1、第 4 课叶的神奇 、教材分析 承接第一节课“植物的这些器官有什么作用”这个问题的 讨论，继续展开本 节课的学习一叶。本节课的研究方法教材 也是按“观察外形结构-探究功能作 用”的认知逻辑，编排了 两个相应的进阶活动。引领学生观察比较叶的形态特征， 尝 试归纳叶的概念，猜想叶的作用，基于模拟实验探究叶分布结 构与接受更多光 照的功能。 活动：观察比较植物的叶 观察各种各样植物的叶。首先，找寻它们的不同。在此基 础上让学生尝试对 植物的叶进行分类。（这点学生认识到不 同即可，在后续中学生物课中会有更深入 的学习。）然后归 纳这些植物叶的相同一叶有叶柄、叶片，叶片上有叶脉。教学 活动不能仅仅停留在
2、操作层面上，将“思与做”结合在一起， “叶怎样长在茎上 才能获得更多的阳光?”引发学生暴露自己 原有的认识，聚焦问题，发现规律，提 出预测。 拓展：光照模拟实验 在这个活动中，学生将以“叶在茎上的排序”这个内容展 开研究，学生将经 历一个模拟实验的整个探究过程一“观察 原型-建立模型-实验，搜集证据 T 科学论证、得出结果”。 通过研究学生认识到叶在茎上是有规律地排列，这样生长 可以帮助植物接收 到更多阳光，更有利于植物的生长。然后 引导学生去大自然中观察更多植物的叶 序，进一步检验课上 形成的结论。 提示：这里不讲“光合作用”，仅仅让学生知道这个词即 可，在中学生物课中 会有详细的原理讲解，
3、以及相关的实验 操作。 最后，引发学生思考“植物的根、茎、叶是怎样互相配合 工作的？”引发学生 新一轮的科学论证，这个问题的指向是 植物各个器官具有一定结构与功能的同时， 它们之间还相互 关联协调工作。帮助学生将对概念的理解向系统认识进行建 构， 为初中生物“生物体的结构层次”“生物圈中的绿色植 物”两个主题学习积累认 知经验。 二、教学目标 1-科学知识 学生能描述植物叶的外部形态，以及具有帮助植物维持自 身生存的相应功 能一获取更多的阳光。 2. 科学探究 (1) 学生有序观察、 比较发现植物叶的形态特点， 可用语言、 绘画等方式进 行表达。 (2) 学生经历一个模拟实验的探究过程，获取证
4、据、了解实 验方法。 3. 科学态度 (1) 尊重事实，尝试多思路多方法完成探究任务，合作学习 完成任务。 (2) 感悟生命的奇妙，关爱并尊重生命。 三、 教学准备 教师准备 1-演示材料：自制 PPT、实物投影 2.分组材料： -各种植物叶的图片、标本或实物若干 一节大约 10cm 长的带有茎、叶的大叶黄杨、叶序模型的 实验装置 -活动手册 学生准备 自愿带来植物的叶或图片资料等 四、 教学建议 课时安排建议：1 课时 教学导入 本课的导入可以参照上节课的方式进行。教师可以按照教 材，采用问题导入 方式，直接入题： “植物的叶是什么样子？ 叶子是怎样排列分布的？叶在植物生长 发育过程中有什么
5、作 用?” 教师如果想将第四、五单元整合在一起交错教学，建议本 课安排在“茎的奇 妙” 一课后进行，因为当“植物的一生” 单元“小苗快长”这课研究完后，植物 到开花结果还需要一 段时间(温度低会需要更长的时间)，在这个期间带领学生一 起来研究“茎的奇妙”和“叶的神奇”，同时在植物生长到这 个时期，学生正好 可以观察到的是植物的茎与叶。 活动观察比较植物的叶 教师关联前几课的学习，创设情境引发学生思考。 1-观察、比较、描述“叶”。教师为学生提供各种各样植 物的叶的实物、图 片、标本若干，在科学教室的一个区域里 创设一个类似小型植物博物馆的氛围。 然后，引导学生观察、 比较、描述不同植物叶的外部
6、形态，并将观察的结果记录 在 活动手册中。最后，尝试根据观察到的现象进行归纳，初步总 结出叶的共同特 征。由于课堂教学时间的限制，课上可以安 排每个学生最少观察、描述、比较两 种植物的叶子。 2. 基于观察进行合理推测。在观察比较叶的外部形态的基 础上，引导学生聚 焦在叶序上，这一点是大多数学生日常生 活中所忽略的。所以先引起学生关注有 这样一个现象，然后 再通过观察去发现其中的规律。 “叶怎样长在茎上才能获得更多的阳光?”让学生进行合理 推测。继续将学科 的核心素养之理性思维的培养落在实处， 学生会依据已有经验加之从资料中查询 到的信息对观察到的 现象进行分析， 形成较为合理的推测。 引导学
7、生有意识地从 运 用直接的比较来鉴别物体，向进行合理推测的理性思维迈进了 一步。 3. 在这个活动中，学生日常对于植物的叶是怎样生长在茎 上的关注不够， 所以认识是模糊的，提不出什么观点，教师 应抓住这点展开下一个活动。 拓展光照模拟实验 1. 在上一个活动基础上，引导学生观察原型一生长在茎上 叶的分布、排列 位置。原型是建模的基础，观察到位了，在 建模的过程中才会更加准确，才能保 证实验结果的可信度与 有效度。 2. 依据原型制作叶序模型，教材中为教师们提供了一个我 们研发的“叶片光 照模拟实验装置”，这个自制教具材料易 找、结构简易、操作方便。实验装置是由 两部分组成，一个 是模型植物体，
8、另一个是连杆照明器。如下图： 3. 教师可以参考课程资源中的 教学设计案例，将数学的思想与工具（统计 图）放到我们的 实践研究中，可以起到很好的助力。（后续“教学案例”中会 有 关于这个教学策略与方法的详细描述。） 4. 观察自然界中更多植物的叶序，边观察边记录在活动手 册中。让学生进一 步求证我们的结论的同时，让学生体会到 我们的学习与生活紧密关联。 5-这个活动教师可根据自己教学实际情况选择不同的方 案。 方案 1：课上带领学生到校园中进行实地考察。 方案 2：课上可以通过观察植物图片的 形式完成。 方案 3：留作课下自选完成。（提示，出 于安全考虑，请 在家长陪同下完成。） 最后，讨论“
9、植物的根、茎、叶是怎样 互相配合工作的？” 可以引导学生以“关键 词标注+画图”的形式将自己的想法记 录在 活动手册中。（如右图） 五、课程资源 1. “叶的神奇”教学设计 教学目标： 1. 科学知识：掌握植物的叶一般是由叶片和叶柄组成，叶 片上有叶脉。叶在 茎上排列的方式叫叶序。 2. 科学探究：建构模型研究叶在茎上的排列规律。 3-科学态度、STSE:懂得与他人合作，建构叶在茎上排列的 模型。 教学重点：植物的叶的结构和功能。 教学难点：通过建构模型研究叶在茎上的排列规律。 教学过程： 一、 情境导入 在这个单元中我们一起走进了植物的世界，逐步地了解植 物，发现了它们许 多的秘密。我们来看
10、看，通过之前的学习 你都找到了它们哪些秘密？（学生回答） 班级交流汇报。通过之前的学习学生能够说出植物的六大 器官，以及根的吸 收水分的作用，茎的运输水分的作用。 师：植物由种子萌发长出一株新的植株，随即我们通过研 究发现了根的奥秘， 以及根上部连接的茎的奇妙，茎上长有 什么？它有什么神奇之处吗？今天我们就 一起来探究一番 吧。 （板书贴标题，PPT 展示标题） 【教学意图及效果】回顾本单元已学内容，从植物的六大 器官顺承引出本课的 研究对象一植物的叶。 二、 观察比较植物的叶 师：你都见过哪些植物的叶子，它们长什么样呢？ 学生：我见过银杏树的叶子像把小扇子。 1. 观察比较植物的叶 师：大家
11、在生活中见过各种各样的 叶子， 今天老师给大家准备了一些真 实的叶子，咱们 来看看它们长什么样 子？比较它们的相同和不 同。（PPT 出示活动要求） 学生观察。 师：通过观察，大家发现了这两片 叶子的 相同和不同，现在拿着你的叶 子和小组同学的 叶子进行比较一下， 看看有没有新的发现。 2. 班级交流汇报。学生发现了两片叶子 比较，虽然形状大 小不同，但是叶子颜色都是 绿的，上面都有网状的纹，叶子 下面都有一个 把儿。和小组同学的叶子比较后发现叶子的颜 色有黄有绿，形状大小不同，但是 这些叶子有相同的点，都 有网状的纹和叶子下面的把儿。 3. 师小结：通过大家汇报，我们发现虽然不同植物的叶子形
12、 状大小都不同， 但是却存在着相同点，它们都拥有相同的结 构。像网一样的，支撑整个叶片的是 叶脉，叶片下面长长的 是叶柄。（板书整理） 【教学意图及效果】学生经历独立观察、组内比较和班级 论证三个阶段，不断 积累关于叶的结构的证据，用从特殊到 一般的思维方法，归纳出植物叶的结构: 植物的叶一般是由叶 片和叶柄组成，叶片上有叶脉。 三、模拟叶在茎上的排列 1. 制作叶在茎上排列的模型 师：叶子是怎样着生在茎上面的呢？ 学生：一片挨着一片长在茎上的。 师：咱们都知道叶子生长在茎上，今天老师给 大家准备 了一个植株模型。还有几片叶子，请你们 来展示一下叶在茎上怎么生长。 小组合作， 利用模型模拟叶在
13、茎上排 列的情况。 班级交流汇报各组模拟的叶在茎上 的排列情况。 学生： 我们觉得叶子是横着长在叶子 上的。 学生：我们看到的叶子是在茎上一层 一层排 列的。 师：叶子为什么这样长在茎上，长在茎上对植 物有什么 作用？为什么长这么多叶子呀？ 学生：植物生长需要阳光。叶子在茎上生长是为了获得更 多的阳光。 【教学意图及效果】通过模型研究，让学生将叶的结构与 功能建立联系。让学 生按照自己的想法在模型上对叶进行排 列，了解学生对于植物叶的排列以及这样 排列的目的的初始 认识。 师：那么我们来验证 一 下，大家所模拟的叶 在茎上生 长的方式，是 否能帮助叶子获 得更多 的阳光照射。 学生活动：用手电
14、模 拟太 阳光，确定太阳升 起的方向。 PPT 出示操作 提示。 讲解统计表填写方法。 （PPT 展示） 小组汇报。（记录单贴在黑板 上） 围绕几个问题来进行论证： -茎上面一共有几片叶子？ -不同时段叶子接收阳光的情 况？ -你们的初步结论是什么？ 学生：我们小组的茎上有 8 片 叶子。 早上有两片叶子受到了阳光照射， 中午 有四片叶子，下午有四片叶 子。我们觉 得叶子照这样长在茎 上不能够获得足够 多的阳光照射。 师小结：通过大家实验以及汇报， 我们发现按照有些小组 的叶在茎上的排 列方式，会有一部分叶得不到足够的 光照。 【教学意图及效果】实验验证学生 的初始想法，发现无序 排列的叶子并
15、不 能达到学生的预期效果，引发学生的学习需 求。在实验过程中实事求是，培养实 证意识。 我们的at物有 有阳光照射，中午 2. 模拟叶在茎上的生长 师：那叶子到底是怎样在茎上排列的呢？为了我们的科学 研究，老师给大家 采了一些大叶黄杨叶的样本，你们来看看， 大叶黄杨的叶在茎上是怎样排列的。 学生将模型和大叶黄杨进行对比，说出他们有什么发现。 学生 1： 大叶黄杨的叶子 比我们 的模型的叶子数量 少。 学生 2： 大叶黄杨的叶子 之间有 空隙，但是我们的模型的叶 子都叠在 一起。 学生 3： 大叶黄杨的叶子 排列得 比我们的模型更有规律。 师： 大叶黄杨的茎和我们这个模 型的茎长度差不多， 只有
16、四片而已， 这么少的叶子，能比咱们模型受光照的效果 好吗？ 小组合作进行实验。 班级交流汇报。（记录单贴在黑板上） 学生：我们发现虽然只有 4 片叶子，但是按照大叶黄杨叶子的排列 方式 4 片 叶子早中晚都能受到阳光照射。4 片叶子间有一定距离， 并不 是挨在一起的。 【教学意图及效果】在对比中发现真实植物叶的排列和模型之间的 差异，对植 物的叶序产生初步的认识，并通过实验验证植物的叶有序 排列对于它受光照效果 的影响。 3. 借助统计图对比叶在茎上有规律排列和无规律排列，谈一谈发 现。 师：对比两次实验的结果，你有什么发现？ 学生：通过实验我们发现，叶在茎上没有规律地排列，最好的情况 是 8
17、 片叶 子中也只有 4 片受到阳光照射，而有规律地排列，虽然只有 4 片但是早中晚都受 到了阳光的照射。 【教学意图及效果】数据对比发现植物的叶有序排列会更有效地受 到光照，通 过实验发现叶序对于植物生长的价值。 4. 观察更多植物叶的排列规律 师：为了能够获得更多的光照，植物的叶子在茎上的排列都是有规 律的。叶 在茎上排列的方式叫叶序。大叶黄杨的叶子在茎上是这样排 列的，我们来看看其 他植物的叶在茎上是什么样的。 PPT 展示更多植物不同的叶序。学生观察图片， 用自己的语言说出这 些植物 叶的排列规律。 学生 1：叶子有两片对着生长的。 学生 2：还有转着圈生长的。 师：叶片两两对着生长的，
18、植物学家将其命名为对生，交互生长的， 命名为 互生，转着圈像车轮一样生长的，命名为轮生。叶序还有很多 的类型，不止我们 今天看到的这几种。今天我们研究了叶序，植物学 家也在不断探索研究叶序的奥 秘，老师给大家准备了一份植物学家研 究的有关于叶序的小资料，如果你感兴趣, 请在课后阅读，继续去探索 叶的神奇吧！ 【教学意图及效果】在学生发现大叶黄杨叶的排列规律后，对比观 察更多植物 叶的排列规律，用从特殊到一般的思维方法，归纳总结， 发现虽然不同植物的叶 的排列规律不同，但是它们都是有序排列的， 逐步建构叶序的科学概念。 2. 创新实验教学之学科融合 建构模型促进概念形成，数形结合发展理性思维 以
19、“叶的神奇” 一课为例 从题目我们可以看出，今天这节课是围绕着两个数学思想设计的， 分别是建 构模型和数形结合。 一、关于模型 首先，从实际应用的角度简单地说明数学模型和科学模型间有什么 区别和联 系。数学模型是一种模拟，是用数学符号、数学公式、程序、 图形等对实际问题 的抽象而又简洁的刻画，它或能解释某些客观现象， 或能预测未来的发展规律。 简单地说，就是把实际问题用数学公式来 表示，把形象的问题抽象化，并且通过 数学公式的演算合理地预测结 果或者变化趋势。 相对地，在小学科学课上我们在利用模型帮助学生解决问题的时候， 是把生 活中学生不容易在课上直接观察、展示，但是又有一定感性认 识的物体
20、或现象， 通过建立形象的模型，将它们放大模拟或演绎，帮 助学生建构科学概念。这样看 来，数学模型和科学模型的使用方式不 同，但是它们所要实现的目标是一致的， 都是在帮助解决问题。 二、关于数形结合 数形结合就是把抽象的数学语言、数量关系与直观的几何图形、位 置关系结 合起来，可以使复杂问题简单化，抽象问题具体化，从而实 现优化解题途径的目 的。我国著名数学家华罗庚曾说过：“数形结合 百般好，割裂分家万事休。” 数形结合思想在工程技术领域中，可以用来解决比如一个结构的最 合理形式， 一件产品的最短生产时间，一个实验的最佳配方等问题。 从利用图形变化趋势解 决问题就体现了数形结合思想的应用。 在小
21、学科学教学中比较常见的数形结合方法是图形分析法。对于小 学生来说， 有些数量比较抽象，难以把握，而“形”具有形象、直观 的优点，因此可以把 “数”的对应一“形”找出来，利用图形来解决 问题。所以在本课的教学过程 中，建构模型会帮助学生形成概念，数 形结合会帮助学生发展思维。在备课阶段 我们还认真地学习了 STC 和 STEM 教育中学科融合教育的案例，为我们教学实施 提供了宝贵的理论 依据。 三、 学情分析 对于三年级的学生来说，他们乐于参与各种研究活动，能够进行简 单的分工 合作。三年级学生主要以形象思维为主，并且在他们的头脑 里存在越多就是越好 的思维定式，这是一种十分主观的思维方式。从
22、学生的生活经验来讲，他们在生 活中观察植物的叶的排列多数都是从 远观，看到植物的叶子郁郁葱葱，但是他们 很难发现植物的叶的排列 是有规律的，因此，对于植物的叶如何排列在茎上，他 们会理所当然 地认为叶就是随便排列在茎上，而且叶子越多越利于植物生长。同 时 在我们的前期调查中发现在这节课上学生分析数据时所需掌握的条形 统计图的 知识在他们所学的人教版小学数学教材中要到四年级上册才 会学习，出现了数学 工具滞后的情况，但是学生们在一年级的分类与 整理单元中已经掌握了基本的分 类计数的能力并且可解决一些简单的 实际问题。面对这些问题，在教学准备阶段 我们进行了这样的设计。 四、 教学设计 “叶的神奇
23、” 一课的教学目标落点是小学科学课程标准生命科学领 域 “8.1 植 物具有获取和制造养分的结构中的中年级部分描述植物一般 由根、茎、叶、花、 果实和种子组成，这些部分具有帮助植物维持自 身生存的相应功能”。在本课所在 单元之前的学习中学生分别研究了 植物的根和茎的结构与功能，在这节课学生们 将继续研究植物的叶的 结构与功能。 对于小学科学生命领域的研究来说，样态研究是主要采用的方式， 学生通 过观察生物的形态和生活环境等因素，推测和分析它的结构和 功能，例如学生 通过对蚕和蚂蚁的观察和模型制作，研究它们的“身 体”结构和功能就是典型 的样态研究。对于本课教学设计，我们先让 学生根据前概念利用
24、模型还原出自 己认为的植物的叶的排列样态获取 光照数据，通过统计图分析，在数据分析时， 我们将传统的条形统计 图进行了调整，使它更加形象化，让学生利用贴纸进行 数据的统计和 分析，符合学生的认知水平。让学生通过数据分析发现自身前概 念中 存在的问题，催生学生的学习需求，再通过二次模拟实验建构植物的叶 在 茎上有序排列的概念。在这个从无序到有序的过程中，学生的理性 思维也得到 了发展。 审视本节课，从教学内容上分为两部分，分别研究植物的叶的结构、 功能和 叶的排列。其中叶在茎上的排列是这节课的重点。结合教学背 景和学生情况我们 制定了本节课的教学目标，其中建构模型研究叶在 茎上的排列规律是这节课
25、的教 学重点也是教学难点。 在这节课教学开始我们先让学生经历独立观察、组内比较和班级论 证三个阶 段，不断积累关于叶的结构的证据，以从特殊到一般的思维 方法，归纳出植物叶 的结构：植物的叶一般是由叶片和叶柄组成，叶 片上有叶脉。由于学生在之前研 究植物的一生的过程中已经对植物的 叶的功能有了初步认识，因此在这个阶段学 生很容易就将植物叶的结 构和功能建立连接。 随后教师利用植物的叶是怎么样在茎上生长的问题，让学生利用模 型还原自 己认识中植物的叶在茎上的排列情况，这样就暴露出了学生 对于叶序的前概念, 通过班级论证我们可以发现，学生这样排列叶子的 目标就是让植物获得更多的阳 光。于是教师让学生
26、通过实验验证自己 排列的叶序是否能帮助植物获取更多阳光， 在实验过程中学生会观察 到植物模型上的叶子被照亮的情况，但是他们无法直接 拿着模型进行 交流，所以要把叶子被照亮的情况以数据的方式记录下来，便于交 流。 但是如果仅凭数据来交流的话对于学生来说又不够直观，所以他们将数 据做 成统计图，进行了第一次班级论证。我们可以通过统计图直观地 读出以下数据, 一天中随着光照方向的变化，叶子接收阳光的变化情 况，通过读图学生可以直观 地发现自己的排列虽然又多又密，但是在 一个时间段能接收到阳光的叶子数量却 不多，不能实现自己的目标。 随着研究的深入，“怎样排序才能让叶子获得更多阳光呢？”学生 自然产生
27、这 样的学习需求。这时对比观察真实的植物，发现真实的植 物的叶在茎上的排列是 有序的，随后学生按照有序的排列再次实验， 对比自己第一次实验的数据，学生 们发现按照真实植物的情况排列， 叶子的数量虽然又少又稀，但是它们接收阳光 的效率却很高，因此植 物的叶要在茎上有序排列才能获得更多阳光。通过直观的 数据对比， 纠正了自己前概念中存在的错误， 形成了正确的科学概念。 最后， 在 学 生发现大叶黄杨叶的排列规律后，对比观察更多植物叶的排列规律，以 从特殊 到一般的思维方法，归纳总结，发现虽然不同植物的叶的排列 规律不同，但是它 们都是有序排列的，生成叶序的科学概念。 在这节课的教学过程中，模型建构
28、贯穿了整个教学重点环节，为学 生概念的 形成和思维的发展提供了大量的实证。通过两次数形结合的 分析，学生先发现自 己前概念中的问题产生学习需求，再通过二次验 证和对比分析，形成科学概念, 理性思维的能力也得到了发展。 3. “叶的神奇” 一课引发的思考 一、 研究感悟 近期，在我们学校举办了 “科学与数学学科思想融合教学实践研 究”。我们展 示了两节三年级的研究课，一节科学课，一节数学课， 分别从科学和数学学科运 用维恩图解决问题。通过研讨我们认识到： 第一，从学生思维活动的过程角度进行备课，让我们体会到了不是 为了用而 用工具，而是借助工具帮助概括陆生植物的一般特征找相同 和不同。西蒙辛格
29、说过“数学立足于逻辑”。有意思的是，西蒙辛 格虽然著有费马大定理一 书，但他在剑桥大学获得过粒子物理学 博士学位，也是一位物理学家。 第二，小学科学的教学研究从关注学生的探究活动，到关注学生核 心概念的 建构，到现在关注学生思维活动。每节科学课的概念很简单， 为什么还要让学生 经历探究的过程？课程的价值就体现在让学生在科 学课上进行思维的训练。 二、 我的理解 （一）对于教材的研读 在我区近期的研究基础上，我们再来审视刘阳老师他们团队的阶段 研究成 果建构模型促进概念形成，数形结合发展理性思维中有两 个目标“概念形 成”和“理性思维”，通过两个方法“建构模型”和 “数形结合”来实现。针 对“叶的神奇” 一课，需要建构的科学概念 是“叶一般是由叶片和叶柄组成， 叶片上有叶脉。叶在茎上排列的方 式叫叶序”。理性思维则是，打破固有的思维 定式一叶片是无序的、 数量越多越好。概念的建构是与模型的建构共同完 成的。 本课是“湘科版”三年级下册第四单元内容。本单元与第五单元“植 物的一 生”两个单元穿插进行教学，学生在了解植物的生命周期的同 时，在本单元进一 步了解植物的秘密一植物的各部分结构。本课“叶 的神奇”，引导学生关注植物 的叶长得什么样？叶在植物生长发育过 程中发挥着什么作用？
