基于线上教学的初中科学深度学习实践——以“植物的茎和物质运输”为例

疫情期间，为贯彻教育部“停课不停学”的要求，教师们义无反顾地投身于一线当起了主播，开启云端授课。线上教学如何才能不流于形式，如何引导学生完成深度学习是值得思考的重要问题。深度学习注重知识的批判理解，其核心是知识迁移、问题解决、思维提升，其本质是学生学会学习、学会应用。美国学者埃德加·戴尔曾的“学习金字塔”理论指出：在教学中，讨论、实践和教授给他人都可成为深度学习的良好载体。本节课中，笔者打通了知识传递、互动释疑和内化提升这三个密切联系的认知环节，围绕核心概念和科学本质开展深度教学，引导学生主动建构和理性思考，从而有效完成深度学习。

一、教材分析与设计思路

本文以浙教版科学八年级下册第四章《植物与土壤》第4节《植物的茎和物质运输》为例，探讨了基于线上教学的初中科学深度学习策略。意图利用线上教学的各种手段，把基础知识的落实分配到课前的自主学习时间进行，学生利用微课了解重难点，再通过课堂上教师的答疑解惑、生生合作探究，实现先学后教，翻转课堂。同时，教师根据在线平台提供的过程性数据，为学生提供精准的教学测评与诊断，帮助他们实现对知识的内化提升。

二、确立教学目标

依据《新课程标准》培养学生核心素养，笔者制订了如下教学目标。

1.知道木质茎的基本结构及其功能；

2.知道实验掌握水、无机盐和有机物的运输过程；

3.利用所学知识解释生活生产中的实际问题，培养保护植物的生命态度和责任意识。

三、线上教学准备

1.选择网络平台。本课选用课后网(支持PPT演示、视频播放和分享屏幕等)为授课平台，学生可以在讨论区提问和讨论，实现师生在线及时互动。

2.准备网课资源。课前教师要在课后网的课程资料栏目中为学生准备好充足的学习资源包，如微课视频，便于指导学生做好课前的预习工作。同时准备好上课所需要的材料和用具：自来水、不同颜色的水溶染料、白玫瑰若干枝，用红墨水染色的木槿枝条。

3.提升网课技术。线上教学主要以PPT为载体，所以课件的制作应该更加精美。所做课件应凝练教育部门上传的优质网络课程资源，结合教学设计，有选择地使用甚至重组资源，赋能线上教学。授课时，可以利用平台的电子粉笔进行屏幕批注，以增强学生的注意力。

4.组建“小小讲师团”。线上教学前组建网络学习小组——“小小讲师团”，其承担直播课前半程“知识梳理”环节的任务，每期推出一名主讲，以增强学生在网课学习中的主体地位，并提高其自主学习的能力。

四、线上教学活动

在线教学的互动方式不再是面对面的师生、生生交流，驱动方式也不再是教师的现场调动，没有教师的时刻关注，没有线下课堂的氛围感染，没有学生的行为参照，且学习工具多为枯燥的电脑屏幕，如何实现深度学习？为了使学生全身心地参与课堂，教师必须设计各种活动，以任务驱动学生学习，使学生在参与式的学习中形成集体智慧，培养其解决问题的能力。

1.问题情境创设，制造认知冲突

“蓝色妖姬”一经上市就格外引人瞩目，花瓣呈现出迷人的蓝色，让人眼前一亮。教师展示课前分别插入不同颜色染料水溶液中的白色玫瑰花的照片。设问：“一段时间后，会出现什么现象呢？你是否也可以在家自制一朵彩色的玫瑰花？”

设计意图：通过实验导入新课，不仅可以激发学生的兴趣，引发认知冲突，还能调动学生积极思考。实验创设的真实情境有助于学生主动参与知识建构，并促进形象思维逐步向抽象思维过渡。当学生带着对知识的迫切渴求进入直播课堂，相信在任务的解决过程中，一定能实现深度思考与互动探究的水乳交融。

2.自主合作探究，建构知识模型

围绕“蓝色妖姬”的制作，引导学生在新课前的一周内开展以下活动。

活动1：自制木本植物茎的标本，并观察其结构。要求学生在小区里采集1～3 年生的椴树(杨、柳、泡桐、月季、木槿均可代替)茎，切成长约5cm 的茎段，自外至内进行实验和观察。纵向剥下树皮，观察木质部表面黏滑的一薄层，这就是形成层。指导学生从树皮内层和木质部中撕下一些纤维状细丝，为讲述韧皮纤维和木纤维打下基础。用针戳木质部和髓，感受其硬度。通过联系教材上的结构示意图、显微镜下木本植物茎切片图和微课视频，初步了解茎的结构及各部分的名称。

设计意图：学生通过利用教师精选的微课视频等支架性资源，按照由表及里、从宏观至微观的顺序对木质茎的结构进行了自学，初步突破了教学重点。并在教师的细心指导下开展居家小实验，使得学生对重难点知识的掌握和动手操作的能力大大提高。

活动2：自主讨论，归纳总结，建构概念。“小小讲师团”成员在QQ群内讨论木本植物茎的结构，绘制木本植物茎横切面图，要求标注树皮、形成层、木质部、髓、导管和筛管等结构。在直播课前半程“知识梳理”环节，由每个讲师团推出的主讲人呈现各个讲师团的图片，并经学生在线讨论优化细目，建构最终的系统化概念。

设计意图：通过任务驱动型学习，利用头脑风暴，学生经历了勾画模型图、撰写发言讲稿、试讲调试、主讲直播的全过程，实现了智慧共享，学生的思维能力、语言表达能力和归纳总结能力得到了较大幅度的提升。这种寓科学方法于知识教学之中的深度学习，其效果是传统讲授无法比拟的。

3.实验讨论释疑，突破重点知识

学生设计并完成“水和无机盐的运输”实验，该实验比较简单，而且每个学生都可以利用不同植物的茎进行实验，所以有助于排除实验结果的偶然性。同时，也可以让学生意识到虽然自然界中茎的形态千姿百态，但它们的基本结构与功能是一致的。直播授课时，教师将浸过红墨水且带有叶的木槿枝条进行横切和纵切，引导学生进行观察并布置本节课的“众筹任务”：问题1：观察木槿枝条的横切面中被染成红色的部分的形状，判断属于哪部分结构？

问题2：观察木槿枝条的纵切面中被染红部分的颜色深浅有什么特点，从中能得出什么结论？领到本节课的“众筹任务”后，全班学生在交流区展开生生互动，通过举手发言、评论区输入文字等形式发表看法。学生认为，可通过观察实验现象推断出木质部至少有两大结构，即被染红的，起输导作用的部分——导管，和未被染红的，起支持作用的部分——木纤维。根据木质部中的颜色变化，自下而上红色逐渐变浅，可推断出水分和无机盐是自下而上沿木质部运输的。

设计意图：通过网络学习共同体的相互促进和共同合作，突破了本节课的教学重难点——导管的运输功能，并通过对现象到结论的推理，使得学生对“结构与功能相适应”这一生物学思想的理解水到渠成。由此，学生也想到了“蓝色妖姬”玫瑰花瓣的颜色不是喷雾或者描上去的，而是通过茎把染色素运输到花瓣中的。

问题3：你认为运输水分、无机盐和有机物会是茎中的同一结构吗？从功能表现上看，水分和无机盐是靠根从土壤中吸收的，自下而上运输；而制造有机物的主要器官是叶片，一定是自上而下运输的，所以学生很自然就猜想到茎中一定存在两种运输不同物质的输导组织。

问题4：展示用带有瘤状物的茎制作的木雕作品。设问：你知道“树瘤”是怎样形成的吗？学生根据现象分析，推测瘤状物可能是有机物在树皮处堆积而成的，猜想运输有机物的输导组织在树皮内。再根据柳枝环剥实验的呈现，通过观察到瘤状物在柳枝环剥处的上方，分析得出这与有机物自上而下的运输方向相吻合，初步确立猜想的正确性，同时实现了筛管概念的重建与完善。

设计意图：教师用看似简单却暴露学生知识盲区的问题为支点，引导学生层层从功能表象到内部结构深度思考，形成理性的、有理有据的科学结论。学生在深度思考的过程中既学到了知识，又训练了思维，同时也领悟到了探索科学的方法。

4.课堂拓展延伸，实现学习迁移

分析民间俗语中的有趣现象“梨树砍三刀，树枝压弯腰”。学生讨论，教师小结并解释以上现象：梨园果农对梨树进行适当的环剥处理，使得有机物不能向根部运输，可以集中供给正在发育的果实，所以有利于枝条上端果实的生长。进一步分析俗语“树不怕空心，就怕剥皮”中包含的科学道理，强化对于筛管功能的理解。

设计意图：生生、师生相互交流评价，能够促进学生对新知识、新方法的理解和应用。利用新知识、新方法进行横向拓展和纵向挖掘，提升学生解决实际问题的能力。且进行生命教育，可以帮助学生树立保护树木的社会责任意识。

五、线上多元评价

多元化的评价能促进学生追求创新，彰显自我，主动全面地发展，这是实现深度学习的重要环节。线上教学无疑为评价提供了更多元的模式，教师要充分利用网络资源，在每一个环节创造性地应用不同技术，进一步丰富、创新和优化评价方式，促进学生科学学科核心素养的发展和提升。

1.在线测试

直播教学最后10分钟可以通过课后网的“我的作业”栏目对学生进行在线测试，使得教师能准确捕捉学生学习的“最近发展区”。通过“结果统计”展现测试情况，教师可利用数据统计对错误率较高的题目进行当堂讲评，落实本节课的重难点，根据学生的学习效果调整教学进度。学生也可以充分利用错题库及时开展巩固与反思，建立自我评价意识。

2.绘制思维导图

以“小小讲师团”为单位进一步对木本植物茎横切面图进行完善，补充每部分结构的功能，看哪一组学生思虑得更加周全、更加深刻。每个班级推选出最佳思维导图，利用在线平台的投票功能进行票选，评出最优方案。展示课外实作能激发学生的进取心和好胜心并形成群体效应，增加了课后作业的趣味性，实现了思维认识的碰撞和融合，并成为实现初中科学深度学习的有效支架。

3.新问题的产生

教学不是帮助学生解决所有问题，而是留有问题，并产生新的问题，让学生继续去探索。通过本节课的学习，学生已经掌握了将白玫瑰变成红玫瑰，或者变成“蓝色妖姬”的制作方法，而花瓣呈现出多种颜色的“彩虹”玫瑰该怎样制作呢？学生通过上网查询资料，得知“彩虹”玫瑰的制作需先将花茎切开，再在花茎内部的不同部分滴入不同颜色的水溶染料。由于导管上下细胞贯通，且只会向同侧花瓣运送水分和无机盐，所以待花茎将染料吸收至花瓣处即可展现出彩虹般绚丽的颜色。

六、教学反思

本节课利用线上平台，通过深度学习促进了学生科学思维的发展、探究能力的提升以及重要概念的建构、理解与运用，达到了形成社会责任意识等科学学科核心素养的要求，同时也使教师的深度教学理念及其教学手段得到了及时的更新，为后疫情时代线上线下交融式教学模式奠定了基础。