一、課程導(dǎo)入：從生活問題到科學(xué)實(shí)踐的聯(lián)結(jié)演講人1.課程導(dǎo)入：從生活問題到科學(xué)實(shí)踐的聯(lián)結(jié)2.需求分析與科學(xué)原理儲(chǔ)備3.自動(dòng)補(bǔ)水裝置的設(shè)計(jì)與制作全流程4.拓展與升華：從裝置設(shè)計(jì)到科學(xué)思維的培養(yǎng)5.總結(jié)：用科學(xué)的溫度守護(hù)生命的綠色目錄2025小學(xué)四年級(jí)科學(xué)下冊(cè)家庭綠植自動(dòng)補(bǔ)水裝置設(shè)計(jì)課件01課程導(dǎo)入：從生活問題到科學(xué)實(shí)踐的聯(lián)結(jié)課程導(dǎo)入：從生活問題到科學(xué)實(shí)踐的聯(lián)結(jié)作為一名帶過8年小學(xué)科學(xué)課的教師，我始終相信：最好的科學(xué)教育，是讓孩子用所學(xué)知識(shí)解決真實(shí)生活中的問題。去年春天，班上有個(gè)叫小宇的學(xué)生哭喪著臉告訴我："老師，我養(yǎng)的多肉枯死了，媽媽出差三天沒澆水。"這樣的場(chǎng)景在家庭綠植養(yǎng)護(hù)中并不少見——家長(zhǎng)工作忙碌、孩子經(jīng)驗(yàn)不足，"忘記澆水"成了綠植健康的頭號(hào)威脅。這節(jié)課，我們就從這個(gè)真實(shí)問題出發(fā)，共同設(shè)計(jì)一個(gè)"家庭綠植自動(dòng)補(bǔ)水裝置"，用科學(xué)的方法守護(hù)每一片綠色。（過渡：當(dāng)我們要解決一個(gè)具體問題時(shí)，首先需要明確"問題的本質(zhì)"。讓我們先分析家庭綠植補(bǔ)水的核心需求。）02需求分析與科學(xué)原理儲(chǔ)備1家庭綠植補(bǔ)水的核心需求拆解0504020301通過對(duì)30組家庭的調(diào)研（這是我和上屆學(xué)生共同完成的小課題），我們總結(jié)出家庭綠植自動(dòng)補(bǔ)水裝置需滿足以下4個(gè)關(guān)鍵需求：精準(zhǔn)性：根據(jù)不同綠植的需水量（如多肉耐旱、綠蘿喜濕）調(diào)節(jié)補(bǔ)水量；持續(xù)性：能維持3-7天的自動(dòng)補(bǔ)水（覆蓋家長(zhǎng)短期出差、學(xué)生周末出游的場(chǎng)景）；安全性：避免過度澆水導(dǎo)致爛根，同時(shí)裝置本身無尖銳部件、不漏電；低成本：使用生活常見材料（塑料瓶、棉繩、吸管等），降低制作門檻。2支撐設(shè)計(jì)的科學(xué)原理STEP5STEP4STEP3STEP2STEP1四年級(jí)科學(xué)下冊(cè)的"水的科學(xué)"單元，正好為我們提供了理論支撐。讓我們回顧幾個(gè)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)：毛細(xì)現(xiàn)象：水在細(xì)管或多孔材料中，能克服重力向上運(yùn)動(dòng)（如紙巾吸水、棉繩引水）。這是自動(dòng)補(bǔ)水的"動(dòng)力源"；重力作用：水會(huì)從高處向低處流動(dòng)（如懸掛的水瓶水流向花盆），可通過調(diào)整水位高度控制流速；蒸發(fā)與滲透平衡：土壤吸水后，多余水分會(huì)通過蒸發(fā)或滲透排出，裝置需匹配土壤的吸水速率；連通器原理：當(dāng)水瓶與土壤形成連通系統(tǒng)時(shí)，水位會(huì)保持相對(duì)穩(wěn)定（類似茶壺倒水后壺內(nèi)水位下降的原理）。2支撐設(shè)計(jì)的科學(xué)原理（我曾帶學(xué)生用棉繩做過"會(huì)爬的水"實(shí)驗(yàn)：將棉繩一端浸入紅墨水中，另一端搭在紙巾上，30分鐘后紙巾被染紅。這個(gè)現(xiàn)象就是毛細(xì)現(xiàn)象的直觀體現(xiàn)，也是我們裝置的核心原理。）（過渡：掌握了需求和原理，接下來要進(jìn)入最關(guān)鍵的"設(shè)計(jì)與制作"環(huán)節(jié)。就像搭積木，我們需要明確每一步的目標(biāo)和操作要點(diǎn)。）03自動(dòng)補(bǔ)水裝置的設(shè)計(jì)與制作全流程1第一步：確定裝置類型——基于材料的分類選擇根據(jù)四年級(jí)學(xué)生的操作能力，我們推薦兩種基礎(chǔ)類型，可根據(jù)家庭材料儲(chǔ)備靈活選擇：1第一步：確定裝置類型——基于材料的分類選擇1.1棉繩引流式（適合多肉、小型盆栽）原理：利用棉繩的毛細(xì)現(xiàn)象，將水瓶中的水緩慢引至土壤；1材料：塑料飲料瓶（500ml）、棉繩（直徑2-3mm，需提前浸泡去蠟）、錐子、剪刀；2優(yōu)勢(shì)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低（單套成本＜2元）、補(bǔ)水速度可通過棉繩數(shù)量調(diào)節(jié)（1根慢、2根快）。31第一步：確定裝置類型——基于材料的分類選擇1.2滴灌式（適合綠蘿、虎皮蘭等喜濕植物）原理：利用重力和細(xì)管限流，讓水以滴狀滲入土壤；材料：塑料瓶、細(xì)吸管（直徑1-2mm）、橡皮泥（密封瓶口）、牙簽（調(diào)整滴速）；優(yōu)勢(shì)：補(bǔ)水更均勻，適合需水量大的植物，可通過吸管長(zhǎng)度/直徑控制滴速（吸管越長(zhǎng)、越細(xì)，滴速越慢）。（去年課后服務(wù)時(shí)，學(xué)生小晴用喝奶茶的細(xì)吸管改造出滴灌裝置，給班級(jí)的綠蘿補(bǔ)水，一周后觀察發(fā)現(xiàn)土壤濕度始終保持在60%左右，這就是實(shí)踐出真知的典型案例。）2第二步：繪制設(shè)計(jì)圖——從想法到可視化方案設(shè)計(jì)圖是制作的"導(dǎo)航圖"，需包含以下要素（以棉繩引流式為例）：尺寸標(biāo)注：水瓶高度需高于花盆10-15cm（確保重力作用），棉繩長(zhǎng)度需從瓶底延伸至花盆底部（約20-25cm）；關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：瓶口需用錐子扎孔（直徑略小于棉繩），避免瓶?jī)?nèi)空氣進(jìn)入導(dǎo)致水流過快；安全提示：塑料瓶需清洗干凈（避免殘留飲料腐蝕棉繩），棉繩末端需埋入土壤3-5cm（防止表面蒸發(fā)過快）。（我建議學(xué)生用彩筆繪制設(shè)計(jì)圖，標(biāo)注各部分功能。小宇去年設(shè)計(jì)的"愛心補(bǔ)水器"在瓶身畫了太陽和雨滴，既實(shí)用又有童趣，這樣的設(shè)計(jì)能讓科學(xué)更有溫度。）3第三步：制作與調(diào)試——在實(shí)踐中優(yōu)化細(xì)節(jié)制作過程需分3個(gè)階段逐步驗(yàn)證，確保裝置可靠：3第三步：制作與調(diào)試——在實(shí)踐中優(yōu)化細(xì)節(jié)3.1基礎(chǔ)組裝（30分鐘）棉繩引流式：①清洗塑料瓶，晾干；②用錐子在瓶蓋上扎一個(gè)直徑2mm的孔（可先用熱水軟化塑料，避免開裂）；③將棉繩從瓶蓋孔穿出，一端留在瓶?jī)?nèi)（接觸瓶底），另一端下垂至花盆（長(zhǎng)度需提前測(cè)量）；④向瓶?jī)?nèi)注水至8分滿，旋緊瓶蓋，觀察棉繩是否濕潤(rùn)（若3分鐘未濕潤(rùn)，可能是棉繩過粗或瓶口密封不嚴(yán)）。滴灌式：3第三步：制作與調(diào)試——在實(shí)踐中優(yōu)化細(xì)節(jié)3.1基礎(chǔ)組裝（30分鐘）①在塑料瓶身側(cè)面下方（距瓶底5cm處）扎一個(gè)小孔，插入細(xì)吸管（露出瓶外2cm）；1②用橡皮泥密封吸管與瓶口的縫隙（防止空氣進(jìn)入瓶?jī)?nèi)導(dǎo)致水流失控）；2③倒置水瓶（瓶口向下），調(diào)整吸管角度（與水平面呈45角最佳），觀察水滴速度（正常應(yīng)為5-10秒/滴）。33第三步：制作與調(diào)試——在實(shí)踐中優(yōu)化細(xì)節(jié)3.2初步測(cè)試（24小時(shí)觀察）測(cè)試指標(biāo)：土壤濕度變化（可用手指觸摸法：濕潤(rùn)但不黏手為最佳）、瓶?jī)?nèi)水位下降量（理想狀態(tài)：7天下降60%-70%）；常見問題：棉繩式：水流過快（可能是棉繩過粗或瓶口孔太大）→更換更細(xì)的棉繩或用膠布包裹瓶口孔；滴灌式：不滴水（可能是吸管堵塞或瓶?jī)?nèi)負(fù)壓）→用牙簽疏通吸管，或在瓶身扎一個(gè)小排氣孔（直徑＜1mm）。3第三步：制作與調(diào)試——在實(shí)踐中優(yōu)化細(xì)節(jié)3.3精準(zhǔn)調(diào)試（針對(duì)不同植物）多肉植物：需控制24小時(shí)補(bǔ)水量＜50ml（可用量杯測(cè)量），可減少棉繩數(shù)量（1根）或縮短棉繩與土壤的接觸長(zhǎng)度（僅埋入2cm）；01綠蘿：24小時(shí)補(bǔ)水量需80-100ml，可增加棉繩數(shù)量（2根）或調(diào)整滴灌式吸管直徑（2mm）；02特殊驗(yàn)證：用電子濕度計(jì)（可借用科學(xué)實(shí)驗(yàn)室器材）測(cè)量土壤濕度，確保維持在40%-70%（不同植物的適宜濕度范圍）。03（去年有個(gè)學(xué)生小組為了測(cè)試滴灌速度，用秒表計(jì)時(shí)數(shù)了200滴，計(jì)算出每分鐘滴速，這種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度正是科學(xué)探究的核心。）0404拓展與升華：從裝置設(shè)計(jì)到科學(xué)思維的培養(yǎng)1進(jìn)階設(shè)計(jì)：智能化改造的啟蒙STEP1STEP2STEP3STEP4當(dāng)學(xué)生掌握基礎(chǔ)裝置后，可引導(dǎo)他們思考"如何讓裝置更智能"。例如：水位提醒：在瓶身貼刻度線，當(dāng)水位低于1/3時(shí)，用彩色膠帶標(biāo)記（視覺提醒）；濕度感應(yīng)：利用紙巾遇水變色的特性（如用紫甘藍(lán)汁浸泡的紙巾），制作簡(jiǎn)易濕度指示劑；太陽能輔助：對(duì)于長(zhǎng)期外出（＞7天），可添加小型儲(chǔ)水罐（如2L飲料瓶），通過棉繩連接主水瓶，實(shí)現(xiàn)"接力補(bǔ)水"。2科學(xué)思維的遷移：從"解決問題"到"創(chuàng)造價(jià)值"這節(jié)課的最終目標(biāo)，不是做出一個(gè)完美的裝置，而是讓學(xué)生體會(huì)"科學(xué)→技術(shù)→工程→應(yīng)用"的完整鏈條。正如我們?cè)谠O(shè)計(jì)中反復(fù)調(diào)整棉繩粗細(xì)、測(cè)試滴速，這就是"工程優(yōu)化"的過程；記錄土壤濕度變化數(shù)據(jù)，這就是"科學(xué)測(cè)量"的實(shí)踐；考慮材料的安全性和成本，這就是"技術(shù)倫理"的啟蒙。（我曾帶學(xué)生參觀社區(qū)的綠化大棚，技術(shù)員說他們用的滴灌系統(tǒng)和我們的裝置原理相同，只是更精密。學(xué)生們眼睛發(fā)亮的樣子讓我明白：當(dāng)孩子發(fā)現(xiàn)自己的小發(fā)明能連接真實(shí)世界，科學(xué)的種子就真正發(fā)芽了。）05總結(jié)：用科學(xué)的溫度守護(hù)生命的綠色總結(jié)：用科學(xué)的溫度守護(hù)生命的綠色回顧這節(jié)課，我們從"忘記澆水"的生活痛點(diǎn)出發(fā)，運(yùn)用毛細(xì)現(xiàn)象、重力作用等科學(xué)原理，通過需求分析、設(shè)計(jì)制作、測(cè)試優(yōu)化，完成了家庭綠植自動(dòng)補(bǔ)水裝置的設(shè)計(jì)。這個(gè)過程中，我們不僅掌握了一項(xiàng)實(shí)用技能，更重要的是體會(huì)到：科學(xué)不是書本上的公式，而是解決問題的工具