能量流动
丹尼尔、玛丽亚、李欧和苏菲都知道植物的生长离不开阳光。那么动物的生长是否也需要阳光呢?搭建一个模型,向团队展示阳光与动物生长之间的关系。
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课前准备
(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,学生将搭建一个模型,用它来展现阳光与动物生长之间的关系。鼓励学生发挥想象力,设计并搭建富有创意的模型,并强调说明,不存在唯一正确的模型。
- 科学背景 - 能量流动:
- 来自太阳的能量储存在动物所吃的食物中(例如,它们所吃的植物中便储存着从阳光转化而来的化学能)。
- 以植物为食的动物有两类,一类是草食动物(只吃植物),一类是杂食动物(既吃植物,- 也吃肉类)。肉食动物则只吃肉类。告诉学生,在展示的时候,不要让肉食动物去吃植物。
- 前期知识铺垫 - 能量流动。利用常备科学材料、共享信息、图片和定义。
- 阳光、植物和动物中都存在能量。
- 植物需要从阳光中获取能量,才能不断生长。动物通过吃植物可以获取储存在植物中的能量。
- 有些动物只吃植物(草食动物),有些只吃其它的动物(肉食动物),而有些动物既吃植物也吃动物(杂食动物)。
- 动物需要依靠食物中储存的能量来保持正常的生命机能,比如生长、四处行走和保持体温。
- (可选)如果学生熟悉_草食动物、肉食动物_和_杂食动物的概念,_可以在课程中进行简要的回顾和强化,指出模型中以植物为食的动物属于草食动物或杂食动物。
- 关键词汇:能量、流动(可选——食草动物、食肉动物、杂食动物)
- 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”菜单中的所有教程强化教学效果。
- 尝试学习“看不见的科学”单元中的一节或多节其它课程,以积累更多搭建经验,同时熟悉 SPIKE App 应用程序中的“词语模块”。
####A 部分(45 分钟
参与
(全班,10 分钟)
![U5L5_Engage.png](/v3/assets/blt293eea581807678a/blt4dbd6597478adeea/627b8794ce4b5935f332183d/U5L5_Engage.png?locale=zh-cn&auto=webp&format=jpeg&width=1800&quality=90&fit=bounds)
介绍故事的主人公和第一项挑战:丹尼尔、玛丽亚、李欧和苏菲都知道植物的生长离不开阳光。那么动物的生长是否也需要阳光呢?搭建一个模型,向团队展示阳光与动物生长之间的关系。
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故事图片:
- 植物从哪里获取生长所需的能量? (通过太阳获取)
- 动物从哪里获得所需的能量?(通过吃植物或其它食草动物获取)
- 动物利用这些能量能够做什么?(生长、活动和身体部位的愈合;如果是恒温动物,还可以用于维持体温)
- 向学生解释:在从太阳向植物和动物流动的过程中,能量的形式会发生变化。例如,阳光中的能量会转化为植物中储存的化学能。
给每个小组分发一套 SPIKE™ 科创基础套装和一台设备。
探究
(小组,25 分钟)
- 告诉学生,本课程是一个开放式项目,他们可以设计和搭建自己喜欢的任何模型。强调说明,不存在唯一正确的模型。
- 让学生:
- 以视觉化方式(例如通过绘制草图)来探究他们的设计方案。
- 开始搭建模型并进行编程,帮助团队了解阳光与动物生长之间的关系。模型要能够展现出能量的流动,以及动物是如何获取和使用能量的。
- 鼓励学生开展头脑风暴,讨论可以用哪些方式来搭建乐高组件,展现模型的各个部分(例如,用矩阵灯来代表太阳,或者通过用电机驱动乐高动物移动来展现其能量的使用)。
- 在活动进行到一半的时候,让学生按照他们习惯的方式交流想法,并利用在分享中获得的灵感进一步完善他们的模型。
解释
(全班,10 分钟)
将学生召集到一起分享彼此的成果和创意。
让每个小组分享并解释他们的模型和草图,指出正在搭建中的哪些部分能够体现下面的内容:
能量存在于哪些地方(例如太阳、植物和动物等)
能量如何从太阳流向植物和动物
动物如何获取和利用这种能量
鼓励小组分享在搭建模型各个部分的过程中遇到的困难,并向其他小组寻求建议。
如果要继续学习“B 部分 — 解释”,请让学生保留搭建好的模型,或者给他们一些时间重新进行搭建。
####B 部分(45 分钟
解释
(全班,10 分钟)
- 重复“A 部分 — 解释”中的步骤,促使学生在继续搭建模型的过程中进行分享、开展头脑风暴和获取灵感。
拓展
(全班,30 分钟)
让学生:
- (10 分钟)继续搭建和编程,加入从分享活动中获取的灵感。
- (15 分钟)用搭建好的模型与全班同学分享研究成果,并回答课程挑战中的问题:动物的生长是否也需要阳光?(不是直接需要。但是,动物会吃植物,而植物中的能量确实是从太阳中获取的。)
(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。
评估
(全班,5 分钟)
- 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)。
- 利用清单观察学生的进度:
- 他们的模型能够准确地展现出能量的流动:植物从太阳中获取能量,在动物吃植物的过程中,能量又从植物流动到动物。
- 他们的解释能够准确地说明,虽然动物所吃食物中的能量在形式上发生了改变,但仍然来自于太阳。
- 他们至少能够解释动物利用食物能量的一种方式(用于生长、四处行走,或保持体温)。
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……
分层教学
可通过如下方式简化本节课:
- 在学生搭建模型时,指定他们使用一种常见的草食动物,例如兔子或马。
可通过下列方式增加难度:
- 让学生在模型中添加一种吃草食动物的肉食动物,再多展现一种能量流动方式。
拓展
- 让学生研究人们利用太阳能满足自身需求的方式,例如利用太阳能电池板发电,或利用太阳能设施取暖。
如果实施该部分内容,课程时间将超过 45 分钟。
教师支持
学生将会:
- 搭建一个能够准确展现能量流动方式(从阳光到植物再到动物)的模型。
- 用模型来描述动物是如何从太阳中获取能量并加以利用的。
- 用模型来解释动物所吃的食 物中的能量也是间接来自太阳的。
(每两名学生 1 套积木套装)
- LEGO® Education SPIKE™ 科创基础套装
- 安装了 LEGO Education SPIKE App 应用程序的设备
《义务教育科学课程标准(2022年版)》 5-6年级
- 6.1-1 知道植物可以利用阳光、空气和水分在绿色叶片中制造其生存所需的养分。
- 6.2-2知道动物以其他生物为食,动物维持生命需要消耗这些食物而获得能量。
- 13.3-4 利用工具制作简单的实物模型,根据实际反馈结果进行改进并展示。(工程教育标准)
《义务教育信息科技课程标准(2022年版)》5-6年级
- 4.1-1 借助学习与生活中的实例,体验身边的算法,理解算法是通过明确的、可执行的操作步骤描述的问题求解方案,能用自然语言、流程图等方式描述算法。
《义务教育语文课程标准(2022年版)》5-6年级
- 3.3.4-2 感受不同媒介的表达效果,学习跨媒介阅读和运用,初步运用多种方法整理和呈现信息。
拓展学习:《义务教育语文课程标准(2022年版)》5-6年级
- 3.3.4感受不同媒介的表达效果,学习跨媒介阅读和运用,初步运用多种方法整理和呈现信息。