小學科學“植物的根”深度教學設計方案——基于探究式學習的核心素養(yǎng)培養(yǎng)一、引言《義務教育科學課程標準（2022年版）》明確指出，小學科學教學應“以探究為核心，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)”，強調(diào)“通過動手實踐、自主探究與合作交流，讓學生親歷科學過程，發(fā)展科學思維”。在當前小學科學教學中，“植物的根”作為生命科學領域的基礎內(nèi)容，常存在“重知識記憶、輕探究過程”“重結論傳遞、輕思維培養(yǎng)”的問題。本設計以“植物的根”為載體，聚焦生命觀念、科學思維、探究實踐、態(tài)度責任四大核心素養(yǎng)，通過“情境激發(fā)—自主觀察—實驗探究—聯(lián)系生活”的深度學習流程，引導學生從“被動接受”轉向“主動建構”，實現(xiàn)對根的結構與功能的深度理解。二、設計理念1.探究式學習理論：以“問題”為導向，讓學生通過“提出問題—設計實驗—實施探究—分析結論”的過程，親歷科學研究的邏輯，培養(yǎng)實證意識與探究能力。2.建構主義理論：基于學生已有的生活經(jīng)驗（如“植物需要澆水”“移栽植物帶土坨”），通過實驗與觀察，幫助學生主動建構“根的結構與功能相適應”的核心概念。3.核心素養(yǎng)導向：將“生命觀念”（結構與功能相統(tǒng)一）、“科學思維”（對照實驗設計、數(shù)據(jù)推理）、“探究實踐”（實驗操作與記錄）、“態(tài)度責任”（嚴謹求實、熱愛生命）融入教學全過程。三、教學分析（一）教材分析“植物的根”是小學科學三年級上冊“植物的身體”單元的核心內(nèi)容，承接“種子的發(fā)芽”，為后續(xù)“莖的運輸作用”“葉的光合作用”奠定基礎。教材要求學生認識根的基本結構（主根、側根、根毛），理解根的兩大功能（吸收水分、固定植物），并通過實驗驗證根的吸收作用。（二）學情分析認知基礎：三年級學生已通過生活經(jīng)驗知道“植物需要根”，但對根的具體功能（如“吸收水分”）僅停留在“聽說”層面，對“根毛的作用”“結構與功能的關系”缺乏深度理解。能力特點：具備初步的觀察能力（能使用放大鏡觀察根的形態(tài)），但實驗設計能力較弱（如不會控制變量），需要教師引導完成對照實驗。情感需求：對“動手實驗”充滿興趣，喜歡通過“做中學”獲取知識，渴望將科學知識與生活聯(lián)系（如“為什么媽媽移栽花要帶土”）。（三）教學目標1.生命觀念：能說出根的基本結構（主根、側根、根毛），理解根的兩大功能（吸收水分、固定植物），初步建立“結構與功能相適應”的生命觀念（如根毛增加吸收面積）。2.科學思維：能通過對照實驗設計（控制“有無根”變量），分析實驗現(xiàn)象（莖的顏色變化），推理得出“根能吸收水分”的結論，培養(yǎng)邏輯推理能力。3.探究實踐：能使用放大鏡觀察根的結構，獨立完成“根的吸收作用”實驗操作，規(guī)范記錄實驗現(xiàn)象（如“保留根的植物莖變紅，剪掉根的無變化”）。4.態(tài)度責任：在實驗中養(yǎng)成嚴謹求實的科學態(tài)度（如如實記錄現(xiàn)象），通過“移栽植物帶土坨”的生活實例，培養(yǎng)熱愛植物、保護生命的責任意識。（四）教學重難點重點：認識根的結構（主根、側根、根毛），理解根的吸收與固定功能。難點：設計對照實驗驗證根的吸收作用（控制變量、重復實驗）。四、教學準備（一）材料準備1.實驗材料：帶根的綠豆苗（每組2株，1株保留根，1株剪掉根）、透明塑料杯（每組2個）、紅墨水（稀釋10倍）、放大鏡（每組1個）、棉花（固定植物）、標簽紙（記錄組號）。2.演示材料：蘿卜（直根）、玉米（須根）、紅薯（塊根）的實物標本；根的結構示意圖（PPT）；“根吸收水分”實驗過程視頻（提前錄制）。（二）環(huán)境準備將教室布置為“探究實驗室”，每組配備實驗桌（擺放實驗材料），墻面張貼“實驗安全提示”（如“不要品嘗紅墨水”“輕拿放大鏡”）。（三）技術準備多媒體課件（含根的形態(tài)圖片、結構示意圖、實驗步驟動畫）；電子白板（展示學生實驗記錄）。五、教學過程本設計采用“情境導入—自主觀察—實驗探究—深化理解—聯(lián)系生活—總結反思”的六環(huán)節(jié)流程，具體如下：（一）情境導入：觀察不同植物的根，提出問題（5分鐘）活動設計：1.教師展示蘿卜（直根）、玉米（須根）、紅薯（塊根）的實物標本，讓學生用眼睛看、手摸，描述它們的根的形態(tài)（如“蘿卜的根又粗又長”“玉米的根像胡須”）。2.提問：“這些植物的根長得不一樣，它們有什么共同的作用呢？”（預設回答：“固定植物”“吸收水分”）3.過渡：“今天我們就來探究‘植物的根到底有什么作用’?！痹O計意圖：通過實物觀察激發(fā)興趣，結合學生已有經(jīng)驗提出問題，明確探究方向。（二）自主觀察：認識根的結構（10分鐘）活動設計：1.每組發(fā)放1株帶根的綠豆苗，指導學生用放大鏡觀察根的細節(jié)：“請仔細看，根上有什么細小的結構？”（預設發(fā)現(xiàn)：“根的尖端有白色的絨毛”“有一條粗的主根，旁邊長著細的側根”）。2.教師用PPT展示“根的結構示意圖”，講解：“粗的是主根，從種子發(fā)芽時長出；主根旁邊的細根是側根；根尖端的白色絨毛是根毛，它能增加根的吸收面積?！?.提問：“根毛為什么能幫助吸收水分？”（引導學生聯(lián)系“面積越大，吸收越多”的生活經(jīng)驗，如“毛巾比手帕吸水多”）。設計意圖：通過自主觀察與教師講解，建立“根的結構”的具體認知，為后續(xù)理解“功能”奠定基礎。（三）實驗探究：驗證根的吸收作用（20分鐘）活動設計（核心環(huán)節(jié)）：1.提出問題：“根是不是真的能吸收水分？”2.設計實驗：教師引導：“要驗證根的作用，我們需要比較‘有根’和‘無根’的植物，其他條件要相同（如水量、光照、溫度）?！闭故緦嶒灢牧希骸懊拷M有2株綠豆苗（1株保留根，1株剪掉根）、2個裝紅墨水的杯子，請設計實驗步驟?！毙〗M討論后，教師總結實驗步驟：①在兩個杯子上貼標簽（“有根組”“無根組”），各倒入等量紅墨水（約半杯）；②將保留根的綠豆苗放入“有根組”杯子，用棉花固定（防止傾倒）；③將剪掉根的綠豆苗放入“無根組”杯子，同樣用棉花固定；④靜置15分鐘，觀察莖和葉的顏色變化。3.實施實驗：學生分組操作，教師巡視指導（如“紅墨水不要倒太多”“棉花要固定好植物”）。4.記錄現(xiàn)象：每組填寫實驗記錄表（見附錄1），記錄“有根組”和“無根組”的莖、葉顏色變化。5.分析結論：小組匯報：“有根組的莖變紅了，無根組的沒有變紅?！苯處熞龑В骸凹t墨水是從哪里進入莖的？”（預設回答：“根吸收了紅墨水，然后傳到莖”）總結：“根能吸收水分（和溶解在水中的無機鹽），并通過莖運輸?shù)饺~。”設計意圖：通過“設計—實施—分析”的探究流程，讓學生親歷“實證”過程，培養(yǎng)對照實驗設計能力與邏輯推理能力。（四）深化理解：探究根的固定作用（10分鐘）活動設計：1.演示實驗：教師拿出兩盆植物（1盆根發(fā)達，1盆根稀疏），請學生上臺用手拔，感受“哪盆更容易拔出來”（預設：根發(fā)達的更難拔）。2.提問：“為什么根發(fā)達的植物不容易被拔出來？”（引導學生得出：“根能固定植物，防止被風吹倒或雨水沖走”）。3.拓展：展示大樹根的圖片（深入土壤的主根與側根），說明：“大樹的根能扎進很深的土壤，固定植株，所以不會被大風刮倒?！痹O計意圖：通過演示實驗與圖片，讓學生直觀理解根的“固定作用”，補充對根功能的全面認識。（五）聯(lián)系生活：應用科學知識（5分鐘）活動設計：1.提問：“媽媽移栽花的時候，為什么要帶一個土坨？”（預設回答：“保護根毛，防止根受損”）2.引導：“如果根毛被破壞，會影響什么？”（“吸收水分的能力下降，植物容易枯萎”）3.拓展：“生活中還有哪些現(xiàn)象和根的作用有關？”（如“澆水要澆到根部”“花生的根上長著根瘤菌，能固定空氣中的氮氣”）。設計意圖：將科學知識與生活經(jīng)驗聯(lián)系，讓學生體會“科學源于生活、用于生活”，提升應用意識。（六）總結反思：梳理知識，評價提升（5分鐘）活動設計：1.學生總結：“這節(jié)課我們學到了什么？”（預設：“根的結構有主根、側根、根毛”“根能吸收水分和固定植物”“結構與功能相適應”）。2.教師評價：表揚實驗中“認真記錄”“主動思考”的小組，強調(diào)“科學實驗要如實記錄，不能修改現(xiàn)象”。3.布置作業(yè)：觀察自己家的植物（如綠蘿、多肉）的根，用畫筆畫出根的結構；做一個“根的生長”實驗：將綠豆種子放在濕棉花上，每天觀察根的生長方向（向地下生長）。設計意圖：通過總結梳理知識，強化核心概念；通過作業(yè)延伸探究，培養(yǎng)持續(xù)學習的習慣。六、教學評價設計本設計采用多元化評價，兼顧過程與結果，具體如下：評價維度評價內(nèi)容評價方式過程性評價實驗操作（是否規(guī)范使用放大鏡、固定植物）、小組討論（是否主動發(fā)言、傾聽他人）、記錄情況（是否如實填寫實驗表）教師巡視打分、小組互評（用“★”表示：★★★優(yōu)秀、★★良好、★待改進）結果性評價對根的結構（主根、側根、根毛）、功能（吸收、固定）的掌握情況課堂檢測（見附錄2：填空題、選擇題）表現(xiàn)性評價實驗設計能力（是否能說出對照實驗的變量）、邏輯推理能力（是否能從現(xiàn)象得出結論）實驗匯報（小組發(fā)言時，教師記錄“設計合理性”“結論準確性”）七、教學反思1.實驗時效性調(diào)整：“根吸收紅墨水”實驗需要15-20分鐘，若課堂時間不足，可提前1天讓學生在家完成“浸泡紅墨水”步驟，課堂上直接觀察結果，節(jié)省時間。2.差異教學：對實驗設計能力較弱的小組，教師可提供“實驗步驟提示卡”（如“第一步：貼標簽；第二步：倒紅墨水……”），降低難度；對能力強的小組，可鼓勵其設計“探究根毛作用”的實驗（如“去掉根毛的植物與保留根毛的植物對比”）。3.科學思維深化：在“分析結論”環(huán)節(jié)，可增加“為什么要用紅墨水？”的提問（引導學生理解“紅墨水是可視化的標記，便于觀察水分運輸”），培養(yǎng)“變量控制”的深層思維。附錄附錄1：“根的吸收作用”實驗記錄表組號實驗組別莖的顏色變化葉的顏色變化結論1有根組變紅無明顯變化根能吸收水分無根組無變化無變化2有根組變紅輕微變紅根能吸收水分無根組無變化無變化附錄2：課堂檢測題（三年