《设计与建造“植物工厂”导学案-2023-2024学年科学人教鄂教版》

《设计与建造“植物工厂”》导学案第一课时第一部分：导入教师可以通过提问引导学生开始思考：“你知道什么是植物工厂吗？它有什么特点和优势？为什么我们要设计和建造植物工厂？”通过这些问题，激发学生的好奇心和探究欲望。第二部分：知识扩展1.植物工厂的定义和特点植物工厂是利用先进的设备和技术，为植物营造一个完全人工控制的生长环境，从而最大限度地提高植物生长的效率和质量。其特点包括对环境的精密控制、光照、温度、湿度等参数的优化调整，以及无土栽培等先进的种植方式。2.植物工厂的优势植物工厂相比传统农业具有诸多优势，例如可以实现全年无休的生产、减少对土壤和水资源的依赖、提高作物的产量和品质、减少病虫害的侵害、优化种植环境等。3.设计与建造“植物工厂”的关键技术设计与建造“植物工厂”需要借助先进的技术，包括自动化种植系统、LED植物生长灯、气候控制系统、循环水肥系统等。通过这些技术的应用，可以实现对植物生长环境的精密控制，从而提高种植效率和质量。第三部分：案例分析教师可以介绍一些成功的“植物工厂”案例，如日本的Mirai种植项目、美国的AeroFarms项目等。通过这些案例，学生可以了解到植物工厂在实际生产中的应用效果，激发学生的学习兴趣和实践能力。第四部分：实践探究1.实地考察可以组织学生到当地的植物工厂进行实地考察，了解实际种植环境和设备运作等情况，从而加深对植物工厂的认识。2.设计与建造模拟可以组织学生分组进行“植物工厂”设计与建造的模拟实验，每组学生可以设计自己的种植环境，并运用相关技术进行模拟种植实验，从而提高学生的设计和实践能力。第五部分：总结反思通过本次学习，学生可以深入了解“植物工厂”的定义、特点和优势，并掌握设计与建造“植物工厂”的关键技术。同时，通过实地考察和模拟实验，学生可以加深对植物工厂的认识，并提高设计和实践能力。最后，学生可以通过总结反思，进一步提高自己的学习效果和能力。通过以上导学案的设计，可以帮助学生了解“植物工厂”的相关知识，并通过实践探究的方式，提高学生的学习兴趣和实践能力，从而达到更好的教学效果。第二课时导学目标：1.了解植物工厂的定义和作用；2.掌握植物工厂的设计和建造方法；3.了解植物工厂的优点和挑战。导学内容：一、植物工厂的定义和作用植物工厂是一种利用现代生物技术和工程技术，在封闭环境中进行植物生长的设施。它可以为人们提供新鲜的蔬菜、水果和草药，同时也可以帮助解决城市化和气候变化带来的粮食安全和环境污染等问题。二、植物工厂的设计和建造方法1.选择合适的场地：植物工厂可以建在城市中的空地、工厂大楼或停车场等地方，选择适合的场地非常重要；2.设计合理的结构：植物工厂通常采用钢结构或玻璃幕墙，确保建筑结构稳固，并能充分利用阳光；3.安装先进的设备：植物工厂需要配备LED灯、自动灌溉系统、通风设备等，确保植物生长所需的光照、水分和空气。三、植物工厂的优点和挑战1.优点：-节约用地：植物工厂可以垂直种植，大大节约用地；-减少化肥农药使用：封闭环境可以减少化肥农药的使用，提高农产品的安全性；-无季节限制：植物工厂可以在任何季节种植，保证了农产品的供应；-提高产量和质量：通过控制光照、温度和湿度等环境因素，可以提高作物的产量和质量。2.挑战：-高投入高成本：植物工厂需要大量投入资金购买设备和维护设施，成本较高；-能源消耗大：植物工厂需要大量电力供应LED灯和其他设备，能源消耗较大；-技术门槛高：植物工厂需要运用先进的生物技术和工程技术，技术门槛较高；-废弃物处理困难：植物工厂产生的废弃物处理困难，需要解决废弃物处理问题。导学任务：1.请根据上述内容，简要总结植物工厂的定义和作用；2.选择一个场地，设计一座植物工厂的结构，并列出所需的设备；3.讨论植物工厂的优点和挑战