过程中，教师同样也是受益者。课程能提高教师教授工程学及技术的能力，为教师开展 STEM教学提供新的理念，带去思考与启发。从这点上来看，《工程设计无处不在》（Engineering Everywhere）不仅对学生有益，对教师而言亦是一套值得学习研究的经典 STEM课例。

本文案例《植物的立体种植技术》来自《工程设计无处不在》(Engineering Everywhere)，这是由波士顿科学博物馆开发的以工程设计为特色的课外STEM项目。项目的主题丰富有趣，涉及立体种植技术（农业工程）、设计安全头盔（生物医学工程）、设计可降解塑料（化学工程）、设计隔热房屋（绿色工程）、设计遥感装置（遥感工程）等12个主题。课程旨在通过有趣的学习体验，让学生对于自身的工程设计能力有积极的认识，通过设计实践，培养学生解决问题的能力、批判性思考的能力、博采众长的能力。

《工程设计无处不在》(Engineering Everywhere)中国区由mangosteems曼菓教育全权代理，如对课程有兴趣可以联系mangosteems曼菓教育进行咨询哦！

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