《设计微型“植物工厂”》教学设计-2026-2027学年人教鄂教版（新教材）小学科学六年级上册

《设计微型“植物工厂”》教学设计-2026-2027学年人教鄂教版（新教材）小学科学六年级上册一、学情分析经过上一节课《走进植物工厂》的学习，六年级学生已经掌握植物工厂的基础原理，清楚植物生长光照、水分、营养、温度、空气的各项条件，能够识别植物工厂主要系统。六年级学生具备小组合作讨论、绘制简单设计图纸的能力，想象力丰富，乐于进行工程类设计任务，但工程设计思维尚不成熟，设计时容易只关注外观新奇，忽略现实条件约束，容易出现设计方案想法很好，但材料、空间、安全条件无法落地的问题。学生能够罗列出零散设计要素，但很难把空间布局、植物选择、光照水肥供给、材料选取作为整体系统综合考量。本节课需要依托教材任务，引导学生从“天马行空想象”过渡到“立足现实的科学设计”，建立工程设计要兼顾需求、条件、可行性的思维。二、教材分析本课为2026秋新教材人教鄂教版2026‑2027学年秋季学期六年级上册第五单元第二课时，承接《走进植物工厂》理论学习，是从理论走向实物建造的中间关键课，聚焦工程设计环节。教材以真实情境切入：在教室或者家庭的一角，尝试搭建微型“植物工厂”，抛出驱动问题：开展这项设计我们需要考虑哪些因素？教材明确给出设计需要思考的维度：种植植物的选择、摆放的空间大小、光照如何供给、水分营养如何供给、通风条件等；教材核心活动任务为小组合作绘制微型植物工厂设计图纸，要求图纸标注尺寸、各部分结构、材料说明；教材还设置材料清单梳理环节，引导学生根据设计方案，筛选现实可获取、安全合适的材料；教材同时提示设计过程需要权衡取舍，很多想法会受材料、空间限制，需要不断调整方案，为本单元下一课实物建造做好完整方案储备。本课重点在于方案设计，不开展实物制作，重在训练学生工程系统思维。三、核心素养教学目标1.科学观念：知道微型植物工厂设计，需要综合考虑植物生长条件、空间、材料、安全多重因素；微型植物工厂需要复刻大型植物工厂光照、营养供给、通风等核心功能。2.科学思维：能开展需求分析，多角度权衡设计方案的可行性，识别设计当中存在的漏洞，修改完善设计，建立系统工程思维。3.探究实践：小组合作完成微型植物工厂方案研讨，规范绘制标注完整的设计图纸，梳理对应材料工具清单，能够对其他小组的设计方案提出合理的质疑与建议。4.态度责任：体会工程设计不是单纯空想，要兼顾现实条件；养成小组分工协作、严谨细致的设计习惯，愿意接纳不同想法完善方案。四、教学重难点教学重点：掌握微型植物工厂设计的关键要素，小组完成带标注的设计图纸，梳理匹配的材料工具清单。

教学难点：综合多个约束条件权衡优化方案，发现设计当中隐藏的缺陷，把植物生长科学原理落实到设计细节当中。五、教学过程（一）复习回顾，任务导入教师简单回顾上节课核心内容。

师：上节课我们走进大型植物工厂，谁简单说一说大型植物工厂依靠哪些系统保障植物生长？

生：人工光照系统、营养液循环系统、环境监测控制系统，使用无土栽培技术。

师：说得很好。大型植物工厂体量巨大，设备复杂。教材向我们提出一个很有挑战性的任务：我们能不能在教室的角落，或者家里桌面，做一个缩小版本，也就是微型“植物工厂”。大家想一想，把大型植物工厂缩小成微型版本，我们是不是直接把大设备按比例缩小就万事大吉？

生：不一定，空间很小，很多设备放不下，材料也很难找到。

师：没错，微型“植物工厂”受空间、材料、成本限制，我们不能直接照搬大型工厂设备，需要重新设计。今天这节课，我们就完成微型“植物工厂”的方案设计。

设计意图：复习旧知，建立大小植物工厂的联系与差异，抛出本课工程设计任务，明确课堂目标。（二）研读教材情境任务，拆解设计需要考虑的因素教师引导学生阅读教材本课开篇情境与讨论问题。

师：教材提出问题，如果我们要在教室一角设计微型植物工厂，我们需要考虑哪些方面？请大家先独立阅读教材，之后小组内部开展讨论，把需要考虑的条件一条条记录下来。

学生小组讨论，教师巡回，参与各组交流。

师：哪个小组先来分享，你们认为设计时要考虑什么？

生：首先要确定我们打算种什么植物，不同植物需要的光照、水分不一样。

师：这一点教材当中也重点提到，植物种类是首要因素。我们不能选生长速度特别快、体型很大的植物，微型空间适合选择什么样的植物？

生：生菜、豆芽、小青菜这类生长周期短，植株不大的植物。

师：很好。除了选植物，还有其他维度吗？

生：摆放的空间大小，我们教室角落空间有限，不能设计体积太大的装置。

师：空间尺寸，这是第二个重要因素。结合大型植物工厂系统，我们微型版本要解决光照、营养水分、通风，这三件大事。大家想一想，微型植物工厂光照可以怎么解决？

生：可以用LED小灯做人工光源，也可以利用教室自然光。

师：那营养液怎么处理？大型工厂有复杂管道循环系统，教室微型装置很难实现复杂管道，我们可以想出哪些简化办法？

生：可以直接把根系泡在营养液里面，或者用吸水材料把营养液引到根部。

师：教材提示我们，还要考虑通风。如果装置密闭，湿度太高，植物根部容易腐烂。所以设计时要预留通风的位置。还有一点不能忽略，是什么？

生：材料要安全，不能使用危险工具，材料要容易找到。

师：总结我们刚刚梳理，对照教材文本，设计要考虑：种植植物的选择、可用空间大小、光照方案、营养液供给方案、通风条件、材料安全与易得性。这些要素相互关联，不能只单独考虑某一项。

设计意图：依托教材讨论活动，以师生问答拆解全部设计要素，帮助学生建立多维度思考框架，避免设计只追求外观新奇。（三）案例分析，识别设计方案的优点与漏洞教师出示两份简易微型植物工厂设想案例，案例一：密闭不打孔的塑料收纳盒，盒内放海绵固定生菜，盒底倒入营养液，盒子内部不安装光源，直接放在阴暗储物柜。案例二：两层简易架子，每层配备LED小灯，盒子侧面开通风孔，采用浸泡式营养液，种植绿豆苗。

师：这里有两份同学设想的初步方案，请大家结合刚刚梳理的设计要素，小组分析两份方案，说一说分别存在什么问题，哪些地方做得比较好。

小组交流后全班汇报。

生：案例一有很多问题，盒子完全密闭没有通风孔，会闷坏植物；放在储物柜没有光照，植物不能光合作用。

生：案例二做了分层，有光源，开通风孔，设计比较合理，但是要注意营养液不能把植物全部淹没，不然根会缺氧烂掉。

师：大家找的问题都很关键。很多时候我们脑海的想法，存在看不见的漏洞，图纸就是用来提前发现问题。教材要求我们绘制设计图纸，图纸不能只是简单画个样子，必须做标注。大家想一想一张合格的设计图纸，需要标注哪些信息？

生：要标注整体尺寸，每层高度，光源位置，通风孔位置，营养液存放区域。

生：还要写上我们打算种植什么植物。

师：教材明确要求，图纸要标注各部分结构、大致尺寸。纸上先把问题找出来，后续实物制作的时候就可以少走弯路。

设计意图：借助案例辨析，落实教材图纸绘制要求，训练学生发现设计缺陷的科学思维。（四）小组合作，完成设计图纸与材料清单教师下发画纸、尺子，布置教材核心实践任务：小组合作完成本组微型植物工厂设计图，同步梳理材料工具清单。教师出示提示：第一确定种植植物；第二确定放置位置与整体尺寸；第三画出结构，标注光源位置、营养液区域、通风口；第四结合图纸，列出需要准备的材料和工具，材料尽量选用生活中容易获取的安全材料。

各小组开展设计活动，教师巡视，针对小组出现的问题进行引导。

针对只追求外观华丽，忽略通风的小组：

师：你们这个装置外观很有创意，请想一想，如果内部水汽无法散出去，植物根部会发生什么情况？图纸上怎样修改可以解决？

针对图纸没有任何尺寸标注的小组：

师：我们现实搭建，需要知道长宽高，图纸没有尺寸，后续制作的时候，大家能知道做多大多高吗？

小组完成图纸与材料清单之后，组织小组展示交流。每组派代表讲解本组设计，其他小组可以提问质疑。

一组展示完成后。

师：其他小组，针对他们的设计，你有什么疑问或者改进建议？

生：你们的LED灯距离植物太近，温度会不会灼伤植物？

师：这个问题提得非常有价值，设计的时候光源距离也要纳入考量。被提问小组可以记录这个建议，修改完善图纸。

设计意图：完整落实教材核心实践任务，通过同伴互评，倒逼学生反复审视方案，完成方案迭代，落实工程设计思维。（五）方案复盘，梳理修改方向师：经过展示交流，很多小组都收到其他同学提出的问题。结合教材的提示，没有哪个设计方案一次就做到完美，我们需要根据别人提出的问题，修改图纸，调整材料清单。比如有的小组发现自己的材料不容易获取，就要更换成替代品；有的小组没有考虑通风，就要增加通风孔设计。请各个小组记录需要修改的地方，完善本组设计。下一节课，我们就将依据这份定稿的图纸，动手建造微型植物工厂。六、课堂小结本节课我们完成微型“植