“鳥”一節的探究式教學設計與思考

趙文瑾 （北京大學附屬中學 北京 100190）

《義務教育生物學課程標準（2011年版）》提出的基本理念之一是“探究性學習”，在課程的實施建議里明確提出“引導并組織學生進行探究性學習”。“鳥”是人教版8年級上冊第5 單元第1 章“動物的主要類群”中第6 節的內容。 在此之前教材已安排學習了無脊椎動物的主要類群，以及脊椎動物中的魚類、兩棲類、爬行類等，學生對動物的結構與功能、進化與適應等觀念已形成一定的認識，為進一步學習鳥類部分打下了基礎。筆者在“鳥”一節的課堂教學中，以探究活動為主線，采用小組合作探究的學習方式，體現以“教師為主導，學生為主體, 體驗為主線，思維為主攻”的教學思想，使學生在獲得知識的同時體驗和領悟構建知識的過程和方法,提升能力，提高生物學核心素養。

1 教學目標

1）生命觀念：通過對鳥類形態結構和生理特征的觀察、實驗和分析，以及對鳥類與人類生活關系的了解，進一步理解結構與功能、進化與適應、穩態與平衡等。

2）科學思維：通過對鳥的形態結構、生理等一系列的觀察、實驗和分析，進一步培養邏輯思維能力。

3）科學探究：通過觀察、實驗等一系列探究活動，培養科學探究能力，交流合作能力，嚴謹的治學態度，實事求是的科學精神。

4）社會責任：認識到鳥是維持生態系統平衡和穩定的重要因素，愛鳥護鳥人人有責。

2 教學重、難點：

1）重點：鳥類適于飛行的特點，鳥類的主要特征；鳥類在生態系統中的重要作用。

2）難點：實驗探究鳥類適于飛行的特點。

3 教學過程

3.1 導入新課 教師播放本校學生觀鳥社團制作的影視文件《心隨鳥飛翔》（影片主要展示鳥類高超的飛行本領）， 將學生帶入美妙的鳥類世界，并提出問題：鳥類何以具有如此高超的飛行本領？如果人類安裝一雙翅膀，是否也能飛？鳥類有哪些特點適于飛行？

3.2 探究鳥類適于飛行的特點 學生5~6 人一組，在教師的指導下，通過觀察、實驗等全面探究鳥類適于飛行的特點。

3.2.1 探究鳥的外部形態適于飛行的特點

活動1：飛行比賽。

材料用品：將3 張完全相同的紙，一張折成紙飛機，一張折成方盒，另一張折成圓球。 各組派一名代表，以相同的角度、相同大小的力分別向前投擲紙飛機、方盒和圓球，觀察何者飛得最遠。

結論：流線型的體形可減少空氣的阻力，利于飛行。

活動2：羽毛的觀察實驗。

材料用品：家鴿的正羽、絨羽各數片，棉布1塊，清水1 杯等。

學生先用放大鏡觀察家鴿的正羽和絨羽，了解其結構上的差別（是否形成羽片）、不同的著生部位及功能。 將一滴水分別滴在正羽羽片上和棉布上，觀察不同的現象。

教師用課件展示鳥類身體的尾部有尾脂腺，分泌的油脂常被鳥用喙啄取涂于羽毛上， 有防止羽毛變形和被水浸濕的作用。

結論：正羽由羽軸和羽片構成，對飛行起決定作用。 絨羽不形成羽片，主要起到保溫等作用。 家鴿的羽毛上涂有油脂，不易被水浸濕。

活動3：撕扇子。

學生觀察正羽在翅膀上的排列方式——覆瓦狀排列，思考這樣排列有什么好處？并將事先準備的紙扇撕成數條，扇一扇，感覺一下氣流的大小；再將撕碎的紙條一條壓一條粘好 （每相鄰2 條有一部分重疊），再扇一扇，感覺一下氣流的大小。

結論：覆瓦狀排列不易通風，有利于扇動空氣。

活動4： 測量家鴿的體長和翼展長。

提前組織生物學興趣小組的學生在課外測量家鴿的體長、翼展長，并將活動過程進行拍攝，記錄原始數據用于課堂分析。

提示：家鴿身上可能帶有病原微生物，應選用養殖機構規范飼養的家鴿，測量之前應戴口罩、橡膠手套，預防過敏或感染。

結論：家鴿的翼展長大于體長。較長的翅膀有利于扇動空氣。

教師補充說明：擅飛的鳥類兩翼一般都狹長。

3.2.2 探究鳥的肌肉骨骼系統適于飛行的特點

活動1：利用圖文分析家鴿肌肉系統的特點。

教師展示家鴿肌肉系統的圖片， 并提供相關的文字資料。 學生分析家鴿肌肉系統的特點。

文字資料（節選）：……鳥類的胸大肌和胸小肌分別控制扇翅和揚翅的動作。 在善飛的類群其重量可達體重的1／5~1／4， 人的胸肌大約只占體重的1／120。

結論：胸肌發達，適于飛行。

活動2：觀察及測量。

學生觀察家鴿的骨骼標本和圖片， 家鴿的骨胳中哪一塊最發達？用軟尺測量龍骨突的高度，并計算其占身長的百分比。 思考高聳的胸骨對鳥類飛行的意義是什么？

結論：胸骨發達，有高聳的龍骨突，為發達的胸肌提供了附著之處。

活動3：比較骨密度實驗。

材料用品：家鴿（或家雞）的肋骨和脊椎骨，家兔的肋骨和脊椎骨，飽和食鹽水2 000 mL、1 000 mL燒杯2 個，鑷子1 把。

實驗操作： 將家鴿和家兔的骨分別放入盛有1 000 mL 飽和食鹽水的2 個大燒杯中。

實驗現象：家鴿（或家雞）的骨浮在液面上，家兔的骨沉在杯底。

結論：家鴿的骨比家兔的輕——實質上是密度小。

教師補充說明：鳥類的骨是所有脊椎動物中比重最小的。 鳥類的骨骼占體重的5%~6%，人的骨骼占體重18%以上。 鳥類骨骼輕便、牢固。 在多數長骨、帶骨和頭骨內，都有氣囊侵入或在發育早期形成眾多的氣腔。 長骨骨壁薄，在骨壁內墻常有許多縱橫交錯的骨質梁架加固,提高了骨骼的承重性。骨骼的變形、愈合現象明顯而廣泛，使骨架更加堅固。

3.2.3 探究鳥的內臟器官適于飛行的特點

活動1：利用圖文分析鳥類消化系統的特點。

教師展示家鴿消化系統結構圖：有喙無齒；直腸短，并提供相關的文字資料：

……雀形目的鳥吃的谷物、果實或昆蟲，經消化吸收后形成殘渣，1.5 h 后就隨糞便排出。

綠頭鴨吃進的食物，經消化吸收后形成殘渣，0.5 h 后就隨糞便排出。雀形目的鳥一天所吃食物相當于其體重的10%~30%。 蜂鳥一天所吃的蜜漿， 約等于其體重的2 倍。 體重為1 500 g 的雀鷹，能在一晝夜吃掉800～1 000 g 肉。

結論：有喙無齒，直腸短，不貯存糞便，減輕飛行負擔；食量大，消化力強，供能及時、充足、持久。

鳥類飛行時需要的氧氣量大約是靜止時的20 多倍。 鳥類的呼吸系統如何提供大量氧氣？

活動2：利用圖片、動畫分析鳥類呼吸系統的特點。

教師展示鳥類呼吸系統的圖片， 說明氣囊的存在和作用。利用動畫課件演示鳥的雙重呼吸。學生用自己的語言描述雙重呼吸的概念和意義。

結論：雙重呼吸提高了供氧效率。單位時間內可分解更多的有機物，釋放更多的能量。

雙重呼吸是鳥類特有的呼吸方式， 也是適應飛行最重要的生理特征之一，但很難看到真實、動態的過程。這是教學難點。通過動畫課件模擬再現這一過程，不僅生動形象、引發興趣，且便于學生理解，符合初中生的認知能力，突破了難點。

鳥類通過呼吸作用釋放的能量， 一部分用于進行各項生命活動，另一部分用于維持體溫。教師利用幻燈片展示表1。

表1 鳥類和哺乳類的體溫比較

學生據表得知：相比其他動物，鳥類的體溫高而恒定，適應高空低溫環境。

鳥類消化系統吸收的大量營養物質， 以及呼吸系統吸收的大量氧氣，如何運輸至全身各處？

活動3：圖表分析鳥類循環系統的特點（表2）。

表2 鳥類與人的心臟大小及心博次數的比較

結論：循環系統發達，高效運輸養料、氧氣和代謝廢物。

泌尿系統承擔著排出體內代謝廢物的重任，鳥類的泌尿系統具有什么特點？

活動4：圖文分析鳥類泌尿系統的特點。

教師提問：你見過鳥類的排尿方式嗎？鳥類的尿是什么樣的？展示家鴿的糞便照片，解讀上面顯示的白色物質，并說明：鳥類的尿大都含有尿酸，而不是哺乳類的尿素。尿酸不像尿素易溶于水，常呈半凝固的白色晶體。鳥類排尿失水很少，不具膀胱，形成的尿連同糞便隨時排出體外。

結論：不具膀胱，尿液隨糞便及時排出體外，有利于減輕飛行時的體重。

3.3 歸納總結 學生根據以上探究活動歸納總結鳥類適于飛行的特點，概述鳥類主要特征。

3.4 探究鳥類與人類生活的關系 學生以小組為單位討論交流鳥類與人類的關系。

總結鳥類與人類的關系： ①鳥類幫助人類控制消滅農田、森林和草原的害蟲、害鼠；②鳥類傳播花粉、種子，在植物擴散、更新和植被的演替中起了重要的作用；③鳥類啟迪人類發明創造，例如飛機等；④鳥類為人類提供肉、蛋，以及羽絨、羽毛等物質產品；⑤鳥是人類文明的組成部分：以鳥為代表的音樂、舞蹈（《百鳥朝鳳》《孔雀舞》）；以鳥為代表的國旗（墨西哥、贊比亞、厄瓜多爾等）、國徽（美國、泰國等）。

總之， 鳥類是維持生態系統平衡和穩定的重要因素，是人類生存發展的重要伙伴，愛鳥護鳥人人有責。

4 課后反思

本節課是以建構主義的教學理論為依據設計的探究式教學課程，具有以下特點：

1）補充重組教學內容。根據學生的思維特點和認知規律對教學內容進行了補充和重組。無論是對鳥類形態結構還是生理特點的認識都遵循了由感性到理性，由形象思維到抽象思維的認知規律。

2）在教學方法上變“教”為“誘”。 在整個教學過程中不斷創設問題情境， 讓學生置身于解決實際生物學問題的情境之中，身臨其境地進行探究。教師只是學習平臺的構建者， 學習活動的組織者和引領者，引導、點撥、激勵學生進行探究，充分發揮學生的主觀能動性，體現了“以學生為主體，教師為主導”的思想。

3）以學生的發展為本。在教學過程中，通過觀察、實驗、分析、判斷、歸納總結等一系列環節，提高其邏輯思維水平，培養其科學探究能力。

4）探究式教學與傳統的灌輸式教學相比耗時長，其實施更有賴于課堂教學的有序性，必須制定好課堂規則，才能收到良好的效果。