生物七年级上册（2024）活动二 无土栽培一种植物教案设计

这是一份生物七年级上册（2024）活动二 无土栽培一种植物教案设计，共18页。教案主要包含了教学内容，设计理念，教学目标，教学重难点，教学准备，教学过程等内容，欢迎下载使用。

课题：《无土栽培一种植物》
科目：初中生物学
年级：七年级上册
版本：北师大版（2024）
一、教学内容
本次跨学科实践活动围绕“无土栽培一种植物”展开，学生将学习无土栽培的基本原理、方法和技术，选择一种适合无土栽培的植物进行栽培实践，并观察记录植物在无土栽培条件下的生长过程和变化。在活动过程中，涉及到生物学、化学、物理学等多个学科的知识，学生需要运用这些知识解决无土栽培中遇到的问题，如营养液的配制、植物生长环境的调控等。同时，还将培养学生的实践操作能力、观察能力、分析问题和解决问题的能力，以及团队合作精神和创新意识。
二、设计理念
1.实践探究为主导
强调学生的亲身实践和自主探究，通过实际操作无土栽培植物的过程，让学生深入理解无土栽培的原理和技术，培养学生的动手能力和实践技能。
2.跨学科融合
打破学科界限，整合生物学、化学、物理学等多学科知识，引导学生从不同学科角度思考和解决无土栽培中的问题，培养学生的跨学科思维和综合运用知识的能力。
3.合作学习
组织学生进行小组合作学习，共同完成无土栽培植物的任务，培养学生的团队合作精神和沟通交流能力，促进学生之间的相互学习和共同进步。
4.创新与拓展
鼓励学生在掌握基本无土栽培技术的基础上，进行创新和拓展，探索不同的栽培方式和植物品种，培养学生的创新意识和科学探究精神，激发学生对科学研究的兴趣。
三、教学目标
（一）知识与技能目标
1. 学生能够了解无土栽培的概念、原理和发展历史，知道常见的无土栽培类型。
2. 掌握无土栽培营养液的配制方法和技术，理解营养液中各种营养元素对植物生长的作用。
3. 学会选择适合无土栽培的植物品种，并掌握其无土栽培的基本方法和管理技术。
4. 能够运用观察、测量、记录等方法，对无土栽培植物的生长过程和变化进行观察和分析，并用图表、文字等方式表达观察结果。
（二）过程与方法目标
1. 通过查阅资料、实验探究、小组讨论等方式，培养学生获取信息、处理信息和解决问题的能力。
2. 经历无土栽培植物的实践过程，提高学生的动手操作能力和实践技能，培养学生的科学探究精神和严谨的科学态度。
3. 在小组合作学习中，培养学生的团队协作能力和沟通交流能力，学会与他人合作共同完成任务。
4. 通过对无土栽培植物生长数据的分析和总结，培养学生的数据分析能力和归纳总结能力，提高学生的科学思维水平。
（三）情感态度与价值观目标
1. 培养学生对科学技术的兴趣和热爱，激发学生探索科学奥秘的好奇心和求知欲。
2. 让学生体验无土栽培技术在农业生产中的应用和优势，增强学生对现代农业的认识和理解，培养学生的社会责任感和创新意识。
3. 在实践活动中，培养学生的耐心、细心和责任心，以及不怕困难、勇于尝试的精神品质。
4. 通过小组合作学习，培养学生的团队合作精神和集体荣誉感，让学生学会尊重他人、欣赏他人，提高学生的综合素质。
四、教学重难点
（一）教学重点
1. 无土栽培的原理和营养液的配制方法。
2. 适合无土栽培植物的选择和栽培技术要点。
3. 无土栽培植物生长过程的观察和记录方法。
（二）教学难点
1. 理解无土栽培中营养元素的平衡和植物对营养液的吸收机制。
2. 解决无土栽培过程中出现的如营养液酸碱度调节、植物病虫害防治等实际问题。
3. 培养学生的跨学科思维能力，引导学生运用多学科知识分析和解决无土栽培中的复杂问题。
五、教学准备
1.材料准备
无土栽培设备和器材：如栽培槽、栽培架、营养液循环系统、水泵、定时器、pH 计、电导率仪、温度计等（若条件有限，可简化设备，如使用简易塑料容器作为栽培容器）。
植物种子或幼苗：选择适合无土栽培的植物，如生菜、菠菜、草莓、绿萝等。
营养液原料：硝酸钙、硝酸钾、磷酸二氢钾、硫酸镁、硫酸亚铁、硼酸、硫酸锰、硫酸铜、硫酸锌、钼酸钠等化学试剂（可根据实际情况选择部分常用试剂）。
其他材料：珍珠岩、蛭石、岩棉等基质材料（可选），塑料薄膜、遮阳网、防虫网等，标签纸、笔、记录表格、相机等。
2.场地准备
选择学校的生物实验室、温室或教室的一角作为无土栽培的场地，确保场地有充足的光照和适宜的温度，便于学生进行操作和观察。
3.知识准备
教师提前了解无土栽培的相关知识和技术，准备好教学课件、视频资料和相关实验案例。
学生预习课本中关于植物生长需要的营养物质、植物的根吸收水分和无机盐等相关内容，查阅有关无土栽培的资料，了解无土栽培的基本原理和方法。
六、教学过程
（一）导入新课
1. 展示图片和视频
教师通过多媒体展示一些无土栽培的图片和视频，包括现代化的无土栽培温室、各种无土栽培植物的生长场景以及无土栽培在城市农业、家庭园艺中的应用等。
2. 提出问题，引发思考
同学们，你们见过这些没有土壤却能生长得很好的植物吗？知道它们是怎么生长的吗？
为什么植物可以在没有土壤的情况下生长呢？无土栽培有什么优点呢？
你们想不想自己尝试无土栽培一种植物呢？
3. 引出课题
今天，我们就一起来探索无土栽培的奥秘，学习如何无土栽培一种植物。在这个过程中，我们将运用到多个学科的知识，相信大家一定会有很多收获。
设计意图：通过展示生动的图片和视频，激发学生的学习兴趣和好奇心，让学生对无土栽培有一个直观的认识。提出问题引导学生思考，引发学生对无土栽培原理和技术的探究欲望，从而顺利引出课题。
（二）讲解无土栽培的原理和方法
1. 结合教材课文内容讲解无土栽培的原理
教师讲解植物生长需要的基本条件，包括水分、无机盐、空气、光照和适宜的温度等。强调土壤的主要作用是为植物提供水分和无机盐，并固定植物根系。
引出无土栽培的概念，即不用土壤，而用营养液或其他基质来栽培植物的方法。说明无土栽培是通过人为配制的营养液为植物提供生长所需的水分和养分，同时满足植物对空气、光照和温度等条件的需求。
利用示意图或动画演示植物根系在无土栽培环境中吸收营养液中水分和养分的过程，帮助学生理解无土栽培的原理。
2. 介绍无土栽培的方法和类型
水培法：教师讲解水培法的基本原理和特点，即将植物根系直接浸泡在营养液中，通过营养液的循环流动为植物提供养分和氧气。举例说明水培法的应用，如常见的水培生菜、绿萝等。
基质培法：介绍基质培法的原理和常用基质，如珍珠岩、蛭石、岩棉等。讲解基质的作用是固定植物根系，并保持一定的水分和透气性。以基质培草莓为例，说明基质培法的操作过程和注意事项。
气雾培法：简单介绍气雾培法的原理和特点，即通过将营养液雾化后喷洒在植物根系周围，为植物提供水分和养分。让学生了解气雾培法是一种较为先进的无土栽培技术，但操作相对复杂。
设计意图：系统地讲解无土栽培的原理和方法，让学生对无土栽培有一个全面的了解和认识，为后续的实践操作奠定基础。结合教材内容进行讲解，使学生更好地理解理论知识与实践操作的联系。
（三）无土栽培营养液的配制
1. 讲解营养液的组成成分
教师展示营养液配方表，向学生介绍营养液中主要包含的大量元素（氮、磷、钾、钙、镁、硫等）、微量元素（铁、锰、硼、锌、铜、钼等）以及其他辅助成分（如螯合剂、缓冲剂等）。
讲解各种营养元素对植物生长的作用，如氮元素是植物蛋白质和叶绿素的重要组成成分，磷元素有助于植物根系的生长和开花结果，钾元素能增强植物的抗逆性等。
2. 营养液的配制方法和步骤
计算所需药品量：根据营养液配方和栽培植物的数量，计算所需各种化学试剂的用量。教师以配制一定体积的通用型营养液为例，进行详细的计算演示。
称量药品：指导学生使用天平准确称量所需的化学试剂。强调在称量过程中要注意药品的纯度和称量的准确性。
溶解药品：将称量好的化学试剂分别溶解在适量的蒸馏水中，搅拌均匀。提醒学生注意有些药品的溶解顺序和溶解方法，如硫酸亚铁需要在酸性条件下溶解，可先加入少量稀硫酸后再溶解。
混合营养液：将溶解好的各种溶液依次倒入一个大容器中，并用蒸馏水定容至所需体积。搅拌均匀后，得到配制好的营养液。
3. 营养液酸碱度的调节
教师介绍营养液酸碱度对植物生长的影响，大多数植物适宜在微酸性至中性的营养液环境中生长。
讲解使用 pH 计测量营养液酸碱度的方法，并示范如何通过添加稀酸（如硫酸、盐酸）或稀碱（如氢氧化钠、氢氧化钾）来调节营养液的 pH 值至适宜范围。
学生分组进行营养液酸碱度的测量和调节练习，教师巡视指导，确保学生操作正确。
设计意图：让学生了解无土栽培营养液的组成和配制方法，掌握基本的化学实验操作技能，如药品的称量、溶解和溶液的混合等。通过调节营养液酸碱度的实践操作，培养学生的实验操作能力和解决实际问题的能力。
（四）选择植物和准备栽培设备
1. 适合无土栽培植物的选择
教师介绍一些常见适合无土栽培的植物品种，如叶菜类（生菜、菠菜、空心菜等）、果菜类（草莓、番茄、黄瓜等）、花卉类（绿萝、吊兰、蝴蝶兰等），并分析它们的特点和无土栽培的适应性。
组织学生分组讨论，根据实际情况（如栽培场地条件、季节、个人兴趣等）选择一种适合无土栽培的植物。
各小组汇报选择的植物品种及原因，教师进行点评和指导。
2. 准备栽培设备和材料
教师介绍无土栽培所需的基本设备和材料，如栽培容器（塑料盆、泡沫箱、栽培槽等）、基质（若选择基质培）、营养液循环系统（水泵、管道、喷头等）、固定植物的材料（如海绵、定植篮等）。
学生根据选择的植物和栽培方式，领取相应的栽培设备和材料，并进行检查和清洗，确保设备和材料的干净和完好。
设计意图：引导学生根据实际情况选择适合的植物进行无土栽培，培养学生的分析和决策能力。让学生熟悉无土栽培设备和材料的准备工作，提高学生的实践操作能力和组织能力。
（五）植物的无土栽培操作
1. 植物的处理
对于种子繁殖的植物，如生菜、菠菜等，教师指导学生进行种子的浸种、催芽处理。讲解浸种的目的是促进种子吸水萌发，催芽的方法和注意事项，如保持适宜的温度和湿度。
对于幼苗或扦插繁殖的植物，如草莓、绿萝等，教师示范如何对植物进行适当的修剪和整理，去除病叶、黄叶和过长的根系，以提高植物的成活率和生长势。
2. 定植
水培法定植：如果选择水培法，教师向学生示范将处理好的植物幼苗或插条固定在定植篮中，然后将定植篮放入装有营养液的栽培容器中，使植物根系浸泡在营养液中。注意调整定植篮的位置，确保植物根系能够充分接触营养液，同时要保持植株的稳定性。
基质培法定植：若采用基质培法，教师指导学生先在栽培容器底部铺上一层基质（如珍珠岩或蛭石），然后将植物幼苗或插条种植在基质中，轻轻压实基质，使植物根系与基质充分接触。种植后，浇适量的营养液，保持基质湿润。
3. 安装和调试栽培设备（如营养液循环系统）
教师讲解营养液循环系统的组成和工作原理，包括水泵的作用、管道的连接方式和喷头的分布等。
学生在教师的指导下，安装营养液循环系统，连接水泵、管道和喷头，并进行调试。确保营养液能够正常循环流动，为植物提供充足的养分和氧气。
4. 标记与记录
各小组在自己栽培的植物上做好标记，注明植物品种、栽培日期和小组名称。
学生开始填写第一次观察记录表格，记录植物的初始状态（如植株高度、叶片数量、根系情况等）、栽培环境条件（如温度、光照、营养液酸碱度等）和操作过程中的注意事项。
设计意图：让学生亲自动手进行植物的无土栽培操作，体验实践过程，提高学生的动手能力和实践技能。在操作过程中，教师的巡视指导可以及时帮助学生解决问题，确保操作的正确性和安全性。标记与记录环节培养学生的观察习惯和科学记录的能力。
（六）无土栽培植物的管理与观察
1. 讲解植物生长过程中的管理要点
营养液管理：教师讲解营养液的补充和更换方法，根据植物的生长阶段和营养液的消耗情况，定期补充营养液中的水分和养分。同时，提醒学生注意观察营养液的颜色、透明度和酸碱度变化，如发现营养液变质或酸碱度不适宜，应及时更换营养液。
光照管理：介绍植物对光照的需求特点，不同植物在不同生长阶段对光照强度和光照时间的要求有所不同。指导学生根据栽培植物的习性，合理调整光照条件，如利用遮阳网调节光照强度，通过定时器控制光照时间等。
温度管理：讲解温度对植物生长的影响，适宜的温度范围是植物正常生长的重要条件。让学生了解如何通过通风、保温等措施调节栽培环境的温度，如在夏季高温时，可通过通风、喷水降温；在冬季低温时，可采取保温措施，如使用加热设备或覆盖保温材料。
病虫害防治：介绍无土栽培中常见的病虫害类型和防治方法，强调预防为主的原则。指导学生保持栽培环境的清洁卫生，定期对栽培设备和植物进行消毒，如使用紫外线灯照射、高锰酸钾溶液消毒等。同时，鼓励学生观察植物的生长状态，及时发现病虫害的迹象，如叶片发黄、枯萎、有虫斑等，采取相应的防治措施，如生物防治（使用天敌、昆虫性信息素等）、物理防治（黄板诱虫、防虫网隔离等）或化学防治（使用低毒、环保的农药，但要注意使用浓度和安全间隔期）。
2. 观察方法和内容指导
教师向学生详细介绍在植物生长过程中需要观察的内容，包括植物的生长形态（如植株高度、茎的粗细、叶片的大小、形状、颜色和数量等）、根系的生长情况（如根系的长度、颜色、分布和活力等）、开花结果情况（如有花植物的花芽分化、开花时间、花朵数量和颜色、果实的发育和成熟等）以及植物的整体健康状况（如是否有病虫害发生、叶片是否有异常表现等）。
指导学生使用观察工具，如直尺、卷尺、放大镜等，对植物的生长指标进行测量和观察。并要求学生定期拍摄植物的生长照片，作为观察记录的补充资料。
强调观察的时间和频率，学生应每天或每周定期对植物进行观察，记录观察时间和当时的环境条件（如温度、光照、湿度等）。同时，鼓励学生在观察过程中发现问题并及时思考和讨论，如植物生长缓慢、叶片发黄等可能的原因是什么，并尝试提出解决问题的方法。
设计意图：让学生了解无土栽培植物生长过程中的管理要点，掌握基本的栽培管理技术，培养学生的责任心和细心观察的习惯。明确观察内容和方法，提高学生观察的针对性和有效性，为后续的数据分析和总结提供可靠的依据。
（七）小组讨论与交流
1. 组织小组讨论
在每次观察后，组织学生进行小组讨论。讨论的内容包括本周植物的生长情况、观察过程中发现的问题、采取的解决措施以及对下周栽培管理的计划和建议等。
2. 小组汇报与交流
每个小组推选一名代表，向全班汇报本小组的讨论结果。其他小组的同学可以进行提问和补充，共同交流在无土栽培过程中的经验和体会。
3. 教师总结与指导
教师认真听取各小组的汇报，对学生在讨论中提出的问题进行总结和解答。对学生在实践过程中表现出的优点给予肯定和表扬，同时指出存在的不足之处，并提出改进的建议和方法。鼓励学生在后续的实践活动中继续探索和创新，不断提高自己的实践能力和科学素养。例如，对于学生在营养液管理中遇到的酸碱度调节问题，教师可以进一步讲解酸碱度对植物营养吸收的影响机制，并分享一些实际操作中的经验技巧。
（八）跨学科知识应用与拓展
1. 物理学知识应用
教师提出问题：在无土栽培中，营养液的循环流动需要依靠水泵来实现，那么水泵的工作原理是什么呢？这涉及到哪些物理学知识？
引导学生思考并讨论水泵的工作原理，如利用电机带动叶轮旋转，产生离心力使液体获得能量从而实现液体的输送。涉及到的物理学知识包括能量转化（电能转化为机械能）、流体力学（液体的压力、流速等）等。
让学生通过实际观察水泵的工作过程，进一步理解物理学知识在无土栽培设备中的应用。同时，鼓励学生思考如何优化营养液循环系统，提高其效率，如调整管道的布局、选择合适的水泵功率等，培养学生运用物理学知识解决实际问题的能力。
2. 化学知识拓展
教师介绍在无土栽培营养液中，营养元素的存在形式和化学反应对植物吸收养分有重要影响。例如，营养液中的铁元素通常以螯合态存在，这是为什么呢？
引导学生思考并讨论化学中的螯合作用原理，以及其在防止营养元素沉淀、提高植物对养分吸收利用率方面的重要性。同时，让学生了解营养液酸碱度对营养元素有效性的影响，如在酸性条件下，某些营养元素更容易被植物吸收。
鼓励学生在课后进行一些简单的化学实验，如探究不同酸碱度营养液中营养元素的稳定性，进一步加深对化学知识在无土栽培中应用的理解。
3. 拓展思考
教师提出问题：无土栽培技术在未来农业发展中具有广阔的应用前景，除了我们在课堂上进行的小规模无土栽培实践，你认为无土栽培技术还可以在哪些领域得到更广泛的应用呢？
组织学生分组讨论无土栽培技术在城市农业、太空农业、沙漠农业等领域的应用可能性和优势，以及可能面临的挑战和解决方案。引导学生关注农业科技的前沿动态，培养学生的创新思维和对未来农业发展的想象力。
设计意图：将物理学、化学等跨学科知识与无土栽培实践相结合，让学生认识到不同学科知识之间的相互联系和应用。通过跨学科知识的应用与拓展，培养学生运用综合知识解决实际问题的能力，拓宽学生的视野，激发学生对科学研究的兴趣和热情。同时，引导学生对无土栽培技术的未来发展进行思考，培养学生的创新意识和前瞻性思维。
（九）总结与评价（5 分钟）
1. 总结
教师与学生一起回顾整个实践活动的过程，包括无土栽培的原理、方法、营养液的配制、植物的栽培管理、观察记录以及跨学科知识的应用等。
强调在实践活动中，同学们通过亲自动手操作，不仅学到了无土栽培的技术和知识，还锻炼了自己的实践能力、观察能力、分析问题和解决问题的能力，以及团队协作精神。同时，也让同学们感受到了科学技术在农业生产中的应用和创新，对现代农业有了更深入的认识。
2. 评价
学生自我评价：学生根据自己在实践活动中的表现，从参与度、合作能力、操作技能、观察记录能力、问题解决能力等方面进行自我评价，填写自我评价表。例如，学生可以评价自己在小组讨论中的积极程度、在无土栽培操作中的熟练程度、对植物生长变化的观察是否细致等。
小组评价：各小组对本组成员在实践活动中的表现进行评价，重点评价成员在小组合作中的贡献、任务完成情况等。小组评价结果填写在小组评价表中。例如，小组可以评价某个成员在营养液配制过程中的认真负责程度、在植物管理中提出的有效建议等。
教师评价：教师根据学生在整个实践活动中的综合表现，包括课堂表现、实践操作、观察记录、小组合作、问题解决等方面，对每个学生进行评价。教师评价注重对学生的鼓励和肯定，同时也指出学生存在的不足之处，为学生今后的学习和发展提供建议。例如，教师可以表扬学生在跨学科知识应用中的创新思维，同时也指出在实验操作中需要注意的规范问题。
设计意图：通过总结，帮助学生梳理和巩固所学知识和技能，让学生对整个实践活动有一个全面、系统的认识。评价环节采用多元化的评价方式，全面、客观地评价学生的学习成果和综合素质，注重对学生的过程性评价和发展性评价，激励学生不断进步。同时，通过评价反馈，学生可以了解自己的优点和不足，从而在今后的学习中加以改进和提高。
【教学反思】
在本次教学活动结束后，对整个教学过程进行深入反思是十分必要的，以下是一些可能的反思要点：
教学目标达成情况：观察学生在实践活动中的表现以及他们提交的观察报告、小论文等成果，评估学生是否在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面达到了预期的教学目标。例如，学生是否真正理解了无土栽培的原理和方法，能否熟练配制营养液和进行植物栽培管理，是否在跨学科知识应用和问题解决方面有所提高，以及是否对科学技术产生了更浓厚的兴趣和责任感等。
教学方法有效性：思考所采用的教学方法，如讲解、演示、实验操作、小组讨论、自主探究等是否能够激发学生的学习兴趣和主动性，是否有利于学生对知识的理解和掌握，以及是否促进了学生能力的培养。例如，在无土栽培操作环节，学生的动手能力是否得到了充分锻炼；小组讨论是否能够有效地促进学生之间的思维碰撞和合作学习；跨学科知识的拓展是否让学生感受到了知识的综合性和实用性等。对于效果良好的教学方法，在今后的教学中可以继续优化和推广；对于存在问题的教学方法，需要分析原因并寻找改进的策略。
学生表现与问题：关注学生在整个实践活动中的表现，包括学生的学习态度、参与度、团队合作能力、创新思维等方面。同时，注意发现学生在学习过程中遇到的困难和问题，如对某些学科知识的理解困难、在实验操作中的失误、小组合作中的矛盾等。针对学生的问题，思考如何在今后的教学中提供更有针对性的指导和帮助，例如，可以开展个别辅导、组织专题讲座或增加相关的实践练习等，以促进学生的全面发展。
教学资源利用：评估教学资源的准备和利用情况，如教材、多媒体资料、实验器材、场地等是否满足教学需求，是否得到了充分合理的利用。思考是否还可以开发和利用其他更丰富的教学资源来增强教学效果，如邀请农业专家进行讲座、组织学生参观无土栽培基地等。此外，还需要关注教学资源的更新和维护，确保其与教学内容和时代发展相适应。
教学改进措施：根据教学目标的达成情况、教学方法的有效性、学生的表现与问题以及教学资源的利用情况，提出具体的教学改进措施。例如，在下次教学中，可以增加一些与实际生活联系更紧密的案例和实践项目，让学生更好地理解无土栽培技术的应用价值；在教学过程中，可以加强对学生实验操作的规范指导和监督，提高学生的实验技能和安全意识；在评价方式上，可以进一步完善多元化评价体系，更加注重对学生过程性表现和创新能力的评价等。
通过教学反思，不断总结经验教训，能够提高教师的教学水平和专业素养，为今后更好地开展教学活动提供有力的支持，使学生在无土栽培的学习中获得更丰富的知识和更全面的能力培养。