小学精品STEAM课程智能花盆学生用书.docx

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小学精品STEAM课程智能花盆学生用书

小学精品STEAM课程案例

智

能

花

盆

智能花盆

暑假开始了，托尼要跟爸爸妈妈出去旅游，托尼特别开心，因为今年暑假爸爸妈妈要带他去日本迪士尼玩。

可是快刀要出发的日子了，托尼缺犯起愁来了，他养了好多的植物，如果他出去玩的话，这些植物就没人照顾了，托尼很担心他们会干枯死掉，所以托尼想要制作一个能够自动给花浇水的装置。

第一章盆栽需要什么？

找到问题

托尼想要解决的问题是什么？

水对于植物、动物和人都是必不可少的，在我们的生活中，有很多人会遇到与托尼类似的问题，他们需要一个能够自动为一些植物或者动物提供水源。

比如家里养的宠物狗、宠物猫，或者农民伯伯种的庄稼、公园里的草坪等，他们都定期活着不定期的需要水，人不可能随时为它们提供水，所以一些智能的设备就发

挥起了重要的作用。

知识参考

1、宠物的喂水器

4、盆栽的一种自动浇水装置

3、农田里的持续灌溉

现学现用

由上述图片你学到了什么，小组讨论，说出更多的例子？

问题解析

自动灌溉的方式有很多，为什么在不同的场景下要选用不同的浇灌方式呢？

工程师在解决浇灌问题的时候要考虑哪些因素呢？

不同场景不同对象对提供水源的方式的选择有哪些影响呢？

对我们今天的主题进行全面分析吧！

总结一下

和你的小伙伴选择一种植物，分析这种植物对水的需求特征，探讨哪些因素会成为你们确定方案时的决定因素。

约束条件

储水量、浇水量准确性、安装方便

拓展阅读

给植物浇水不是隔天用洒水器随便浇一下就可以了--虽然这么做比从不浇水要好!

应在凉爽无风的早晨或傍晚为植物浇水，此时水分最不易蒸发流失。

切勿在晚上给容易患病的植物浇水。

如果水分在叶子上蓄留几个小时，植物的叶子、蓓蕾、花朵和果实容易产生真菌病。

容易患叶斑病、果实腐烂病和花坏疽斑病的植物最好在早晨浇水，因为这时逐渐升温的太阳会迅速晒干叶子上的水分，阻止真菌的繁殖。

许多植物和草坪草每周得浇25毫米的水。

这是为了使土壤保持微湿，防止土壤完全干透，否则会危害大部分植物的生长。

但是植物的情况习性各异，所以这个一般性的指导方法也有不适用的时候:

如果天气炎热，土壤是干燥的沙土，植物密集，或者种植容器内植物拥挤，就可能需要浇更多的水。

如果天气凉爽，植物稀疏，或者土壤有粘性并且吸湿性强，就可能需要少浇些水。

幼小或新栽的植物周围的土壤表层需要更多的水分，以使植物牢固扎根。

应该根据它们的需要，增加浇水次数。

根系发达的成熟植物可以大量浇水，并且浇水次数可以少于给幼小的植物浇水。

水分能够深入土壤，促使根部茁壮成长

学习评价表

一级指标

二级指标

三级指标

评价等级

评价项目

评价要点

自评

互评

师评

家长评

几颗☆

过程性评价

创新能力

有强烈的好奇心、求知欲，善于通过多种渠道获取应用跨学科知识

☆☆☆☆

善于发现问题，提出问题，对问题有独到见解

善于多角度思考问题和整合应用信息

参与实验、活动均喜欢应用创新思维

动手能力

熟悉各类技术器材，使用流畅

☆☆☆☆

动手能力强，准确度高

整理、搭配器材合理，完成作品快速

合作能力

乐于合作，尊重他人

☆☆☆☆

分工明确，参与程度高

认真倾听、互助互学

合作交流中能解决问题

目标性评价

创度

作品是否体现跨学科应用及融合

☆☆☆☆

作品创新度，实用性高

效度

作品达成时长对比

☆☆☆☆

作品达成成本高低

作品达成能耗大小，是否清洁能源

信度

社会影响力，大众的反映

☆☆☆☆

安全性能如何

对生活改进的作用意义

多维性评价

参与性

积极主动参与各类活动，参与度高

☆☆☆☆

从发现问题、分析问题、设计、制作到分享均能在线

协作性

善于与指导教师、同伴、问题起源地等人协调，合作默契

☆☆☆☆

善于同伴互助

坚韧性

遇到困难坚持研究，从不放弃目标

☆☆☆☆

热爱STEM学习，争做小创客，立志成才

拓评价等级说明：

☆☆☆☆非常好，☆☆☆较好，☆☆一般，☆有待加强

第二章我能解决这个问题

我们提供了解决这个问题可能需要的材料，当然你也可以根据你的想法搜寻生活中常见的材料

大塑料瓶、棉线、吸管、湿度传感器、水泵、软管、硬纸壳、彩笔、工艺棒（带孔）、工艺棒（不带孔）、螺丝、螺母、胶枪、美工刀、不同尺寸软管、三通。

目标及标准

满足以下条件才可以认为你的自动浇花装置成功了！

1.能实现自动浇花和自动停止浇花

2.装水容器密闭防止水份蒸发

3.操作方便，可调节性强

4.能至少维持10天以上

5.具有一定的美观性

头脑风暴

小组讨论，思考可以解决里托尼出门后植物浇水的问题，将小组成员所有的想法写下来或者画出来。

方案一、

方案二、

方案三、

方案一：

用一个大的容器装足够量的水，放几根长的粗棉线，棉线的一端放在装水容器中，另一端放到需要浇水的盆栽中；

方案二；利用虹吸原理，制作一个自动浇花器，如下图所示

方案三：

借助湿度传感器，用传感器精确的控制浇水的时间和浇水量为不同的植物设定不同的浇水的湿度临界值，

方案论证

所有的方案都可以吗？

和你的小组成员一起找到最好的一到两种方案并说明理由

学生相互之间通过质疑询问，综合实际约束淘汰不可取的方案。

论证得出最佳的一到两个方案

优点

缺点

综合

方案一

方案二

方案三

能言善辩

小组展示最佳方案，用简练的语言向你的同学描述你的方案

学生根据确定的方案，进行功能性以及结构描述即可

探索实验

你的最佳方案离现实还有最后一步，你如何证明你选择的材料是可以做出来成品的。

你的方案是可行的。

测量你的参数，用数据证明你的方案。

如：

我想用一个浇花装置给不同的植物浇水，如何选择软管尺寸才能保证两种对水的需求量不同的植物都能得到满足？

根据测试的内容进行实验设置

试验目标：

计算两种需水量不同的植物同时浇好水时两根软管的尺寸选择

实验材料：

不同尺寸的软管、三通、储水容器、湿度传感器、两种不同需水量的植物

实验步骤：

1）植物需水量调查；资料查阅你选择的两种植物浇水的土壤湿度范围（比如绿萝建议小于50%开始浇水，浇至100%），并实验计算这两种植物从开始浇水到胶水结束总共需要的水量。

土壤湿度下限（%）

土壤湿度上限（%）

总体蓄水量（ml）

植物一

植物二

2）浇水软管尺寸选择：

根据上述实验结果选择两种不同尺寸的软管，利用三通连接到储水容器中，测试是否能同时满足两种不同植物浇水需求。

一次需水量（ml）

软管直径（cm）

植物一

植物二

最终方案

根据上面的分析和探索实验结果选择一个最佳方案，小组展示最佳方案，用简练的语言向你的同学描述你的方案

方案实施

现在，小组合作，将你的想法实现，根据你的方案进行制作。

在实施方案过程中需要注意安全，小心使用工具。

拓展阅读

如何判断植物是否缺水

方法一：

观察法，看土的土质，如若是粘土，盆土发白，严重的会有裂纹；如果是营养土，则盆土会与花盆分离。

方法二：

敲盆法，缺水的盆，声音沉闷有回声，把整盆花盆搬起来，用手掂一掂，如果发现花盆已经比之前变轻了很多，说明盆土内的水分已经明显减少，此时就需要及时补充水分了。

这个方法一般瓷盆子会比较有效。

方法三：

看植物叶片的状态，有些植物缺水会马上在叶子上显示出来，如果发现叶片没有光泽，并且略微下垂，有萎焉的趋势，就表示植物缺水了，此时要赶紧补充水分。

如果是在中午发现的，先把植物搬到阴凉的地方，等盆土温度降下来后再浇水，以免水和盆土的温差，伤到根。

方法四：

观察盆土，表面比较干，但是没有出现白色的土，可以用手指查到盆土中，以一节手指为衡量标准，如果手指插进去，一节手指的距离，土还是干的，就需要浇水了，如果是粘土比较硬，那就用园艺铲，或者其他工具松土，看下面一点的土是不是干的，如果是，可以浇水了。

学习评价表

一级指标

二级指标

三级指标

评价等级

评价项目

评价要点

自评

互评

师评

家长评

几颗☆

过程性评价

创新能力

有强烈的好奇心、求知欲，善于通过多种渠道获取应用跨学科知识

☆☆☆☆

善于发现问题，提出问题，对问题有独到见解

善于多角度思考问题和整合应用信息

参与实验、活动均喜欢应用创新思维

动手能力

熟悉各类技术器材，使用流畅

☆☆☆☆

动手能力强，准确度高

整理、搭配器材合理，完成作品快速

合作能力

乐于合作，尊重他人

☆☆☆☆

分工明确，参与程度高

认真倾听、互助互学

合作交流中能解决问题

目标性评价

创度

作品是否体现跨学科应用及融合

☆☆☆☆

作品创新度，实用性高

效度

作品达成时长对比

☆☆☆☆

作品达成成本高低

作品达成能耗大小，是否清洁能源

信度

社会影响力，大众的反映

☆☆☆☆

安全性能如何

对生活改进的作用意义

多维性评价

参与性

积极主动参与各类活动，参与度高

☆☆☆☆

从发现问题、分析问题、设计、制作到分享均能在线

协作性

善于与指导教师、同伴、问题起源地等人协调，合作默契

☆☆☆☆

善于同伴互助

坚韧性

遇到困难坚持研究，从不放弃目标

☆☆☆☆

热爱STEM学习，争做小创客，立志成才

拓评价等级说明：

☆☆☆☆非常好，☆☆☆较好，☆☆一般，☆有待加强

第三章我们成功了吗？

测试一下

托尼需要和爸爸妈妈一起出去旅游，但是家里的植物无人照料，所以他需要制作一个自动浇花器能够在他外出这段日子里帮助他给植物浇水，我们希望这个浇花器能满足一下几点：

1.能做到自动浇花自动停止浇花

植物的蓄水量不同，自动浇花器需要能识别植物缺水状态和不缺水状态，能够做到在植物缺水的时候浇水，浇够水后就停止浇水。

测试目标：

测试方法：

情景模拟测试

设置好浇水装置，观察在植物缺水时是否能自动浇水，能否自动停止浇水

测试记录：

2.装水容器是否密闭

因为储水时间较长，如果是开放式的，在夏天蒸发速度比较快，可能导致后面水量不够。

测试目标：

测试方法：

观察

测试记录：

3.操作是否方便

因为托尼还只是一个小学生，太复杂的操作可能会不太实用，所以要求所做的自动浇花器可以根据不同植物的不同需求调节浇花的时间。

测试目标：

浇花器的浇花起始条件是否容易调节

测试方法：

模拟调节

测试记录：

4.储水量够10天使用

因为托尼这次出门时间较长，所以要确保容器储水量足够多，才能保证植物不会干死。

测试目标：

测试储水容器里的水够不够两种植物使用至少10天

测试方法：

模拟加计算

先模拟两种植物同时浇水一次用水量，在估算浇水频率，计算出总的用水量

测试记录：

分析你的测试结果

根据上面的测试结果从整体上分析你所制作的浇花器是否满足托尼的要求，还有哪些可以改进的地方？

语言魅力

分享讨论，向你的伙伴介绍你的方案，说明你的方案在测试环节表现如何。

做的更好

根据测试的数据以及其他同学的建议升级你的装置。

说一说你接下来优化方向。

作品展示

拓展阅读

植物严重缺水时如何急救

盆栽花卉长时间的干旱肯定会不利于生长，有些甚至会受到不可逆性的损伤，接着就死翘翘了。

家庭养花本身就是一件非常花时间的工作，出现很久不浇水的情况也是不能避免的。

那么，没有及时给花草浇水而导致花草缺水干旱了怎么办？

如何挽救因干旱而受伤的花草植物？

很多人想到的是马上大量给花草浇水以弥补水分，其实这样的做法是错误的，因为干旱已经造成了植物根系受损、盆土干结，此时不考虑方式方法的大量补水不但起不到挽救花草的作用，还说不定会加速花草的衰亡。

那么，应该怎样做才能挽救花草呢？

挽救干旱的花草要看干旱的情况再做决定。

如果干旱情况不太严重，只是叶片稍微发蔫，盆土上部分已经干透，只要及时补充水分就行。

如果干旱情况较严重，叶片已经开始出现发黄干枯、掉落的严重现象，这时单纯的往土壤中补水已经不行了。

植物严重缺水时，会造成叶片大面积枯萎，第一步需要将枯死的部位剪除。

第二要把花盆搬到阴凉通风的地方，先往叶片上喷水，打湿叶片，并保持叶片上的水分。

接下来再向花草的根部浇少量的水，待盆土吸收后每隔半个小时左右浇一次水。

或者准备一盆或一桶水，将植物浸泡到水中，使土壤充分吸收。

小盆栽一般浸泡五到十分钟，大盆栽浸泡三十分钟左右。

完全浇透后仍放在阴凉通风的地方，等叶片完全恢复生机后再搬到有光照的地方恢复以往的养护方法。

学习评价表

一级指标

二级指标

三级指标

评价等级

评价项目

评价要点

自评

互评

师评

家长评

几颗☆

过程性评价

创新能力

有强烈的好奇心、求知欲，善于通过多种渠道获取应用跨学科知识

☆☆☆☆

善于发现问题，提出问题，对问题有独到见解

善于多角度思考问题和整合应用信息

参与实验、活动均喜欢应用创新思维

动手能力

熟悉各类技术器材，使用流畅

☆☆☆☆

动手能力强，准确度高

整理、搭配器材合理，完成作品快速

合作能力

乐于合作，尊重他人

☆☆☆☆

分工明确，参与程度高

认真倾听、互助互学

合作交流中能解决问题

目标性评价

创度

作品是否体现跨学科应用及融合

☆☆☆☆

作品创新度，实用性高

效度

作品达成时长对比

☆☆☆☆

作品达成成本高低

作品达成能耗大小，是否清洁能源

信度

社会影响力，大众的反映

☆☆☆☆

安全性能如何

对生活改进的作用意义

多维性评价

参与性

积极主动参与各类活动，参与度高

☆☆☆☆

从发现问题、分析问题、设计、制作到分享均能在线

协作性

善于与指导教师、同伴、问题起源地等人协调，合作默契

☆☆☆☆

善于同伴互助

坚韧性

遇到困难坚持研究，从不放弃目标

☆☆☆☆

热爱STEM学习，争做小创客，立志成才

拓评价等级说明：

☆☆☆☆非常好，☆☆☆较好，☆☆一般，☆有待加强