“鸟”一节的探究式教学设计与思考

赵文瑾 （北京大学附属中学 北京 100190）

《义务教育生物学课程标准（2011年版）》提出的基本理念之一是“探究性学习”，在课程的实施建议里明确提出“引导并组织学生进行探究性学习”。“鸟”是人教版8年级上册第5 单元第1 章“动物的主要类群”中第6 节的内容。 在此之前教材已安排学习了无脊椎动物的主要类群，以及脊椎动物中的鱼类、两栖类、爬行类等，学生对动物的结构与功能、进化与适应等观念已形成一定的认识，为进一步学习鸟类部分打下了基础。笔者在“鸟”一节的课堂教学中，以探究活动为主线，采用小组合作探究的学习方式，体现以“教师为主导，学生为主体, 体验为主线，思维为主攻”的教学思想，使学生在获得知识的同时体验和领悟构建知识的过程和方法,提升能力，提高生物学核心素养。

1 教学目标

1）生命观念：通过对鸟类形态结构和生理特征的观察、实验和分析，以及对鸟类与人类生活关系的了解，进一步理解结构与功能、进化与适应、稳态与平衡等。

2）科学思维：通过对鸟的形态结构、生理等一系列的观察、实验和分析，进一步培养逻辑思维能力。

3）科学探究：通过观察、实验等一系列探究活动，培养科学探究能力，交流合作能力，严谨的治学态度，实事求是的科学精神。

4）社会责任：认识到鸟是维持生态系统平衡和稳定的重要因素，爱鸟护鸟人人有责。

2 教学重、难点：

1）重点：鸟类适于飞行的特点，鸟类的主要特征；鸟类在生态系统中的重要作用。

2）难点：实验探究鸟类适于飞行的特点。

3 教学过程

3.1 导入新课 教师播放本校学生观鸟社团制作的影视文件《心随鸟飞翔》（影片主要展示鸟类高超的飞行本领）， 将学生带入美妙的鸟类世界，并提出问题：鸟类何以具有如此高超的飞行本领？如果人类安装一双翅膀，是否也能飞？鸟类有哪些特点适于飞行？

3.2 探究鸟类适于飞行的特点 学生5~6 人一组，在教师的指导下，通过观察、实验等全面探究鸟类适于飞行的特点。

3.2.1 探究鸟的外部形态适于飞行的特点

活动1：飞行比赛。

材料用品：将3 张完全相同的纸，一张折成纸飞机，一张折成方盒，另一张折成圆球。 各组派一名代表，以相同的角度、相同大小的力分别向前投掷纸飞机、方盒和圆球，观察何者飞得最远。

结论：流线型的体形可减少空气的阻力，利于飞行。

活动2：羽毛的观察实验。

材料用品：家鸽的正羽、绒羽各数片，棉布1块，清水1 杯等。

学生先用放大镜观察家鸽的正羽和绒羽，了解其结构上的差别（是否形成羽片）、不同的着生部位及功能。 将一滴水分别滴在正羽羽片上和棉布上，观察不同的现象。

教师用课件展示鸟类身体的尾部有尾脂腺，分泌的油脂常被鸟用喙啄取涂于羽毛上， 有防止羽毛变形和被水浸湿的作用。

结论：正羽由羽轴和羽片构成，对飞行起决定作用。 绒羽不形成羽片，主要起到保温等作用。 家鸽的羽毛上涂有油脂，不易被水浸湿。

活动3：撕扇子。

学生观察正羽在翅膀上的排列方式——覆瓦状排列，思考这样排列有什么好处？并将事先准备的纸扇撕成数条，扇一扇，感觉一下气流的大小；再将撕碎的纸条一条压一条粘好 （每相邻2 条有一部分重叠），再扇一扇，感觉一下气流的大小。

结论：覆瓦状排列不易通风，有利于扇动空气。

活动4： 测量家鸽的体长和翼展长。

提前组织生物学兴趣小组的学生在课外测量家鸽的体长、翼展长，并将活动过程进行拍摄，记录原始数据用于课堂分析。

提示：家鸽身上可能带有病原微生物，应选用养殖机构规范饲养的家鸽，测量之前应戴口罩、橡胶手套，预防过敏或感染。

结论：家鸽的翼展长大于体长。较长的翅膀有利于扇动空气。

教师补充说明：擅飞的鸟类两翼一般都狭长。

3.2.2 探究鸟的肌肉骨骼系统适于飞行的特点

活动1：利用图文分析家鸽肌肉系统的特点。

教师展示家鸽肌肉系统的图片， 并提供相关的文字资料。 学生分析家鸽肌肉系统的特点。

文字资料（节选）：……鸟类的胸大肌和胸小肌分别控制扇翅和扬翅的动作。 在善飞的类群其重量可达体重的1／5~1／4， 人的胸肌大约只占体重的1／120。

结论：胸肌发达，适于飞行。

活动2：观察及测量。

学生观察家鸽的骨骼标本和图片， 家鸽的骨胳中哪一块最发达？用软尺测量龙骨突的高度，并计算其占身长的百分比。 思考高耸的胸骨对鸟类飞行的意义是什么？

结论：胸骨发达，有高耸的龙骨突，为发达的胸肌提供了附着之处。

活动3：比较骨密度实验。

材料用品：家鸽（或家鸡）的肋骨和脊椎骨，家兔的肋骨和脊椎骨，饱和食盐水2 000 mL、1 000 mL烧杯2 个，镊子1 把。

实验操作： 将家鸽和家兔的骨分别放入盛有1 000 mL 饱和食盐水的2 个大烧杯中。

实验现象：家鸽（或家鸡）的骨浮在液面上，家兔的骨沉在杯底。

结论：家鸽的骨比家兔的轻——实质上是密度小。

教师补充说明：鸟类的骨是所有脊椎动物中比重最小的。 鸟类的骨骼占体重的5%~6%，人的骨骼占体重18%以上。 鸟类骨骼轻便、牢固。 在多数长骨、带骨和头骨内，都有气囊侵入或在发育早期形成众多的气腔。 长骨骨壁薄，在骨壁内墙常有许多纵横交错的骨质梁架加固,提高了骨骼的承重性。骨骼的变形、愈合现象明显而广泛，使骨架更加坚固。

3.2.3 探究鸟的内脏器官适于飞行的特点

活动1：利用图文分析鸟类消化系统的特点。

教师展示家鸽消化系统结构图：有喙无齿；直肠短，并提供相关的文字资料：

……雀形目的鸟吃的谷物、果实或昆虫，经消化吸收后形成残渣，1.5 h 后就随粪便排出。

绿头鸭吃进的食物，经消化吸收后形成残渣，0.5 h 后就随粪便排出。雀形目的鸟一天所吃食物相当于其体重的10%~30%。 蜂鸟一天所吃的蜜浆， 约等于其体重的2 倍。 体重为1 500 g 的雀鹰，能在一昼夜吃掉800～1 000 g 肉。

结论：有喙无齿，直肠短，不贮存粪便，减轻飞行负担；食量大，消化力强，供能及时、充足、持久。

鸟类飞行时需要的氧气量大约是静止时的20 多倍。 鸟类的呼吸系统如何提供大量氧气？

活动2：利用图片、动画分析鸟类呼吸系统的特点。

教师展示鸟类呼吸系统的图片， 说明气囊的存在和作用。利用动画课件演示鸟的双重呼吸。学生用自己的语言描述双重呼吸的概念和意义。

结论：双重呼吸提高了供氧效率。单位时间内可分解更多的有机物，释放更多的能量。

双重呼吸是鸟类特有的呼吸方式， 也是适应飞行最重要的生理特征之一，但很难看到真实、动态的过程。这是教学难点。通过动画课件模拟再现这一过程，不仅生动形象、引发兴趣，且便于学生理解，符合初中生的认知能力，突破了难点。

鸟类通过呼吸作用释放的能量， 一部分用于进行各项生命活动，另一部分用于维持体温。教师利用幻灯片展示表1。

表1 鸟类和哺乳类的体温比较

学生据表得知：相比其他动物，鸟类的体温高而恒定，适应高空低温环境。

鸟类消化系统吸收的大量营养物质， 以及呼吸系统吸收的大量氧气，如何运输至全身各处？

活动3：图表分析鸟类循环系统的特点（表2）。

表2 鸟类与人的心脏大小及心博次数的比较

结论：循环系统发达，高效运输养料、氧气和代谢废物。

泌尿系统承担着排出体内代谢废物的重任，鸟类的泌尿系统具有什么特点？

活动4：图文分析鸟类泌尿系统的特点。

教师提问：你见过鸟类的排尿方式吗？鸟类的尿是什么样的？展示家鸽的粪便照片，解读上面显示的白色物质，并说明：鸟类的尿大都含有尿酸，而不是哺乳类的尿素。尿酸不像尿素易溶于水，常呈半凝固的白色晶体。鸟类排尿失水很少，不具膀胱，形成的尿连同粪便随时排出体外。

结论：不具膀胱，尿液随粪便及时排出体外，有利于减轻飞行时的体重。

3.3 归纳总结 学生根据以上探究活动归纳总结鸟类适于飞行的特点，概述鸟类主要特征。

3.4 探究鸟类与人类生活的关系 学生以小组为单位讨论交流鸟类与人类的关系。

总结鸟类与人类的关系： ①鸟类帮助人类控制消灭农田、森林和草原的害虫、害鼠；②鸟类传播花粉、种子，在植物扩散、更新和植被的演替中起了重要的作用；③鸟类启迪人类发明创造，例如飞机等；④鸟类为人类提供肉、蛋，以及羽绒、羽毛等物质产品；⑤鸟是人类文明的组成部分：以鸟为代表的音乐、舞蹈（《百鸟朝凤》《孔雀舞》）；以鸟为代表的国旗（墨西哥、赞比亚、厄瓜多尔等）、国徽（美国、泰国等）。

总之， 鸟类是维持生态系统平衡和稳定的重要因素，是人类生存发展的重要伙伴，爱鸟护鸟人人有责。

4 课后反思

本节课是以建构主义的教学理论为依据设计的探究式教学课程，具有以下特点：

1）补充重组教学内容。根据学生的思维特点和认知规律对教学内容进行了补充和重组。无论是对鸟类形态结构还是生理特点的认识都遵循了由感性到理性，由形象思维到抽象思维的认知规律。

2）在教学方法上变“教”为“诱”。 在整个教学过程中不断创设问题情境， 让学生置身于解决实际生物学问题的情境之中，身临其境地进行探究。教师只是学习平台的构建者， 学习活动的组织者和引领者，引导、点拨、激励学生进行探究，充分发挥学生的主观能动性，体现了“以学生为主体，教师为主导”的思想。

3）以学生的发展为本。在教学过程中，通过观察、实验、分析、判断、归纳总结等一系列环节，提高其逻辑思维水平，培养其科学探究能力。

4）探究式教学与传统的灌输式教学相比耗时长，其实施更有赖于课堂教学的有序性，必须制定好课堂规则，才能收到良好的效果。