应对环境变化引起的问题

（注意：本课程包含 A 和 B 两个部分，它们对于完全达到教学标准都至关重要。如果时间有限，请根据学生的需要从这两部分中选取一些内容进行讲解。）

在本课程中，学生将设计并搭建一个解决方案，用它来解决由于在湿地建造建筑物而给特定动物带来的问题。“参与”部分列出了一些引导性问题，并提供了一些解决方案示例，方便您从中获取灵感。鼓励学生选择一种动物和一个问题，然后针对这个问题设计和搭建解决方案。

• 前期知识铺垫 - 应对环境变化引起的问题: 利用常备科学材料、共享信息、图片或视频以及定义来完成前期的知识铺垫。
  • 环境是围绕在植物或动物周围，并会对它们产生影响的所有生物和非生物的总和。
  • 湿地是一种土壤在一年中的部分或全部时间被淡水、盐水或两者的混合体所覆盖的环境。
  • 湿地中生活着各种各样的动物和植物。
  • 当人们在湿地上或湿地周围建造建筑物时，通常会抽干湿地中的积水，或者向其中填入大量的土壤。这会带来多种环境变化，从而对生活在那里的动植物造成影响。
  • 论述是针对某个问题提出一种解决方案，可以通过用证据和理由进行论证来为其提供支撑，阐述这个解决方案为什么能够将问题解决。证据可以是理由、事实和逻辑因果关系（填入土壤可能会导致鸟类用来筑巢的植物死亡；高楼可能会遮挡植物生长所需要的阳光）。
  • 关键词汇: 环境、湿地、论述、证据。
• 搭建和编程提示: 请查看学习单元中的建议。针对本课程的建议：
  • 利用 SPIKE App 应用程序“开始”菜单中的“电机”教程强化教学效果。
  • 利用 SPIKE App 应用程序“帮助”>“词语模块”菜单中的“电机”和“声音”部分提供更多支持。
  • 通过湿地探险课程向学生介绍湿地主题。
• 材料: 您也可以查找一些关于湿地的文字介绍、图像和/或视频，以用于课堂分享。搜索什么是湿地，访问致力于探究和保护环境的政府机构或私人组织的网站来了解相关信息。

A 部分（45 分钟

• 介绍故事的主人公和第一项挑战：苏菲得知人们要在她家附近的湿地上建一栋很高的建筑。她担心这会伤害到栖息在那里的鸟类和其他动物。

• 思考 — 引导学生围绕课程主题展开简短的讨论，期间可根据需要使用收集的资源和故事图片。

  • 什么是湿地？（又名“沼泽”；一种土壤在一年中的部分或全部时间被水所覆盖的环境；必要时可以展示相关的图片和视频。）
  • 湿地中生活着哪些植物？（高高挺立的草状植物，低矮的苔状植物，有时还会有灌木和乔木）
  • 湿地中生活着哪些动物？（当地湿地中的动物，可能包括：鸭子和其它水禽，海狸、麝鼠、短吻鳄、鳄鱼、青蛙、乌龟、蛇，以及各种各样的昆虫）
  • 在湿地中建造建筑物会带来哪些变化？这些变化会给植物和动物的生存带来哪些负面影响？（列出学生的想法，例如，为了铺设建筑用地需要排水或填入土壤，这可能会导致水位发生变化，地表变干，或者饮用水减少。水位和土壤厚度的变化还会破坏动物的食物来源、藏身之处或筑巢材料（参见鸟类筑巢地点的解决方案示例）。建筑物本身会遮挡阳光，因此会导致光照水平发生改变。）
  • 选择苏菲家附近湿地中的一种动物所面临的一个问题。思考如何来解决这个问题。

• 给每个小组分发一套 SPIKE^™ 科创基础套装和一台设备。

• 在学生搭建和编程的过程中，

  • 可以通过分享下面的示例来给他们提供协助，指出图片中显示的是一种鸟巢替代方案，能够帮助无法找到筑巢材料的鸟儿。让学生为他们选择的问题搭建一个解决方案模型。
  • 鼓励学生开展头脑风暴，讨论他们选择的问题，以及如何利用乐高^®组件展示他们的解决方案。

• 让学生：

  • 讨论他们选择的动物在湿地环境改变后会遇到什么问题，以及他们在解决这个问题时的设计思路。需要为动物提供哪些帮助？
  • 以视觉化方式（例如通过绘制草图）来探究他们的设计方案。
  • 开始搭建和编程，设计一个能够消除或缓解问题的解决方案，可以查看提供的基础模型和程序，从中获取搭建和编程灵感。

创意示例

• 将学生召集到一起分享彼此的成果和创意。 

• 让每个小组使用他们设计中的模型和草图来演示和解释：

  • 他们选择了什么问题，包括湿地可能会发生什么变化，以及这种变化会给他们的动物带来什么问题。
  • 他们的设计如何缓解湿地环境所发生的改变，以及动物因此而面临的问题。
  • 他们以当前的设计作为问题解决方案的理由。
  • 他们的程序做了什么工作。

• 引导学生分享进行中的工作，并鼓励他们从彼此的分享中获取灵感。

• 让学生保留部分完成的模型，以便在 B 部分继续使用，他们将以此为基础继续进行搭建、编程和解释。

B 部分（45 分钟

• 重复“A 部分 — 解释”中的步骤，让其他小组演示并解释他们的学习成果。

• 让学生：

  • （10 分钟）继续搭建和编程，加入从“解释”部分的分享活动中获取的灵感。例如，他们可以优化解决方案，使其能够帮到大小不同的动物（例如，小型鸟和大型鸟）。
  • （10 分钟） 用完成的模型来论述，他们的设计方案将如何在苏菲家附近的湿地投入建设之后帮助动物生存下来，并用理由和证据来支持他们的论述。

• （5 分钟）鼓励学生分享：

  • 帮助他们完成挑战的知识、想法或技能。
  • 在搭建过程中获得的知识、想法或技能。

• 让学生整理套装和工作区。

• 在学生构思、搭建和编程的过程中，利用引导性问题促使他们进行思考和做出决策。

教师观察清单

• 查看学习目标（教师支持部分）。
• 查看不同知识和技能掌握阶段的学习目标和行为。
• 利用清单观察学生的进度：
  • 他们能够准确描述：当人们在湿地上建造建筑物时，会给动物带来哪些问题，例如难以觅食，无处藏身，或者无法找到筑巢的材料。
  • 他们的模型能够展示针对相关问题的一种解决方案。
  • 他们能够论述自己的设计能够如何缓解动物所面临的问题。
  • 他们能够用证据来支持自己的论述，证明湿地环境的变化会导致一些问题（例如，填入土壤会导致鸟类用来筑巢的植物无法生长，鸟类需要到另一个地方筑巢），以及他们的设计能够帮助动物解决相关问题的原因（例如，鸟屋能够为鸟类提供另一个筑巢和抚养幼鸟的地方）。

请参阅附加资源部分：自我评估和同伴反馈，以了解有关评估的更多方法。

自我评估

让每位学生选择一块最能代表自己当前水平的积木。

• 蓝色积木：我觉得自己能够按照说明创建程序。
• 黄色积木：我能够按照说明创建程序。
• 绿色积木：我能够按照说明创建程序，还能帮助同伴达到相同水平。

同伴反馈

让学生在各自小组内讨论他们的合作经验。
鼓励他们使用如下表达方式：

• 当你……我非常感兴趣
• 我想了解更多关于你如何……

可通过如下方式简化本节课：

• 让所有学生针对同一个问题设计解决方案，例如通过搭建示例中的鸟屋来解决鸟儿无法找到筑巢材料的问题。
  可通过下列方式增加难度：
• 让学生解决他们选择的问题中可能存在的习性差异问题，例如一些鸟儿喜欢在地上筑巢，而另一些则喜欢在树上筑巢，并通过完善设计来解决这两个问题。

• 根据美国农业部的数据，湿地为美国濒危或濒临灭绝的约一半的鱼类、三分之一的鸟类、四分之一的植物和六分之一的哺乳动物提供了栖息地。让学生通过给方块上色、将方块分组或一些类似的活动来展示和比较这些比例。

如果实施该部分内容，课程时间将超过 45 分钟。