朱 瑩 婁悠猷

“鳥類是如何適應(yīng)飛行的?”教育活動教案

朱 瑩 婁悠猷①

本教案來源于上海自然博物館探索中心的探究式教育活動項目。該項目針對鳥類展品展項和初中課程中的生命科學(xué)內(nèi)容，以“鳥類適應(yīng)飛行的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理構(gòu)造”為主題，以多感官學(xué)習(xí)和情境教學(xué)為主要教學(xué)方法，以觀察記錄、分組實驗為主要形式，并采用動畫視頻和標本模型等輔助技術(shù)手段。由于本項目活動材料整體打包，也適合在學(xué)校中開展“移動課堂”。

科技博物館；教育活動；多感官學(xué)習(xí)；情境教學(xué)；教案

一、教學(xué)對象與學(xué)情分析

教學(xué)對象:本教育活動針對的具體教學(xué)對象是初中學(xué)生，適宜的受眾人數(shù)為20人。

學(xué)情分析:通過對八年級《生命科學(xué)》飛行動物部分的學(xué)習(xí)和生活經(jīng)驗的積累，初中生對鳥類適應(yīng)飛行的特征已形成初步認識。但這種認知還停留在“間接經(jīng)驗”層面，只有轉(zhuǎn)換為“直接經(jīng)驗”才能加深對問題本質(zhì)的認識。對實物材料(標本、模型)的觀察、實驗有助于直接經(jīng)驗的習(xí)得，因此活動應(yīng)盡量豐富受眾的多感官體驗?？紤]到初中生已具備一定探究性學(xué)習(xí)的經(jīng)驗，優(yōu)先采用小組探究的形式開展活動，這樣不僅能激發(fā)受眾的學(xué)習(xí)興趣，還有助于培養(yǎng)他們分析和解決問題的能力。

二、教學(xué)目標與教學(xué)重難點

(一)教學(xué)目標

知識與技能:了解鳥類適應(yīng)飛行的形態(tài)特征、生理功能等特點；概述鳥類主要特征；掌握獲取、處理、運用信息與知識的技能和實驗、觀察、制作等技能。

過程與方法:了解科學(xué)探索的一般過程；初步掌握觀察、實驗、對比和模型等科學(xué)研究方法。

情感、態(tài)度、價值觀:樹立結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的觀念；團隊協(xié)作，懂得合作和分享；樹立自主探究與創(chuàng)新意識。

(二)教學(xué)重難點

教學(xué)重點:鳥類適應(yīng)飛行的形態(tài)結(jié)構(gòu)與生理功能特征(主要包括羽毛、翼型、骨骼、呼吸系統(tǒng)四方面)；生物體結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。

教學(xué)難點:組織受眾以小組合作的形式完成探究實驗。采取對策:小組分工，以任務(wù)單為輔助，引導(dǎo)受眾運用資源包中的各種材料，完成相應(yīng)觀察記錄、動手實驗或制作任務(wù)。

三、教學(xué)場地、教學(xué)準備、活動時間

教學(xué)場地:場館內(nèi)實驗教室。

教學(xué)準備:計算機、顯示屏、投影儀、iPad、電子天平各一個；教育活動箱一個(見表1)。

活動時間:本教育活動適宜在博物館的所有開放日進行，總時長為1小時，活動前需30分鐘，活動后時長不限。

表1 教育活動箱內(nèi)容

四、教學(xué)過程

第一階段:活動前參觀(30分鐘)

階段目標:通過參觀鳥類展品展項，對探究對象形成初步認知。

學(xué)情分析:受眾在參觀過程中對不同鳥類的體型、羽毛、翼型等外觀差異有了初步印象，并對其與飛行性能之間的關(guān)系產(chǎn)生一定聯(lián)想。

設(shè)計意圖:以任務(wù)為驅(qū)動，引導(dǎo)受眾觀察記錄鳥類的基本特征。

教學(xué)策略:受眾在任務(wù)單引導(dǎo)下參觀展區(qū)，明確鳥類標本的分布區(qū)域；收集主題相關(guān)信息，任務(wù)緊密圍繞主題。

教師活動:簡要介紹活動主題，發(fā)放“活動前任務(wù)單”(見圖1)并明確鳥類標本的展區(qū)分布。

圖1 活動前參觀記錄任務(wù)單

學(xué)生活動:參觀場館內(nèi)鳥類相關(guān)展品展項并完成觀察記錄。

第二階段:自然探索移動課堂——引入(5分鐘)

階段目標:由受眾感興趣的話題引入，激發(fā)探究興趣。

學(xué)情分析:受眾對創(chuàng)設(shè)的情境充滿新奇，愿意暢所欲言。針對導(dǎo)入問題，能給出“翅膀、覆蓋羽毛、流線型外形、減輕體重”等答案，但這些答案大多來自書本或日常經(jīng)驗，停留在知其然而不知其所以然的“間接經(jīng)驗”層面上。

設(shè)計意圖:激發(fā)探究興趣，鼓勵受眾思考、交流。

教學(xué)策略:情境教學(xué)法和問題導(dǎo)入法，從受眾感興趣的“恐龍”話題切入，引導(dǎo)受眾樹立生物進化的觀念。

教師活動:①創(chuàng)設(shè)情境——歡迎穿越到侏羅紀!此時主宰地球的是遍布海陸空的爬行動物，而你們是獸腳類恐龍家族的一個分支，一群想要擺脫地心引力征服藍天的恐龍!②問題導(dǎo)入——想要實現(xiàn)“飛天夢想”，恐龍須對身體的哪些部分進行改造呢?可以聯(lián)系活動前收集到的信息，進行大膽猜測。

學(xué)生活動:小組交流討論，分享觀點。

教師活動:總結(jié)學(xué)生觀點，并凝練出探究專題:羽毛、翼形、骨骼、呼吸系統(tǒng)。

學(xué)生活動:小組討論決定探究專題。

第三階段:自然探索移動課堂——小組探究(30分鐘)

階段目標:小組合作，探究鳥類適應(yīng)飛行的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特征。

學(xué)情分析:受眾(初中生)具備一定探究性學(xué)習(xí)的經(jīng)驗和自主學(xué)習(xí)的能力，但分析、解決問題的能力有限，適合采用引導(dǎo)式探究。

設(shè)計意圖:①讓受眾體驗科學(xué)探究的一般過程，即發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè)、設(shè)計方案和制定計劃、實驗和收集證據(jù)、分析討論、得出結(jié)論；②受眾通過觀察記錄和動手實驗探究鳥類適應(yīng)飛行的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特征，在探究過程中鍛煉實驗、觀察、操作、制作技能，培養(yǎng)團隊精神，懂得合作分享。

教學(xué)策略:①多感官學(xué)習(xí)——為受眾提供豐富的實物材料(標本、模型等)，輔以多媒體資料(視頻、圖片等)，使受眾從視覺、觸覺、聽覺等多方面獲得體驗；②引導(dǎo)式探究——以任務(wù)單為導(dǎo)向，既為專題探究提供思路，又給受眾留下獨立思考和創(chuàng)新的空間。受眾探究的同時，科學(xué)老師從旁答疑；③合作學(xué)習(xí)——小組分工協(xié)作，鼓勵討論與分享，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)共同體的創(chuàng)造性。

教師活動:發(fā)放各專題資源包和任務(wù)單，布置探究任務(wù)，引導(dǎo)小組分工，跟進探究進度，答疑。

專題一:羽毛

資源包內(nèi)含野雞、野鴨正羽，貓頭鷹飛羽，鴕鳥正羽，放大鏡、文具。

任務(wù)單內(nèi)容:①觀察記錄羽毛的質(zhì)地、形態(tài)與結(jié)構(gòu)；②根據(jù)羽毛形態(tài)推測其功能；③觀察記錄貓頭鷹、鴕鳥羽毛的差異，推斷羽毛形態(tài)結(jié)構(gòu)與飛行能力之間的關(guān)聯(lián)(見圖2)。

圖2 學(xué)習(xí)單——對比貓頭鷹、鴕鳥羽毛的差異

專題二:翼形

資源包內(nèi)含:雨燕標本、機翼紙模、電吹風(fēng)、鋼絲、泡沫板、美工工具、文具。

任務(wù)單內(nèi)容:①觀察記錄雨燕標本翼形特點；②制作機翼模型，探究飛機升力原理(見圖3)。

圖3 學(xué)習(xí)單——觀察雨燕翼形；制作機翼模型，探究飛機升力原理

專題三:骨骼

資源包內(nèi)含:脊椎動物骨骼套裝、鴿子骨骼標本、量筒、燒杯、攪拌棒、食鹽、鑷子、套裝砝碼、一次性紙碟、A4紙、美工工具、文具。

任務(wù)單內(nèi)容:①完成脊椎動物骨骼比重實驗(見圖4、圖5)；②模擬測試中空長骨的承重能力，探究截面形狀對承重能力的影響；③觀察家鴿骨骼標本，記錄與飛行生活相適應(yīng)的骨骼特征。

圖4 學(xué)習(xí)單——骨骼比重實驗(1)

圖5 學(xué)習(xí)單——骨骼比重實驗(2)

專題四:呼吸系統(tǒng)

資源包內(nèi)含:iPad(多媒體資料，包括視頻和圖片)，文具。

任務(wù)單內(nèi)容:①觀察記錄鳥類呼吸系統(tǒng)與人類呼吸系統(tǒng)的異同；②觀看視頻《雙重呼吸》，繪制鳥類呼吸過程中氣體交換途徑(見圖6)。

學(xué)生活動:小組分工合作，在任務(wù)單引導(dǎo)下完成探究實驗。

圖6 學(xué)習(xí)單——呼吸系統(tǒng)對比

第四階段:自然探索移動課堂——分享與總結(jié)(25分鐘)

階段目標:分享探究成果，總結(jié)鳥類適應(yīng)飛行的系列特征，樹立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。

學(xué)情分析:①通過探究，受眾能掌握鳥類適應(yīng)飛行的某一項特征，但還缺乏整體理解；②受眾較多關(guān)注探究結(jié)果，而容易忽略探究過程；③受眾對羽毛結(jié)構(gòu)、飛機升力原理、雙重呼吸等內(nèi)容的理解不夠透徹。

設(shè)計意圖:①通過組間分享交流，讓受眾從多角度全面了解鳥類適應(yīng)飛行的特征，樹立整體概念，學(xué)會歸納、總結(jié)、交流、思考；②引導(dǎo)受眾關(guān)注科學(xué)探究的一般過程。

教學(xué)策略:①以提問、點評的方式引導(dǎo)受眾；②對知識難點、重點進行補充解釋。

教師活動:組織分享與討論，引導(dǎo)各探究小組選派發(fā)言代表，向其他小組介紹本組的探究專題、探究任務(wù)、探究過程、探究結(jié)果等，展示本組研究成果，鼓勵其他受眾進行提問或補充。

學(xué)生活動:展示本組探究成果，對其他小組探究成果進行提問或補充。記錄、整理各小組的探究結(jié)論。歸納梳理出鳥類適應(yīng)飛行的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能等特征。

教師活動:①對各小組探究過程、探究成果進行簡單點評；②對“飛機升力原理”“鳥類骨骼特征”“雙重呼吸”等知識難點進行補充解釋；③補充介紹鳥類適應(yīng)飛行生活的其他特征。如，展示鳥類肌肉分布掛圖，介紹肌肉分布對飛行生活的適應(yīng)性；簡介鳥類的食性、發(fā)達的神經(jīng)系統(tǒng)、鳥類減輕體重的其他措施(右側(cè)卵巢退化、不貯存宿便……)等。

第五階段:活動后任務(wù)

階段目標:知識遷移，嘗試運用所學(xué)知識解釋生活中的現(xiàn)象。

學(xué)情分析:受眾對鳥類適應(yīng)飛行的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特征已全面了解，但這種了解還停留在理論層面上，與實際生活脫節(jié)。

設(shè)計意圖:①知識的鞏固與遷移，使受眾能夠利用理論知識來解釋現(xiàn)實生活中的現(xiàn)象；②通過撰寫報告，鍛煉受眾的表達能力、獲取和運用信息與知識的技能。

教學(xué)策略:呼應(yīng)活動開始時創(chuàng)設(shè)的情境，同時聯(lián)系生活實際，在原有情境基礎(chǔ)上導(dǎo)入新的探究問題。

教師活動:創(chuàng)設(shè)情境——經(jīng)過共同努力，大家終于成功從恐龍進化為鳥類。盡管鳥類家族的絕大多數(shù)成員都是飛行能手，但也有一些成員不具備飛行能力，比如企鵝、鴕鳥……；問題導(dǎo)入——①假如你是鴕鳥或企鵝，請嘗試利用所學(xué)知識，以鴕鳥或企鵝的口吻寫一封自白書，向大家解釋自己為什么不具備飛行能力；②家禽中的雞是我們最熟悉的鳥類之一，雞會飛嗎?嘗試運用探究成果(鳥類適應(yīng)飛行的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特征)，去衡量雞是否具備飛行能力，同時注意結(jié)合實際生活經(jīng)驗(形成報告)。

學(xué)生活動:從兩個問題中選擇一個作為主題，搜集資料并形成報告?？缮蟼髦辽虾Ｗ匀徊┪镳^官網(wǎng)進行分享。

五、實施情況與效果評估

(一)實施情況

“鳥類是如何適應(yīng)飛行的”自然探索移動課堂在20個月內(nèi)累計實施53場次，包括學(xué)校定制29場和散客預(yù)約24場，共1044人次參與活動。

(二)受眾反饋

活動過程中對受眾行為進行觀察，發(fā)現(xiàn)以“恐龍到鳥類的演化”為切入點，能較好地調(diào)動受眾積極性，受眾能圍繞話題展開熱烈討論，并主動發(fā)表意見。小組探究環(huán)節(jié)受眾參與度最高，無論活動前彼此是否熟悉，活動過程中都能圍繞共同學(xué)習(xí)目標與小組成員展開充分交流，并通過分工協(xié)作的形式完成探究任務(wù)。在分享交流環(huán)節(jié)，受眾能全面展示本組探究成果，并認真聆聽、記錄其他小組的成果，提出疑問。針對活動后可選的兩項任務(wù)，受眾對任務(wù)二表現(xiàn)出更強的好奇心，活動一結(jié)束便有部分受眾主動開始討論“雞是否具備飛行能力”話題。

活動結(jié)束后，對受眾進行課堂隨訪。反饋集中體現(xiàn)為:話題有趣，探究實驗新穎，活動材料豐富、真實可觸摸，玩中學(xué)，既拓展了知識、又鍛煉了動手能力。部分受眾對自然探索移動課堂的其他主題表現(xiàn)出較大興趣，想要參加類似的教育活動。

隨機抽取30位參與者，通過問卷測試其在活動前、后對鳥類的認識，發(fā)現(xiàn)活動后受眾對鳥類結(jié)構(gòu)、功能的認知程度普遍提高。如，活動前僅有3位參與者能正確認識到龍骨突的作用是為胸肌附著提供表面，活動后人數(shù)上升至13；又如，活動前只有10位參與者能準確識別鳥類骨骼，活動后人數(shù)上升至25；再如，活動前僅有1位參與者認識到呼吸系統(tǒng)對鳥類飛行的重要作用，活動后人數(shù)上升至8。

(三)教師反饋

本活動與初中生命科學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)，活動中引入的展區(qū)參觀、動手實驗和可觸摸標本彌補了學(xué)校教學(xué)資源的不足，深受廣大教師好評?；顒覲PT免費共享給參與上海市教委聯(lián)合上海科技館設(shè)立的“館校合作”項目的教師，已被下載120余次，覆蓋上海市60余所學(xué)校，亦有許多學(xué)校專門要求定制本活動作為課堂延伸。

(四)活動評估

根據(jù)受眾、教師、專家反饋，總結(jié)出本活動特點如下:

1.變“被動式學(xué)習(xí)”為“主動式探究”——參與者在活動中處于主體地位，科學(xué)老師起穿針引線的作用，以實驗探究為主，知識講授為輔；

2.注重受眾體驗，促進全面發(fā)展——參與者親身經(jīng)歷科學(xué)研究的一般過程，在鍛煉動手能力、團隊協(xié)作能力之余激發(fā)無限創(chuàng)造力；

3.緊密銜接中學(xué)課程，活動形式豐富——項目內(nèi)容與中學(xué)生命科學(xué)密切相關(guān)，在學(xué)生已有理論基礎(chǔ)之上拓展思維容量，提供大量可觸摸標本，方便開展深度探究，綜合運用動手實驗、觀察記錄、小組討論等多種活動形式，調(diào)動參與積極性；

4.活動定制，博物館教育進校園——根據(jù)校情學(xué)情實施定制，教育資源整體打包，可供社區(qū)、學(xué)校等多種場所使用。

當然，活動從設(shè)計實施到優(yōu)化完善也經(jīng)歷了漫長的磨合過程。在實施過程中我們遇到的最大挑戰(zhàn)是網(wǎng)上預(yù)約所導(dǎo)致的參與者實際年齡與目標人群不符、參與者年齡及認知水平參差不齊。這就要求科學(xué)老師在活動引入時，能根據(jù)參與者的回答快速評估其認知水平，根據(jù)受眾之前參與探究性學(xué)習(xí)的經(jīng)歷來確定究竟采用驗證式探究、引導(dǎo)式探究還是完全開放的探究，同時對內(nèi)容的深度廣度、呈現(xiàn)方式、活動時間進行適當調(diào)整，以求盡量做到因材施教。例如，當參與者為小學(xué)生時，知識點縮減為“鳥類適應(yīng)飛行的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征”，只保留鳥類的羽毛、體型、骨骼特征探索環(huán)節(jié)，對肌肉、呼吸系統(tǒng)不作要求。此外，探究骨骼特征時，只測試圓柱形中空紙管承重能力，對“截面形狀對承重能力的影響”的對比實驗不做要求，從而將整體活動時間縮短至45分鐘左右，使活動更符合受眾的心理、行為特征。目前該項目仍存在亟待改進之處，如“呼吸系統(tǒng)”專題目前只有視頻資源和圖像資源，缺少實物支持，后期將引入鳥類呼吸系統(tǒng)模型和標本來豐富受眾感官體驗。

Teaching Plan for the Education Activity of“Birds:Adaptations for Flight”

Zhu Ying Lou Youyou

This paper introduces an inquiry educational activity which is conducted in the Exploration Center of Shanghai Natural History Museum.The project is based on the birds'exhibits in the museum and combines the relative life science courses in junior high school.The theme of the project is“How is a bird's body adapted for flight”.Teaching methods，such as multi-sensory learning and situational approach are used when carrying out the activity.The main forms of the activity include observation，recording and grouping experiments.The use of animation videos，specimens and models also has benefit of improving cognitive effect.Since all the activity materials can be packed in a suitcase，the project is also suitable for schools.

science museum，educational activities，multi-sensory learning，situational approach，teaching case

①朱 瑩:上海自然博物館展教服務(wù)處科學(xué)教師；研究方向:科普教育；通訊地址:上海市靜安區(qū)山海關(guān)路399號上海自然博物館；郵編:200041；Email:zhuying＠sstm.org.cn；婁悠猷:上海自然博物館展教服務(wù)處科學(xué)教師；研究方向:科普教育；Email:louyy＠sstm.org.cn。