化石密碼之恐龍腳印追蹤

李云海

館校結(jié)合跨界融合式PBL探究活動(dòng)，是指在以問題為導(dǎo)向的探究活動(dòng)中，充分利用館校多種科普資源，將多學(xué)科知識(shí)巧妙地融入探究實(shí)踐中，運(yùn)用多學(xué)科以多角度進(jìn)行探究，培養(yǎng)參與者探索精神和思維創(chuàng)新能力。江蘇科技館開展的“化石密碼之恐龍腳印追蹤”探究活動(dòng)，就是采取立足科技館既有展品資源，對(duì)接學(xué)校課標(biāo)并運(yùn)用跨界、融合與創(chuàng)新的開發(fā)思路，取得良好的科學(xué)教育效果。

作為館校結(jié)合跨界融合式的PBL科學(xué)教育活動(dòng)，“恐龍腳印追蹤”是“化石密碼”系列第2部分，側(cè)重對(duì)遺跡化石——腳印化石的科學(xué)探究。該活動(dòng)面向小學(xué)五六年級(jí)學(xué)生，對(duì)接《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中物質(zhì)科學(xué)和生命科學(xué)等多個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，將自然博物館的化石分析和科技館的基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)相結(jié)合，綜合運(yùn)用科技館內(nèi)與地質(zhì)、力學(xué)等相關(guān)的展品展項(xiàng)和恐龍等影視資料，圍繞揭秘恐龍化石腳印展開科學(xué)探究活動(dòng)。

活動(dòng)目標(biāo)

科學(xué)知識(shí)：從恐龍腳印化石獲知與恐龍相關(guān)的信息，包括種類、身高、體型、運(yùn)動(dòng)及演化的聯(lián)系。

科學(xué)探究：通過活動(dòng)讓學(xué)生圍繞腳印化石給出的問題進(jìn)行思考，學(xué)會(huì)基于恐龍腳印化石提供的證據(jù)進(jìn)行推理，并依據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究;學(xué)會(huì)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)和推理手段，初步學(xué)習(xí)分析、綜合、比較、分類、概括、推理等思維方法，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)器材完成探究過程。

科學(xué)態(tài)度：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)事物探究的熱情，學(xué)生能夠依據(jù)觀察到的恐龍腳印化石特征，尋找信息，推測(cè)原因，給出合理解釋，并運(yùn)用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證推理，與團(tuán)隊(duì)分享見解，進(jìn)而修正認(rèn)識(shí)。

科學(xué)技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境：思考生物與環(huán)境之間的相互依存關(guān)系，理解進(jìn)化發(fā)展與適應(yīng)環(huán)境是生物發(fā)展永恒的主題，并通過實(shí)際行動(dòng)樹立保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。

活動(dòng)內(nèi)容

引入與提問

活動(dòng)開始，由科技輔導(dǎo)員扮演的警察根據(jù)罪犯留下腳印破案的情境導(dǎo)入，從中弓I出恐龍腳印化石也包含許多信息“密碼”，鼓勵(lì)學(xué)生用科學(xué)探究方法逐一“解碼”。在學(xué)生分組觀察恐龍腳印化石仿真模型和真實(shí)腳印化石圖片后，向?qū)W生提出3個(gè)問題，學(xué)生根據(jù)問題進(jìn)行探究。

問題1：能否根據(jù)恐龍腳印化石的長(zhǎng)度、形狀和大小推測(cè)恐龍的大概身高、體型？

問題2：獸腳類恐龍腳印有什么特點(diǎn)？能否猜想出它的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)？

問題3：將鳥類腳趾和恐龍腳趾對(duì)比，哪種恐龍腳印與鳥類腳印最接近？說明了什么？

教學(xué)分析：該年齡段學(xué)生大都知道化石可以提供古生物的大致外形外貌，但對(duì)于腳印化石包含古生物信息卻知之甚少。由此引入，并針對(duì)恐龍腳印提出相關(guān)問題，可激發(fā)學(xué)生的興趣并引領(lǐng)學(xué)生對(duì)恐龍腳印進(jìn)行全面觀察。

觀察與分析

對(duì)于第1個(gè)問題，每組學(xué)生在科技輔導(dǎo)員的指導(dǎo)下測(cè)量小組成員的身高與腳長(zhǎng)，通過計(jì)算得出身高和腳長(zhǎng)的比例大概在6：1到7：1之間，學(xué)生由此推測(cè)恐龍的腳長(zhǎng)和身高可能也有一定比例關(guān)系。接下來，學(xué)生觀察現(xiàn)代動(dòng)物的腳印和體型圖片，發(fā)現(xiàn)腳印面積越大，它們的體型一般就越大。然后，科技輔導(dǎo)員引導(dǎo)學(xué)生觀察蜥腳類和獸腳類恐龍模型，學(xué)生對(duì)比恐龍腳掌后發(fā)現(xiàn)，恐龍腳印面積越大，它們的體型一般也越大。依據(jù)問題2，學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)獸腳類恐龍的腳印前腳掌清晰而后腳掌不明顯，推測(cè)它們運(yùn)動(dòng)時(shí)是前腳掌著地。針對(duì)問題3，學(xué)生將鳥類腳趾和恐龍腳趾對(duì)比后，發(fā)現(xiàn)獸腳類腳趾與鳥類腳趾最接近，猜測(cè)獸腳類恐龍可能演化成了鳥類。

教學(xué)分析：這一環(huán)節(jié)學(xué)生先要學(xué)會(huì)仔細(xì)觀察，找出觀察對(duì)象的特點(diǎn)，再加以合理的分析與推理。強(qiáng)調(diào)學(xué)生觀察和記錄（記錄小組成員身高與腳長(zhǎng)數(shù)據(jù)）要細(xì)致，才能找出腳印化石之間的相似與差異;推理過程應(yīng)科學(xué)合理。

實(shí)踐與驗(yàn)證

在上個(gè)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)單上科學(xué)家提供的恐龍腳印和身高數(shù)據(jù)，通過計(jì)算推測(cè)恐龍身高與腳長(zhǎng)的比例大約是4：1。在驗(yàn)證腳印與體型體重環(huán)節(jié)中，學(xué)生穿上不同形狀的恐龍腳掌鞋套在海綿上行走，測(cè)量海綿下陷的高度后發(fā)現(xiàn)鞋套（腳掌）面積越大，海綿下陷越小。然后，學(xué)生在教室參與壓力壓強(qiáng)小實(shí)驗(yàn)并到科技館親身體驗(yàn)釘床后發(fā)現(xiàn)：當(dāng)重量一定時(shí)，受力面積越大，壓強(qiáng)越小，因此理解了體重大的恐龍，只有腳掌面積大才能行走自如。依據(jù)問題2，輔導(dǎo)員讓學(xué)生參與50米跑和50米走，體驗(yàn)跑步時(shí)只有前腳掌落地的感覺。接著，讓學(xué)生體驗(yàn)趣味實(shí)驗(yàn)，了解作用力與反作用力。學(xué)生分別坐在帶輪子的椅子上互推，借助游戲體會(huì)前腳掌著地時(shí)可獲得向前的反作用力，使速度變快。針對(duì)問題3，科技輔導(dǎo)員組織學(xué)生觀看4D電影《重返白堊紀(jì)》，驗(yàn)證獸腳類恐龍大部分是肉食性恐龍，善于奔跑;影片還演示了獸腳類恐龍的一支最終演化成鳥類的過程。

教學(xué)分析：學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)踐和親身體驗(yàn)，能夠加深對(duì)腳印所含信息的認(rèn)知。通過穿鞋套行走和釘床體驗(yàn)，讓學(xué)生明白腳印的形狀不僅和動(dòng)物體重有關(guān)，還和壓力與壓強(qiáng)有關(guān)。通過推椅子游戲，使學(xué)生把前腳掌著地的化石腳印與動(dòng)物獲得向前的反作用力相聯(lián)系，理解腳印為什么可提供恐龍奔跑狀態(tài)的證據(jù)。這一環(huán)節(jié)既是探究的深入，也是對(duì)學(xué)生分析推測(cè)正確與否的檢驗(yàn)。

交流與總結(jié)

學(xué)生分組進(jìn)行討論得出結(jié)論恐龍腳印越長(zhǎng)、面積越大，恐龍的體型越大;獸腳類恐龍大部分是肉食類恐龍，善于奔跑;獸腳類恐龍的一支演化成鳥類。在科技輔導(dǎo)員指導(dǎo)下學(xué)生進(jìn)一步討論環(huán)境如何變化致使恐龍滅絕，然后每組制作漂流瓶倡議保護(hù)環(huán)境。學(xué)生將制作的環(huán)保倡議書放入漂流瓶，懸掛在教室的學(xué)習(xí)角，讓學(xué)生對(duì)探究活動(dòng)的收獲與感悟通過“漂流”的方式傳遞下去。

教學(xué)分析：該環(huán)節(jié)通過每組選一名代表進(jìn)行總結(jié)和分組制作漂流瓶的活動(dòng)，分享了組員對(duì)恐龍身高、體型、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及演化的認(rèn)識(shí)，以及對(duì)保護(hù)環(huán)境的思考。

創(chuàng)新點(diǎn)與亮點(diǎn)

多學(xué)科跨界融合

課程以恐龍腳印為探究聚焦點(diǎn)，結(jié)合科技館礦石、化石標(biāo)本、力學(xué)等多學(xué)科展品展項(xiàng)，涉及痕跡學(xué)、力學(xué)、運(yùn)動(dòng)力學(xué)、古生物學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，在活動(dòng)中力圖為學(xué)生營(yíng)造多學(xué)科、多視角、多思維維度的探究過程。

活動(dòng)形式多樣

活動(dòng)采用豐富多樣的探究手段，突出“演”“探”“創(chuàng)”“展”。在活動(dòng)中不僅穿插動(dòng)手小制作、小實(shí)驗(yàn)、漂流瓶成果展示等，還有團(tuán)隊(duì)競(jìng)賽、情境導(dǎo)入、趣味實(shí)驗(yàn)課等多種活動(dòng)表現(xiàn)形式，將情境再現(xiàn)、觀察分析、實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)、聯(lián)想推理等多種方式巧妙融合在一起，突出運(yùn)用科技館特有資源對(duì)化石進(jìn)行科學(xué)解密的探究主題。

多種教法、學(xué)法靈活應(yīng)用

活動(dòng)強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，學(xué)生既是探究的主體，又是動(dòng)手的主體、體驗(yàn)的主角。在活動(dòng)中靈活運(yùn)用情境教學(xué)法、PBL教學(xué)法等多種教學(xué)方法，使學(xué)生在連貫有趣的活動(dòng)中體驗(yàn)“假設(shè)驗(yàn)證得出結(jié)論”的過程。活動(dòng)中貫穿觀察、提問、設(shè)想猜測(cè)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、親身驗(yàn)證、成果展示、表達(dá)交流等多種活動(dòng)內(nèi)容，讓學(xué)生在體驗(yàn)科學(xué)探究的過程中，建構(gòu)基礎(chǔ)性科學(xué)知識(shí)，獲得初步探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維。