陈素平名师工作室
编者按
疫情之下，如何利用有限的线上学习时间提高学生“主动持续学习”的能力，挖掘学生无限的潜能？进行怎样的学习设计引导学生将当下的读书与做事（项目）、做人（素养）建立联系，提升学生的核心素养？陈素平教科研名师工作室开展了疫情期间项目化学习的积极探索。
这一期为大家推出的是《无土栽培》。该项目以封城居家为切入点，以求助信的形式提出了驱动性问题：在这段“艰难”的抗疫期间，我们如何才能随时吃到新鲜的蔬菜呢？孩子们在原有认知的基础上展开学习，通过了解植物生存所需的条件、蔬菜保鲜、无土栽培技术等的认识，根据家庭实际，设计和制作家庭版无土栽培装置。
该项目被评为温州市“抗疫情”项目学习案例评比小学组三等奖。作者吴一锚、潘良晓，其中吴一锚系陈素平名师工作室第三届学员。下面就让我们一起来看看孩子们是如何为家庭提新鲜蔬菜供给的吧！
另外，本工作室也希望通过这些“抗疫情”项目案例的展示提醒大家：疫情尚未结束，我们仍需保持警惕，勤洗手、出门戴口罩，保护好自己也保护好他人。
01
本项目由 2020 年春节期间爆发新型冠状病毒疫情，为控制病毒在人群中的蔓延保护人民群众身体健康，政府实施了封城政策。在此期间，一些地区的人们生活受到了极大的影响，如因为附近菜市场的关闭无法获得新鲜的食物，特别是新鲜蔬菜。
为提升本项目活动中学生的参与度，本项目活动将以此“时事”为背景，引领学生基于自身亲身经历，开展调查分析并以此为基础提出了利用无土栽培居家培植新鲜蔬菜的主题。
02
研究目标
本项目中，学生将借助网络以小组为单位开展团队协作，在调查分析、撰写报告、基于科学原理设计制作装置等活动中培养了学生的批判性思维、问题解决能力以及工程创意写作能力，从而达到了提升学生科学素养的目的。具体学科目标如下：
科学
认识到植物的生长基本条件是阳光、水分和适宜的温度；若要健康成长还需要有氮磷钾等微量元素。
技术
（1）学会根据植物生长的需要配置营养液。
（2）学会根据植物生长需要设计无土栽培装置。
工程
（1）掌握根据植物的生长需要以及利用身边的材料配置营养液，制作无土栽培装置。
（2）形成“明确问题——提出可行的解决方案——选择解决方案——选择合适的材料——制作模型——测试模型——改进设计——撰写说明书”的工程设计思维。
（1）学会在设计过程中考虑产品的整体美观性。
（2）学会利用身边的材料、工具对产品进行美化。
数学
（1）学会使用比例尺来辅助设计，提高设计的精确性。
（2）学会根据比例，配置一定质量的营养液。
03
项目实施
项目准备
教学资源
新冠疫情发生以及政府封城应对的视频、植物生长所需条件的文字与图片资料、无土栽培图文资料、学习评价表等。
教学材料
矿泉水瓶，水、香菇菜种子、海绵（或者棉花）、一次性杯子、剪刀、小刀、PVC管等。
项目流程
本项目实施过程主要分为提出问题、准备阶段、阐述制作、拓展延伸 5 个环节（见下图）。
实施过程
本项目具体实施过程如下：
提出问题
创设情境，引发驱动性问题
（1）在本环节的一开始，教师以视频、图片的形式出示有关新冠病毒疫情的新闻、视频并提问学生在这段时间有什么“感受”从而引发学生的共鸣。
（2）出示一封求助信息：
在学生交流自己这段特殊经历的基础上，教师出示一则求助信息：
近期，由于新冠疫情的影响，很多人员密集场所被暂停营业，比如我家附近的小菜场被取消了。造成我家隔好几天都要去很远的菜场一次性采购很多食物，造成其中部分新鲜蔬菜无法长时间保存。在这段“艰难”的抗疫我们如何才能随时吃到新鲜的蔬菜呢？
基于头脑风暴，聚焦问题
对于蔬菜无法存放很久这一熟悉、普遍的现象，每个孩子都有自己的的想法，因此在老师的引领下围绕以下几个主题开展“头脑风暴”：
交流主题 1：在这特殊时期，如何才能随时吃到新鲜的蔬菜？
交流主题 2：哪种方法保存蔬菜的时间为最长？
交流主题 3：若无法长时间保存新鲜蔬菜，我们该怎么办？
通过以上三个有层次性主题的研讨，引领学生认识到在日常生活中我们的蔬菜难以长 时间保存即使采用特殊的方法，也仅能保存 10 天以内否则会出现各种各样的问题。从而自然而然的形成了驱动型问题：“如何才能随时吃到新鲜的食物”。为接下来制作一个“无土栽培装置”做铺垫。
确定任务及评价标准
以小组为单位，选择合适的材料，设计、制作一个能在家中种植蔬菜（或将买过来的蔬菜暂时种植以保鲜）的装置。
本项目评价标准如下：
（1）外形：方便携带，美观。
（2）效果：保鲜效果明显（能保鲜 1 周以上）。
（3）成品依据设计图制作，并有使用说明。
以上任务具有“模糊”特点，没有为学生确定具体唯一性的目标，使每个小组的学生都能结合身边的材料、结合自己的特长和已有知识技能共同解决以上问题。
准备阶段
本环节的目标是为项目学习的开展做好知识准备与技能准备。
知识准备
该环节，教师引领学生先后通过研讨交流、调查分析等方法就”蔬菜无法长时间保存的原因”，“植物的生存需要”，“人们常用的蔬菜保鲜方法”等问题开展研究。具体实
施过程如下：
环节一：植物如何生存
（1）植物生存需要什么条件
教师引领学生回顾科学课所学：植物生长所需的基本条件是什么？若要茁壮成长，还需要什么？从而得出植物生存基本条件是：阳光、空气、水、适宜的温度；但吸收了土壤中的无机盐（主要为氮盐、磷盐、钾盐）后会茁壮成长。
（2）植物如何获得这些条件
教师出示常见植物的图片，引领认识植物的身体结构及作用：
环节二：新鲜蔬菜久放现象及原因分析
（1）实践观察
教师通过平台，给学生布置观察家中“蔬菜久放后会有什么变化”；并以照片文字结合的形式上传钉钉平台，分享发现。
教师基于学生的反馈信息概括：植物蔬菜久放后会出现：发黄、发黑、萎蔫、水渍化、部分腐烂等现象。
（2）认识原因
学生基于植物生存所需条件进行分析：
观点 1：蔬菜因为缺少水分而萎蔫；
观点 2：因为植物不在适宜的温度下发黑；
观点 3：细菌作用......
（3）教师补充介绍
长时间存放蔬菜会除出现以上情况外，还会出现很多我们肉眼看不到的现象，特别是：
食物中营养物质的流失（比如维生素）；蔬菜容易被细菌、微生物分解出现腐烂现象；食物中含有硝酸盐在微生物的作用下会产生亚硝酸盐，被人体使用后会影响人体健康......
环节三：借助KWL表整理信息
借助以上 KWL 表引领学生梳理当前的阶段性学习成果并确定接下来学习方向，从而引领学生自主确定学习目标，提升学生学习的主动性与参与度。
环节四：认识无土栽培
本环节活动主要基于学生对 KWL 的梳理而开展的，以引领学生认识无土栽培为目的。
本环节活动将先后引领学生沿着：为什么蔬菜在土壤中能茁壮成长——如何才能为蔬菜提供“舒适的环境”的脉络开展学习：
（1）土壤里有什么
新鲜蔬菜种植在土壤中的时候，可以茁壮成长；一旦被采摘后蔬菜会很快萎了，这是怎么回事，土壤中有什么？
学生发表自己的观点：水（绝大多数学生），肥料（少数学生）。
（2）实验活动：蒸发土壤浸出液
教师引领学生通过蒸发土壤浸出液，认识“无机盐”。
教师基于学生的观察结果介绍：
土壤中有水、空气、有机物和矿物质。矿质营养有：氮、磷、钾、钙、镁、铁、硫、锌、铜等，其中氮磷钾是几乎所有植物生长都所需要的，而其他矿物质不同植物的需求不同；而钢勺中的残留物就是矿质营养。
技能准备
认识无土栽培方法和培养液
本环节的目的在于引领学生认识无土栽培方法以及无土栽培的核心——培养液，分以下几部分：
（1）认识无土栽培技能
引入：在栽种植物时，使植物生长的主要是水和营养物质，在土壤中种植时人们会通过施肥来给植物提供养分。若要在我们家阳台上种植物，而不是种在土壤中那么我们用什么来解决为植物提供养分的问题呢？针对以上问题，学生们有多种想法如给植物注射营养液、将植物浸泡在营养液中......
在此背景下， 教师出示多种不同植物的相关照片，引领学生观察分析这些植物生活在哪里，它们如何获得矿物质？
带着这个问题，学生们利用互联网查阅相关信息并完成以下表格：
通过以上调查，学生们发现了我们平时所吃的各种蔬菜生活环境各不相同，对温度、水量、光照条件等存在很多的差异；因此无土栽培的方法也有差异。
教师介绍常见无土栽培方法：
学习配置培养液
基于以上的学习铺垫，学生们很快想到了通过配置与土壤浸出液中相似的溶液就可以使蔬菜生长。从而引发了如何配置植物营养液的活动：
无土栽培装置的设计
本环节主要是引领学生以小组为单位撰写无土栽培装置设计方案，如画出三视图以及需要用到什么材料。
设计图包括哪些内容
在此环节教学活动中，教师基于学生已有研究成果提问：“我们已经学会了蔬菜营养液的配置，接下来我们需要一个装置来装种蔬菜；如果我们想请爸爸妈妈帮忙、甚至请工厂里的工人帮忙制作，你们认为我们需要告诉他们哪些内容？”引领学生思考撰写无土栽培装置需要考虑哪些因素，为之后设计环节做铺垫。
针对以上问题，学生纷纷发表自己的想法，最终教师概括为以下几点：需要用到的材料清单，设计图纸（标明数量、以及规格）。
学习三视图
此环节主要引领学生学习设计无土栽培的重要技能——绘制“三视图”。三视图是一种非常重要的工程图，能完整地表达物体结构。因此本环节教学包括：认识三视图、模拟绘制三视图三部分。
（1）认识三视图：
三视图是一种很重要的工程图，能完整表达物体的结构；要确定物体的空间形状，常常包括三个投影。而且当我们用视线代替投影，将所看到的投影图形叫做视图；我们从六个角度去看会有六个不同的视图，但常用以下三个视图：
从物体的前面向后看得到的视图为正视图——反映物体前面的形状。
从物体的上面往下看得到的视图为俯视图——反映物体的上面形状
从物体的左边往右看得到的视图为左视图——能反映物体的左边形状。
三视图就是正视图、俯视图、侧视图的总称。
（2）学习绘制三视图：
该环节教师要求学生选择身边一个简单的物体（比如橡皮擦），学习制作该物体的三视图。为降低学生参与度，教师为学生设计如下记录单。
借助以上表格，在“疫情当道”的当下学生们在家中就可以利用身边的材料绘制物体的三视图；掌握三视图绘制技巧为接下来绘制无土栽培装置的三视图做铺垫。
借助KWL表梳理学习过程
借助以上 KWL 表引领学生梳理当前技能学习阶段性成果，即已经学习了什么，还有什么疑惑或尚未解决的问题。对于教师而言，通过对学生反馈的分析，教师可以针对性对重要但学生掌握不佳的地方进行强加或重新讲解以期达到最佳效果。同时也将极大促进学生的参与深度与广度。
阐述制作环节
通过以上的知识准备学生对于无土栽培已有较深的认识，此时学生也早想动手开展无土栽培活动；因而教师得以自然的引领学生有效参与以下两项活动。
调查营养液
该环节活动是基于“平时家中常吃的蔬菜都有哪些”讨论而开展项目活动任务：制作其中某一种蔬菜的营养液。
在此活动中，教师通过学生的汇报，统计出几种我们经常食用的蔬菜，如花菜、盘菜、香菇菜、青菜、球菜、萝卜、西红柿、茄子、西兰花、金针菇等。接着教师引领学生以小组为单位选择一种蔬菜，通过查阅资料获得该种蔬菜的营养液配方。
研制无土栽培装置
本环节的目的是每个小组针对自己所选定的蔬菜制定无土栽培装置设计方案，发展学生创新能力、学习能力和工程实施能力。本环节的实施流程如下图所示：
（1）分析蔬菜形态与生长需求
为引领学生有效参与本环节活动，教师要求学生借助以下表格就某一种蔬菜的形态和生长需求进行细致分析：
借助以上表格，学生利用互联网调查了多种不同的蔬菜，了解我们经常食用的蔬菜特点，为接下来针对性的设计无土栽培装置做铺垫。
（2）设计无土栽培装置
无土栽培装置的设计与制作是整个无土栽培活动的整合；在设计与制作活动中，学生必须基于蔬菜的种类，蔬菜的生长阶段以及相应的需求进行针对性的设计；可见本环节的设计成果成为学生之前学习成果的综合体现。本环节活动分：展示评价量规、设计、制作两部分。
环节一：展示评价量规
为了让学生在接下来的活动中更有目的性，更有所侧重，教师将“无土栽培装置设计评价量规”（见下图）前置，即让学生先了解评价标准。这些标准是让学生明确设计的重要指标，有了以上的限制条件学生的设计与制作活动才更有指向性，更能促进学生对其作品开展反思并改进。
环节二：设计模型
分析评价标准后，教师引导学生基于准备阶段的学习围绕“不同生长阶段的植物生长需求一样吗”、“无土栽培装置应该具有哪些功能”、“你们要为什么蔬菜制作哪种类型的无土栽培装置”开展研讨。接着引领学生以小组为单位讨论“你们的无土栽培装置应该具有哪些功能？这些功能又需要怎样的结构来实现？”最终填写在下表中：
基于以上的分析，研讨，教师给学生与学生充足的时间以小组为单位以图文结合的方式制定无土栽培装置设计方案。
在此设计环节，教师没有为学生提供任何材料以免限制学生的思维，并鼓励学生用身 边的材料如水桶、矿泉水瓶、保鲜膜、PVC 管、棉花、纸等材料物品制作无土栽培装置，从而尽量将装置的成本降低。
环节三：制作无土栽培装置及阶段性展示
本环节活动基于之前的设计利用身边的材料制作无土栽培装置，即学生须基于自己对于种植对象（某一蔬菜）的已有认识根据蔬菜身体结构特征、生长需求而选择身边恰当的材料制作幼苗期、成长期的无土栽培装置。由于疫情原因，学生须在家中和父母一起合作完成；因此为实现有效的监督与指导教师要求学生及时将制作过程以图片形式发送到钉钉平台以便教师及时反馈以提升学生的成功率。
当学生完成自己的作品后，教师通过对学生上传装置图片、设计方案及相应使用说明的分析对每个作品进行点评，并选出优秀作品。
测评与撰写产品说明书
本环节活动包括两个环节，即测评与产品说明书撰写。
环节一：产品测评环节是在学生完成产品制作后，通过几个关键性的问题引领学生
对自己的“产品”开展反思性的测评：
问题一：你制作的无土栽培装置是为了种植___________。
问题二：无土栽培装置是如何为植物提供生长所需要的营养液？
问题三：无土栽培装置如何防止植物的根烂掉？
问题四：无土栽培装置坚固程度和承受重量的能力如何？
问题五：你制作的装置还有什么功能，效果如何？
以上问题是评价无土栽培装置的重要标准，通过对以上关键性问题的反思学生们会发现自己作品的不足（值得改进之处）。为引领学生有方向性的思考，教师为学生准备下表。
从“替换”、“结合”、“调整”、“去除”四个方面进行思考改进策略。
环节二：撰写产品说明书
本环节并非一开始就教学生产品说明书的撰写方法，而是先要求学生根据自己对说明书的认识撰写针对自己产品的说明书，并发送给老师。接着老师在空中课堂中通过展示比较同学们的说明书，引领发现同学们所撰写说明书的异同从而引发学生思考：“无土栽培装置说明书应该写哪些方面”。通过与学生一起研讨交流，最终确定说明书应图文结合，具体如下：
完
