“鸟类是如何适应飞行的?”教育活动教案

朱 莹 娄悠猷

“鸟类是如何适应飞行的?”教育活动教案

朱 莹 娄悠猷①

本教案来源于上海自然博物馆探索中心的探究式教育活动项目。该项目针对鸟类展品展项和初中课程中的生命科学内容，以“鸟类适应飞行的形态结构、生理构造”为主题，以多感官学习和情境教学为主要教学方法，以观察记录、分组实验为主要形式，并采用动画视频和标本模型等辅助技术手段。由于本项目活动材料整体打包，也适合在学校中开展“移动课堂”。

科技博物馆；教育活动；多感官学习；情境教学；教案

一、教学对象与学情分析

教学对象:本教育活动针对的具体教学对象是初中学生，适宜的受众人数为20人。

学情分析:通过对八年级《生命科学》飞行动物部分的学习和生活经验的积累，初中生对鸟类适应飞行的特征已形成初步认识。但这种认知还停留在“间接经验”层面，只有转换为“直接经验”才能加深对问题本质的认识。对实物材料(标本、模型)的观察、实验有助于直接经验的习得，因此活动应尽量丰富受众的多感官体验。考虑到初中生已具备一定探究性学习的经验，优先采用小组探究的形式开展活动，这样不仅能激发受众的学习兴趣，还有助于培养他们分析和解决问题的能力。

二、教学目标与教学重难点

(一)教学目标

知识与技能:了解鸟类适应飞行的形态特征、生理功能等特点；概述鸟类主要特征；掌握获取、处理、运用信息与知识的技能和实验、观察、制作等技能。

过程与方法:了解科学探索的一般过程；初步掌握观察、实验、对比和模型等科学研究方法。

情感、态度、价值观:树立结构与功能相统一的观念；团队协作，懂得合作和分享；树立自主探究与创新意识。

(二)教学重难点

教学重点:鸟类适应飞行的形态结构与生理功能特征(主要包括羽毛、翼型、骨骼、呼吸系统四方面)；生物体结构与功能相适应的观念。

教学难点:组织受众以小组合作的形式完成探究实验。采取对策:小组分工，以任务单为辅助，引导受众运用资源包中的各种材料，完成相应观察记录、动手实验或制作任务。

三、教学场地、教学准备、活动时间

教学场地:场馆内实验教室。

教学准备:计算机、显示屏、投影仪、iPad、电子天平各一个；教育活动箱一个(见表1)。

活动时间:本教育活动适宜在博物馆的所有开放日进行，总时长为1小时，活动前需30分钟，活动后时长不限。

表1 教育活动箱内容

四、教学过程

第一阶段:活动前参观(30分钟)

阶段目标:通过参观鸟类展品展项，对探究对象形成初步认知。

学情分析:受众在参观过程中对不同鸟类的体型、羽毛、翼型等外观差异有了初步印象，并对其与飞行性能之间的关系产生一定联想。

设计意图:以任务为驱动，引导受众观察记录鸟类的基本特征。

教学策略:受众在任务单引导下参观展区，明确鸟类标本的分布区域；收集主题相关信息，任务紧密围绕主题。

教师活动:简要介绍活动主题，发放“活动前任务单”(见图1)并明确鸟类标本的展区分布。

图1 活动前参观记录任务单

学生活动:参观场馆内鸟类相关展品展项并完成观察记录。

第二阶段:自然探索移动课堂——引入(5分钟)

阶段目标:由受众感兴趣的话题引入，激发探究兴趣。

学情分析:受众对创设的情境充满新奇，愿意畅所欲言。针对导入问题，能给出“翅膀、覆盖羽毛、流线型外形、减轻体重”等答案，但这些答案大多来自书本或日常经验，停留在知其然而不知其所以然的“间接经验”层面上。

设计意图:激发探究兴趣，鼓励受众思考、交流。

教学策略:情境教学法和问题导入法，从受众感兴趣的“恐龙”话题切入，引导受众树立生物进化的观念。

教师活动:①创设情境——欢迎穿越到侏罗纪!此时主宰地球的是遍布海陆空的爬行动物，而你们是兽脚类恐龙家族的一个分支，一群想要摆脱地心引力征服蓝天的恐龙!②问题导入——想要实现“飞天梦想”，恐龙须对身体的哪些部分进行改造呢?可以联系活动前收集到的信息，进行大胆猜测。

学生活动:小组交流讨论，分享观点。

教师活动:总结学生观点，并凝练出探究专题:羽毛、翼形、骨骼、呼吸系统。

学生活动:小组讨论决定探究专题。

第三阶段:自然探索移动课堂——小组探究(30分钟)

阶段目标:小组合作，探究鸟类适应飞行的形态结构和生理特征。

学情分析:受众(初中生)具备一定探究性学习的经验和自主学习的能力，但分析、解决问题的能力有限，适合采用引导式探究。

设计意图:①让受众体验科学探究的一般过程，即发现问题、提出假设、设计方案和制定计划、实验和收集证据、分析讨论、得出结论；②受众通过观察记录和动手实验探究鸟类适应飞行的形态结构和生理特征，在探究过程中锻炼实验、观察、操作、制作技能，培养团队精神，懂得合作分享。

教学策略:①多感官学习——为受众提供丰富的实物材料(标本、模型等)，辅以多媒体资料(视频、图片等)，使受众从视觉、触觉、听觉等多方面获得体验；②引导式探究——以任务单为导向，既为专题探究提供思路，又给受众留下独立思考和创新的空间。受众探究的同时，科学老师从旁答疑；③合作学习——小组分工协作，鼓励讨论与分享，充分发挥学习共同体的创造性。

教师活动:发放各专题资源包和任务单，布置探究任务，引导小组分工，跟进探究进度，答疑。

专题一:羽毛

资源包内含野鸡、野鸭正羽，猫头鹰飞羽，鸵鸟正羽，放大镜、文具。

任务单内容:①观察记录羽毛的质地、形态与结构；②根据羽毛形态推测其功能；③观察记录猫头鹰、鸵鸟羽毛的差异，推断羽毛形态结构与飞行能力之间的关联(见图2)。

图2 学习单——对比猫头鹰、鸵鸟羽毛的差异

专题二:翼形

资源包内含:雨燕标本、机翼纸模、电吹风、钢丝、泡沫板、美工工具、文具。

任务单内容:①观察记录雨燕标本翼形特点；②制作机翼模型，探究飞机升力原理(见图3)。

图3 学习单——观察雨燕翼形；制作机翼模型，探究飞机升力原理

专题三:骨骼

资源包内含:脊椎动物骨骼套装、鸽子骨骼标本、量筒、烧杯、搅拌棒、食盐、镊子、套装砝码、一次性纸碟、A4纸、美工工具、文具。

任务单内容:①完成脊椎动物骨骼比重实验(见图4、图5)；②模拟测试中空长骨的承重能力，探究截面形状对承重能力的影响；③观察家鸽骨骼标本，记录与飞行生活相适应的骨骼特征。

图4 学习单——骨骼比重实验(1)

图5 学习单——骨骼比重实验(2)

专题四:呼吸系统

资源包内含:iPad(多媒体资料，包括视频和图片)，文具。

任务单内容:①观察记录鸟类呼吸系统与人类呼吸系统的异同；②观看视频《双重呼吸》，绘制鸟类呼吸过程中气体交换途径(见图6)。

学生活动:小组分工合作，在任务单引导下完成探究实验。

图6 学习单——呼吸系统对比

第四阶段:自然探索移动课堂——分享与总结(25分钟)

阶段目标:分享探究成果，总结鸟类适应飞行的系列特征，树立结构与功能相适应的观念。

学情分析:①通过探究，受众能掌握鸟类适应飞行的某一项特征，但还缺乏整体理解；②受众较多关注探究结果，而容易忽略探究过程；③受众对羽毛结构、飞机升力原理、双重呼吸等内容的理解不够透彻。

设计意图:①通过组间分享交流，让受众从多角度全面了解鸟类适应飞行的特征，树立整体概念，学会归纳、总结、交流、思考；②引导受众关注科学探究的一般过程。

教学策略:①以提问、点评的方式引导受众；②对知识难点、重点进行补充解释。

教师活动:组织分享与讨论，引导各探究小组选派发言代表，向其他小组介绍本组的探究专题、探究任务、探究过程、探究结果等，展示本组研究成果，鼓励其他受众进行提问或补充。

学生活动:展示本组探究成果，对其他小组探究成果进行提问或补充。记录、整理各小组的探究结论。归纳梳理出鸟类适应飞行的形态结构、生理功能等特征。

教师活动:①对各小组探究过程、探究成果进行简单点评；②对“飞机升力原理”“鸟类骨骼特征”“双重呼吸”等知识难点进行补充解释；③补充介绍鸟类适应飞行生活的其他特征。如，展示鸟类肌肉分布挂图，介绍肌肉分布对飞行生活的适应性；简介鸟类的食性、发达的神经系统、鸟类减轻体重的其他措施(右侧卵巢退化、不贮存宿便……)等。

第五阶段:活动后任务

阶段目标:知识迁移，尝试运用所学知识解释生活中的现象。

学情分析:受众对鸟类适应飞行的形态结构和生理特征已全面了解，但这种了解还停留在理论层面上，与实际生活脱节。

设计意图:①知识的巩固与迁移，使受众能够利用理论知识来解释现实生活中的现象；②通过撰写报告，锻炼受众的表达能力、获取和运用信息与知识的技能。

教学策略:呼应活动开始时创设的情境，同时联系生活实际，在原有情境基础上导入新的探究问题。

教师活动:创设情境——经过共同努力，大家终于成功从恐龙进化为鸟类。尽管鸟类家族的绝大多数成员都是飞行能手，但也有一些成员不具备飞行能力，比如企鹅、鸵鸟……；问题导入——①假如你是鸵鸟或企鹅，请尝试利用所学知识，以鸵鸟或企鹅的口吻写一封自白书，向大家解释自己为什么不具备飞行能力；②家禽中的鸡是我们最熟悉的鸟类之一，鸡会飞吗?尝试运用探究成果(鸟类适应飞行的形态结构和生理特征)，去衡量鸡是否具备飞行能力，同时注意结合实际生活经验(形成报告)。

学生活动:从两个问题中选择一个作为主题，搜集资料并形成报告。可上传至上海自然博物馆官网进行分享。

五、实施情况与效果评估

(一)实施情况

“鸟类是如何适应飞行的”自然探索移动课堂在20个月内累计实施53场次，包括学校定制29场和散客预约24场，共1044人次参与活动。

(二)受众反馈

活动过程中对受众行为进行观察，发现以“恐龙到鸟类的演化”为切入点，能较好地调动受众积极性，受众能围绕话题展开热烈讨论，并主动发表意见。小组探究环节受众参与度最高，无论活动前彼此是否熟悉，活动过程中都能围绕共同学习目标与小组成员展开充分交流，并通过分工协作的形式完成探究任务。在分享交流环节，受众能全面展示本组探究成果，并认真聆听、记录其他小组的成果，提出疑问。针对活动后可选的两项任务，受众对任务二表现出更强的好奇心，活动一结束便有部分受众主动开始讨论“鸡是否具备飞行能力”话题。

活动结束后，对受众进行课堂随访。反馈集中体现为:话题有趣，探究实验新颖，活动材料丰富、真实可触摸，玩中学，既拓展了知识、又锻炼了动手能力。部分受众对自然探索移动课堂的其他主题表现出较大兴趣，想要参加类似的教育活动。

随机抽取30位参与者，通过问卷测试其在活动前、后对鸟类的认识，发现活动后受众对鸟类结构、功能的认知程度普遍提高。如，活动前仅有3位参与者能正确认识到龙骨突的作用是为胸肌附着提供表面，活动后人数上升至13；又如，活动前只有10位参与者能准确识别鸟类骨骼，活动后人数上升至25；再如，活动前仅有1位参与者认识到呼吸系统对鸟类飞行的重要作用，活动后人数上升至8。

(三)教师反馈

本活动与初中生命科学内容密切相关，活动中引入的展区参观、动手实验和可触摸标本弥补了学校教学资源的不足，深受广大教师好评。活动PPT免费共享给参与上海市教委联合上海科技馆设立的“馆校合作”项目的教师，已被下载120余次，覆盖上海市60余所学校，亦有许多学校专门要求定制本活动作为课堂延伸。

(四)活动评估

根据受众、教师、专家反馈，总结出本活动特点如下:

1.变“被动式学习”为“主动式探究”——参与者在活动中处于主体地位，科学老师起穿针引线的作用，以实验探究为主，知识讲授为辅；

2.注重受众体验，促进全面发展——参与者亲身经历科学研究的一般过程，在锻炼动手能力、团队协作能力之余激发无限创造力；

3.紧密衔接中学课程，活动形式丰富——项目内容与中学生命科学密切相关，在学生已有理论基础之上拓展思维容量，提供大量可触摸标本，方便开展深度探究，综合运用动手实验、观察记录、小组讨论等多种活动形式，调动参与积极性；

4.活动定制，博物馆教育进校园——根据校情学情实施定制，教育资源整体打包，可供社区、学校等多种场所使用。

当然，活动从设计实施到优化完善也经历了漫长的磨合过程。在实施过程中我们遇到的最大挑战是网上预约所导致的参与者实际年龄与目标人群不符、参与者年龄及认知水平参差不齐。这就要求科学老师在活动引入时，能根据参与者的回答快速评估其认知水平，根据受众之前参与探究性学习的经历来确定究竟采用验证式探究、引导式探究还是完全开放的探究，同时对内容的深度广度、呈现方式、活动时间进行适当调整，以求尽量做到因材施教。例如，当参与者为小学生时，知识点缩减为“鸟类适应飞行的形态结构特征”，只保留鸟类的羽毛、体型、骨骼特征探索环节，对肌肉、呼吸系统不作要求。此外，探究骨骼特征时，只测试圆柱形中空纸管承重能力，对“截面形状对承重能力的影响”的对比实验不做要求，从而将整体活动时间缩短至45分钟左右，使活动更符合受众的心理、行为特征。目前该项目仍存在亟待改进之处，如“呼吸系统”专题目前只有视频资源和图像资源，缺少实物支持，后期将引入鸟类呼吸系统模型和标本来丰富受众感官体验。

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 莹:上海自然博物馆展教服务处科学教师；研究方向:科普教育；通讯地址:上海市静安区山海关路399号上海自然博物馆；邮编:200041；Email:zhuying＠sstm.org.cn；娄悠猷:上海自然博物馆展教服务处科学教师；研究方向:科普教育；Email:louyy＠sstm.org.cn。