苏教版五年级上册STEM学习

《立体小菜园》课堂实录

江阴市周庄实验小学 邵懿

【教学内容】

苏教版五年级上册STEM学习《立体小菜园》，教材P49-56

【课堂实录】

前置课时：

出示任务：某公寓的住户为典型的三口之家。住户希望有人能帮他们在阳台上建造一个小菜园，至少能让他们每周吃上两次小菜园供应的汤菜，且不重样。最好利用废旧材料进行建造。

请你根据上面的任务，提取关键信息。

预设：3人,每周吃2次，不重样

1. 任务分解：任务提出得很模糊，我们需要通过利用这些关键词，来分解我们的任务。首先时间上，是以一周为单位。然后，蔬菜的量上呢？要三个人吃两次。那么问题来了，他说的很笼统，我们需要什么信息？

2. 预设：一个人一顿的蔬菜摄入量是多少克

3. 向AI提问：我们可以问问AI。（一个人一顿的蔬菜摄入量是多少克）发现，一个人一顿至少要摄入大约100g蔬菜。那总量应该是2*3*100=600g

4. 提问：还需要哪些信息？

5. 预设：有哪些蔬菜适合在阳台上种植？

需要种多少才能够吃？

......

6. 分析问题：

（1）“有哪些蔬菜适合在阳台上种植？”可以直接利用deepseek简单问答即可得出。

教师追问：为什么这些蔬菜适合在阳台上种植？

预设：（学生从AI回答中提取信息）不同植物对光照需求不同

（2）“需要种多少才能够吃？”问题很复杂，涉及到蔬菜的生长周期、目标产量、以及容器尺寸的假设，需要在AI提问方面对问题重塑，先给出容器的假设尺寸，让AI建模计算（见图1），学生只需要最终结果即可（见表1）。

图 1  AI建模计算

 

 

表 1适合阳台种植的蔬菜及最低盆数

教师指导表格的使用：

追问①：假设我要用不同容器怎么办？

预设：可以根据其他容器尺寸大小，模糊估算

追问②：需求里需要不重样的菜，表格里是足量的单一菜品，如何利用好表格达成我们的需求？

预设：可以模糊计算，按倍数增减。例如种类上要种四种蔬菜，那么单种蔬菜的花盆数量就可以除以四。

7. 小结：知道不同的蔬菜对光照的需求程度不同，得到阳台种植植物与盆数

 

模块一：需求提出

1. 谈话导入：很多住在高层的住户透露，想吃上自己种植的蔬菜。一是健康，二是方便，所以，想要在阳台上设计一个小菜园。（板贴：小菜园）

2. 出示问卷调查：于是，我就邀请我们学校的同学一起参与这个问卷调查的填写。

3. 【播放AI语音】：这个问卷调查的填写，主要目的是为了了解，高层住户对拥有一个阳台小菜园的意向。首先筛选出高层住宅用户，然后统计高层住户中，对拥有阳台小菜园的意愿程度，其中接近百分之七十都表示愿意，并上传了他们的阳台一角。

4. 谈话：所以他们提出了这样的任务。我们上节课已经分析过任务的关键词，知道设计前需要解决哪几个关键问题？

5. 预设：（1）一人一顿吃多少蔬菜（2）适合在阳台上种植的蔬菜（3）阳台种植蔬菜与盆数的关系

6. 小结：结合上面两个问题，以直径为30cm的花盆为例，利用ai分析计算，列出适合在阳台种植的蔬菜大致需要的盆数表格。

补充：如果你想选择其他容器就可以根据尺寸大小，模糊估算即可。

 

模块二：前期研究

1. 过渡：前期任务分析完，我们就可以来设计了，看看他们的阳台一角。我们发现，不同居民家的阳台是不同的。你觉得如果你来设计阳台小菜园，你会考虑这几个阳台的哪些情况？

2. 预设：（1）只有一半光照；（2）光照和通风效果都很好；（3）光照不错，但是有固定的洗衣机

3. 提问：假设我们在这个阳台上，用这个花盆作为容器摆布应该怎么摆？

【借助希沃克隆功能（见图2）】

图 2 阳台花盆摆放

4. 学生上台演示（见图3）。

图 3 学生摆放花盆

5. 谈话：（发现问题）这位同学已经尽力摆的很整齐了，就算是老师来也不会更整齐，但是我们发现阳台地面怎么样？满满当当，造成不方便。其他竖直空间却没利用上。

6. 引导思考：那我们就需要考虑改进我们的设计理念。将我们平面的阳台小菜园怎么样？利用上立体空间，变成立体小菜园。（板贴：立体 小菜园）

7. 提问：如果是立体菜园，我们蔬菜怎么搭配能更好利用空间呢？

8. 学生演示：问问AI智能体

9. AI回答预设：要充分利用空间，首先可以安装多层置物架，不同层种不同蔬菜。还能利用墙面挂一些种植袋。或者用可伸缩的花架，根据需要调整高度和宽度。另外，像一些藤蔓类蔬菜，引导它们向上攀爬，能节省地面空间。这样设计，就能让阳台小菜园空间利用更充分啦。

10. 提问：如何布局蔬菜的位置？

11. 学生回答预设：根据不同蔬菜的光照需求

12. 学生小组合作：利用AI问答得出不同蔬菜的光照需求

13. 小结：那么我们的设计就需要因地制宜，根据不同居民家里阳台光照情况和蔬菜的光照需求合理布局。

 

模块三：方案设计

1. 案例展示：接下来我们可以开始着手设计我们的立体小菜园了，这些立体菜园有哪些常见的结构？我们来问问我们的豆包小助手。

2. AI学习：学生学习了解阳台立体小菜园的常见结构。

3. 提问：我们在这些阳台上设计立体小菜园，支架尺寸怎么定定？要什么数据？

4. 预设：阳台尺寸。（PPT：有尺寸的阳台）

5. 提问：还有呢？立体种植的时候假设用花盆我们能不能层层叠叠往上放？

6. 预设：不能，要给植物预留生长空间。

7. 教师：因此我们设计的时候还需要用到豆包AI解决我们植物预留高度空间的问题。你们可以在设计的同时，安排其他同学分工，解决你们选择的蔬菜的预留高度问题，填写在你们的设计表中。

8. 学生设计

 

模块四：评价总结

1. 学生活动：借助AI图生图功能，将设计图生成彩色。

2. 学生演示：利用tripoAI将设计图进行3d渲染，评价是否合理。

3. 播放制作视频：下节课带好材料，根据设计图制作成品。

 

 

【教学反思】

本课以“阳台小菜园设计”为核心任务，结合人工智能技术，展现了跨学科融合与项目化学习的有效实践。以下从重难点分析、创新点、AI赋能成效及教学改进建议四个方面进行反思：

 

（一）重难点分析

（1）任务复杂性与参数精准性

本课的核心挑战在于将“三口之家每周两次不重样汤菜”的模糊需求转化为具体的参数化设计。学生需综合考虑光照需求、蔬菜产量、容器尺寸、空间布局等多维度因素，而AI工具的引入成为解决这一复杂问题的关键。例如，通过AI建模计算蔬菜种植量时，需精准输入花盆尺寸、生长周期等数据，这对学生的问题分解能力和数据意识提出了较高要求。

（2）AI工具的适配与深度应用

 

AI在课程中承担了信息筛选、数据计算、设计建议等多重角色，但如何引导学生有效提问、解析AI输出结果，并将其转化为设计依据，是教学的难点。例如，在分析蔬菜光照需求时，学生需从AI提供的“强光、中光、弱光”分类中提取关键信息，并结合阳台实际光照条件进行空间规划，这对学生的逻辑推理能力提出了挑战。

（3）立体化设计的可行性验证

立体小菜园的设计需平衡空间利用与植物生长需求。学生在利用AI建议（如多层置物架、藤蔓类植物攀爬）时，需验证其在阳台环境中的实际可行性，例如支架承重能力、通风效果等。这一过程需要学生将抽象的设计方案与物理空间限制相结合，体现了工程思维与实践能力的融合。

（二）创新点

（1）真实问题驱动的项目化学习

课程以家庭阳台种植的实际需求为切入点，将学科知识（植物学、工程设计）与生活实践深度融合。学生通过“需求分析—数据获取—方案设计—成果验证”的完整流程，培养了解决复杂问题的能力。AI工具的嵌入（如智能问答、建模计算）则显著提升了问题解决的效率与精准度。

（2）AI赋能的跨学科素养培养

本课不仅关注农业种植知识，更注重人工智能素养的渗透。学生需学会向AI提问（如“如何根据光照需求布局蔬菜”）、解读AI输出（如表格中的盆数建议）、批判性评估AI建议（如调整容器尺寸时的模糊估算）。这种“人机协同”模式既强化了学科知识的应用，也提升了学生的信息处理与技术整合能力。

（3）设计思维与情感价值的融合

课程强调设计的人文属性，例如通过“不重样汤菜”满足家庭健康需求，通过废旧材料利用体现环保意识。AI辅助设计（如3D渲染效果图）使学生在理性计算之外，也能关注美观性与实用性，实现了技术理性与情感价值的平衡。

（三）人工智能+教育的成效

（1）降低认知负荷，聚焦高阶思维

AI工具替代了传统教学中繁琐的数据计算（如蔬菜产量与花盆数量的关联），使学生能够将精力集中于设计优化与创新。例如，通过AI生成的盆数表格，学生无需手动计算不同蔬菜的种植量，而是直接进入“如何搭配蔬菜种类”的策略性思考。

（2）促进个性化学习与差异化指导

AI的智能问答功能（如针对不同光照条件的蔬菜推荐）支持了学生的个性化探索。教师可基于AI输出的多样化建议（如墙面种植袋、藤蔓植物攀爬架），引导学生根据阳台实际条件选择适配方案，实现了差异化教学。

（3）构建“人机协同”的新型课堂生态

课程通过“学生自主设计—AI辅助验证—师生共同优化”的流程，打破了传统单向传授模式。例如，在花盆摆放环节，学生先尝试平面布局，再借助AI建议转向立体设计，体现了“实践—反馈—迭代”的动态学习过程。

（四）教学改进

（1）深化AI伦理意识的引导

在利用AI工具时，可增加对数据来源可靠性的讨论（如AI推荐的蔬菜产量是否基于本地气候条件），并引导学生反思技术依赖的风险（如过度信任AI建议可能导致设计偏差）。例如，通过对比AI生成方案与传统种植经验，培养学生批判性思维。

（2）增强AI工具的多样性与互动性

当前AI主要承担“信息提供者”角色，未来可引入更多交互式工具（如虚拟仿真平台），让学生模拟不同光照条件下蔬菜的生长情况，或通过传感器实时监测阳台微气候，进一步提升设计的科学性。

（3）优化评价体系的多元性

除设计成果外，可增加对“AI使用过程”的评价，例如提问的精准度、对AI输出的批判性分析能力。同时，鼓励学生通过AI图生图、3D建模等功能展示设计思路，提升表达能力与审美素养。

（4）关注弱势群体的适配性

在废旧材料利用环节，可引导学生考虑不同经济条件家庭的需求（如低成本材料替代方案），并通过AI分析材料可行性（如承重能力、透水性），使设计更具社会价值。

总结

本课通过“真实问题—AI赋能—项目化设计”的闭环，成功将人工智能技术融入跨学科实践，不仅解决了阳台种植的复杂问题，更培养了学生的工程思维、信息素养与社会责任感。未来可进一步拓展AI在教育中的深度应用，推动技术与人文的协同发展，为“AI+教育”模式提供更具普适性的范例。

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