基于建模進行“動物的運動”的教學設計

陳金松

(福建省福清市濱江初級中學 350300)

1 教材分析

“動物的運動”是人教版八年級上冊生物學第5單元第2章“動物的運動和行為”第1節的內容。本節內容以哺乳動物為例來探討動物運動的結構基礎和基本原理，是在更高認知層次上介紹動物適應生存環境的本質特征。“動物運動系統的組成”是本課教學的重點，“骨、關節、肌肉如何協調配合完成動作”是本課教學的難點。為了使學生更好地理解、掌握動物運動的結構基礎，本課采用建模教學等手段，以模型去再現原型的各種復雜結構、功能和聯系，將模型方法內化為認知模式。通過尺度模型使用來描述難以直接觀察的現象并使其可視化，感性認識運動結構基礎，并為學習“骨、關節、肌肉三者的關系及骨的運動”做好鋪墊。通過尺度模型建構和使用，學生嘗試制作和使用屈肘和伸肘模型，領會骨、關節、肌肉三者的關系及骨運動的基本原理，體會結構和功能的統一關系，突破難點。

2 教學目標

2.1 知識目標 舉例說出動物運動有利于生存和繁殖，說明哺乳動物運動系統的組成，描述關節的主要結構及其特點，說明哺乳動物的運動依賴于骨、關節和肌肉的協調配合，舉例說出運動需要其他系統調節和配合。

2.2 能力目標 嘗試解剖并觀察動物的關節，對照關節示意圖，辨認關節的結構；嘗試制作屈肘和伸肘模型。

2.3 情感態度與價值觀目標 體驗屈肘和伸肘動作，關注生命安全，追求健康生活方式。

3 教學過程

3.1 情境創設 開啟探究 播放視頻“不同動物的運動”，展示不同動物和人的運動圖片。動物的運動方式多種多樣，請根據視頻、圖片及生活經歷，列舉幾種常見動物的運動方式，并說出它們的生活環境。接著再引導學生思考運動對動物的意義。師生小結： 不同的動物因其結構和生活環境不同，運動方式也不相同；動物通過運動可以主動地獲得食物、逃避敵害、尋找到更為適宜的棲息和生殖環境，從而有利于自身的生存和繁殖，提高了適應環境的能力。設疑： 動物捕食、遷徙等運動方式是依靠哪些身體結構，是怎樣完成各種動作的？以哺乳動物為例開啟今天的探究之旅。

設計意圖： 采用直觀的視頻、圖片，激發興趣。學生根據已有的知識列舉運動方式以及它們的生活環境，加強生物與環境相適應的生物學觀點，同時引出本節課主題。

3.2 模型使用 認識運動 通過觀察尺度模型來認識運動系統的組成。

3.2.1 骨 學生閱讀并觀察家兔的骨骼模型，重點觀察家兔的前肢骨和后肢骨，說出家兔的前肢和后肢由哪些骨組成？然后試著在自己的上、下肢找一找相應的骨，對照人的骨骼模型，說出人的四肢骨由哪些骨組成？設疑： 骨與骨之間是怎樣連接的？

3.2.2 關節 學生觀察、剖開家兔的關節，對照關節示意圖，說出關節組成及其結構特點。師生小結： 骨與骨之間是通過關節來連接的，它的結構包括關節面(關節頭和關節窩)、關節囊和關節腔，其適于運動的特點是既牢固又靈活。

骨連接還有其他形式，展示人體顱骨和脊椎骨模型引導學生觀察，認識骨連接的其他方式： ①頭部顱骨以骨縫相連，不能活動；②脊椎骨之間以椎間盤相連，活動范圍小。

教師展示“脫臼”圖片，問“脫臼”后還能運動嗎？請根據已有的生活經驗，談一談哪些關節在體育運動中容易受傷，應當怎樣保護？

3.2.3 肌肉 設疑： 關節是骨與骨之間可活動的連接，它為骨的運動提供了可能性，如果只有骨和關節能運動嗎？指導學生解剖、觀察去掉外皮的雞翅，思考： ①肌肉是怎樣附著在骨上的？②你能說出一塊肌肉由哪幾部分組成嗎？③拉動肌肉，骨有什么變化？師生小結： 動物的運動系統是由骨、關節和肌肉組織的。骨與骨之間通過關節等方式相連形成骨骼，附著在骨骼上的肌肉稱為骨骼肌。

設計意圖： 通過解剖、觀察尺度模型，引導學生認識不同哺乳動物的骨骼、關節結構和肌肉的組成及其附著特點，結合學生自身的體會，學以致用，培養學生的知識遷移能力。通過拉動肌肉實驗，初步認識骨的運動與肌肉有關，為接下來的學習做好鋪墊。

3.3 模型建構 體驗運動——骨、關節和肌肉的協調配合 設疑： 骨骼肌是怎樣使骨動起來的？播放動畫： 屈肘和伸肘。指導學生重點關注骨骼肌收縮、舒張的形態變化(收縮： 變短變粗；舒張： 變細變長)以及如何牽動骨產生運動；再認真觀察屈肘和伸肘動作圖片，為制作模型做好準備。

嘗試制作屈肘和伸肘模型，材料用具： 硬紙片、橡皮筋、螺釘、剪刀、膠帶等，指導學生分組嘗試制作屈肘和伸肘模型(圖1)，進行屈肘和伸肘動作演示并觀察肌肉和骨的變化(具體方法步驟課件展示)，再與自己做屈肘和伸肘動作進行比較。學生制作、使用尺度模型時，教師巡視、發現存在問題及時指導修正，并選出優秀的作品進行展示、點評。

圖1 屈肘和伸肘模型

討論： 骨、關節和肌肉在結構上有什么關系？這三者如何配合產生運動？師生小結： 動物的運動是靠骨骼肌牽引骨圍繞關節活動而產生的。任何一個動作的完成，都至少需要兩組肌肉協調配合。

設疑： 動物僅靠運動系統就能完成運動嗎？當你的手突然被針刺到時會有什么樣的反應？為什么會有這樣的反應？

播放視頻“學生運動”，學生回憶運動時呼吸、心跳加快，運動后氣喘吁吁的情景。師生小結： 軀體運動的形成是由骨、關節、骨骼肌三部分共同完成的。骨骼肌受神經傳來的刺激收縮時，就會牽動骨繞關節活動，于是軀體的相應部位就會產生運動。

運動并不是僅靠運動系統來完成的，還需要其他系統如神經系統的調節。運動所需的能量有賴于消化系統、呼吸系統、循環系統等系統的配合。

設計意圖： 動畫展示屈、伸肘運動及圖片，幫助學生初步認識運動時各結構的相互協作。通過尺度模型建構和使用，學習、體會并理解骨、關節和骨骼肌三者之間的協調配合，突破教學難點。結合縮手反射和運動視頻，引導學生體會運動不是僅靠運動系統來完成的。

3.4 歸納總結 遷移升華 引導學生完成學案中的“動物的運動概念圖”對本課學習的知識進行歸納總結。

教師引導拓展： 在做引體向上、俯臥撐、仰臥起坐時，你身體的哪些部位的骨骼肌發生了收縮？試一試，并與同學進行交流。大家正處于青春期，運動系統進入了迅速發展的階段，怎樣才能使自己的骨骼更強壯、關節更靈活、肌肉更發達健美呢？

設計意圖： 通過引導學生構建概念圖，建構知識體系，概括本課學習的主要內容，加深印象，整合提升。引導、激發學生的運動熱情，關愛生命，追求健康生活方式。

4 教學反思

尺度模型使用和建構，可使較為抽象的、難以理解的結構和原理清晰呈現、直觀化，從而使學生獲得生物學概念和原理的準確含義。本節課在學習“骨、關節和肌肉及其協調配合完成伸肘和屈肘動作”時，通過引導學生建構和使用“尺度模型——伸肘和屈肘模型”進行建模教學。學生在經歷尺度模型建構和使用的過程中，體驗屈肘和伸肘動作，從而理解和掌握動物運動的結構基礎和基本原理，幫助學生建立和提升理性認識，形成“結構和功能相適應”的生物學基本觀點。

*前文受翰思科學儀器公司關注*