基于未来学校“虚实结合 探究教学”初中生物《鸟》教学案例研究

李美璇 雷蕾

● 背景

在初中生物教学中，有很多内容都需要组织学生进行探究性学习活动，引导学生通过“做”去经历科学探究的过程，从而使学生感悟生命的美和科学的本质。[1]生物实验教学的核心是互动，2019年6月国务院办公厅发布的《关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》指出，要加强科学教育与实验教学，倡导开展验证性实验和探究性实验。而在实际开展生物实验探究的过程中，会出现一些常态的问题，如课堂教学单一化、模式化、静态化、剧本化等特点导致无论在物理环境还是在心理环境上均需要做出相应的改变才能满足要求。[2]因此，基于此背景，笔者采用“虚实结合、合作探究”的模式完成生物互动课堂的构建，给学生提供和谐、自由、个性化的学习空间、环境和资源，使课堂从原先静态的、预设的形态转变成动态的、生成的、高互动的形态。

● 总体设计

中学生物学作为研究生命现象与生物活动规律的入门基础学科，具有实验性与探究性的学科特点。生物学实验不仅能帮助学生理解生物学的理论，构建重要概念，还能让学生掌握各种实验技能，形成科学思维。因此，生物实验课堂可以通过虚实结合、微课助学、大数据统计分析等多元化的学习形式，为学生创造多维度的体验。为此，笔者在信息与技术的基础上，设计了教育—空间—技术三者相互联系、相互影响的框架[3]，从而实现人与人之间的互动、人与环境之间的互动、人与技术设备之间的互动、技术与技术设备之间的互动、资源与资源之间的互动。[4]下面，笔者以人教版初中《生物》教材八年级上册第五单元第一章第六节《鸟》为例，进行总体设计（如下页图1）。

1.课前“导学”——借助技术进行课前学习，“以学定教”

课前学生通过爱学APP观看教师准备的预习视频，并完成相应的试题。教师通过学情反馈修改三维目标，进行二次备课，最终确定本节课的教学目标。

2.课上探究——虚实结合，探究教学

①情境导入：首先通过视频导入，在激发学生学习兴趣的同时建立整体的认识。

②虚实结合，合作探究：引导学生从鸟类的外部形态、内部结构、生理功能三個方面由表及里展开探究。

3.课后“延学”——数据反馈，个别辅导

学生绘制思维导图总结鸟类飞行特征，上传至爱学APP实现资源共享;学生完成课后习题，通过数据反馈，了解学生对知识的掌握情况。（建议：通过作业反馈，对学生进行个别辅导）

● 信息技术支撑

1.信息技术助课前——以学定教

新的课程改革关注学生的主体地位，倡导学生的自主学习。通过信息技术手段，借助网络平台提前发布课前任务，学生通过自学可以掌握简单易懂的知识，学后进行答题检测，教师可以根据检测结果快速、精准地掌握学情，进而在课堂上有针对性地引导学生学习，同时课堂上也有了更充足的时间进行实验探究和知识拓展，这无疑大幅度地提高了课堂效率。

2.信息技术助探究——虚拟观察

本课在以往传统的生物学教学中，存在两个比较突出的教学难题：一是对复杂的生命现象及生物结构教师难以用言语清楚、精准地进行表述;二是学生的实验操作合作意识不强，实验时间难以掌控，实验效果差，探究不够深入。而信息技术手段通过将仿真的生物结构模式图呈现给学生，可以很好地解决传统课堂上存在的问题。

3.信息技术助生成——“投屏分析”

实验结束后学生以小组为单位进行汇报展示。教师通过“希沃授课助手”将小组的实验过程图片和自主学习任务清单进行投屏，师生共同进行圈画分析，分析操作过程中的问题，寻找解决路径，总结共同的发现，归纳相关知识点。对学生的生成性资源，也就是任务清单中的“其他”一栏做分享，让学生化被动接受为主动探究。此外，课前通过二次备课所定的高阶目标——“通过对比分析明确鸟类在进化上的地位”同样运用此法，得出生物进化的历程是从简单到复杂、从低等到高等、从水生到陆生的，在与信息技术进行融合的过程中，更加高效地达成学习目标。

知识与技能目标：说出鸟适于飞行的特征;概述鸟类的主要特征。

过程与方法目标：通过观察和探究，理解生物体结构与功能相统一、生物与环境相适应的生物学基本观点。

情感态度与价值观目标：关注鸟与人类生活的关系;关注鸟类在生物圈中的作用，形成爱鸟护鸟的意识。

教学重点：概述鸟类的主要特征;举例说明鸟与人类生活的关系。

教学难点：探究鸟类适于飞行的形态结构特点;确立鸟的身体结构与功能相统一。鸟与环境相适应的观点。

课时安排：2课时。

1.视频导入planet of the birds

教师播放planet of the birds视频，并提问：“鸟类通过怎样特殊的结构特征来实现这些功能？”今天我们一同来学习。

设计意图：以一段展示鸟类多样性和环境适应性的视频引入，引起学生的关注，教师顺承脊椎动物进化的方向，从已学习过的鱼类和爬行动物自然过渡到对鸟类的学习，进而引发思考：“鸟有哪些特征适于飞行？鸟类如何进化而来？”为接下来的学习做铺垫。

2.初识鸟类的外部形态特征

出示不同类群鸟类的图片，学生结合课前预习的内容，自主分析说出鸟类的外部形态特征。

设计意图：对课前的自学任务进行总结、交流，引导学生归纳知识，同时利用好学生的“前概念”，正确地加以补充、夯实;通过呈现反例激发认知冲突，实现错误前概念向科学概念的转变。

3.探究鸟类适于飞行的外部形态特征——“虚实结合”之观察羽毛

虚拟观察：Nobook软件中“家鸽外形”“家鸽展翅”“家鸽飞行”三个模块的观察。

实物观察：家鸽的正羽、绒羽。

打开手中的平板电脑网页，点击“开始实验”，让手中的家鸽“动起来”，全方位进行观察，通过“找位置、摸一摸、比一比、折一折、扇一扇”等探究活动，小组成员合作、交流，填写任务清单并派代表进行汇报。

学生活动：结合Nobook软件中“家鸽的外部形态特征”部分的虚拟结构观察，通过观、找、摸、比、折、扇等多重体验深入探究鸟类羽毛的特征，填写自主学习任务单第一部分，逐步建立起不同类型的羽毛与飞行的联系。通过交流分析得出致密的正羽相互重叠又留有缝隙排列成扇形，通过扑打产生升力向上飞行，蓬松的绒羽贴近皮肤起到保温的作用，体现了生物体结构和功能相适应。

设计意图：学生在探究过程中能够根据不同类型羽毛的结构特征推测其功能，在知识上和能力上都能有所提升。此外，学生通过课前的预习和课上细致的观察，对这部分内容掌握得比较好，具有强烈的表达欲望，通过小组的汇报可以培养学生交流合作的意识，锻炼学生的语言表达能力，刺激更多生成性资源的产生。

4.探究鸟类适于飞行的内部结构特征——“虚实结合”之探知骨骼

虚拟观察：Nobook软件中“家鸽运动系统”这一模块的观察（骨骼、肌肉）。

实物观察：家鸽的长骨（股骨、胫骨等）、胸骨等。

学生活动：实验探究——鸟类骨骼特征。①“一看”寻找不同类型的骨骼所处的位置，推测其功能;②“二掰”看起来纤细的鸟骨却比想象中更坚韧，通过亲身体验体会鸟类骨骼之坚，并进行切面观察知其骨壁之薄;③“三探”尝试设计实验，将哺乳动物和家鸽的骨放到水中，观察到家鸽的骨浮在水面上而哺乳动物的骨沉在烧杯底部，从实验现象中得出鸟类骨骼之轻。

设计意图：通过虚拟观察与实物观察、探究实验，化抽象为具体，内化鸟类骨骼轻、薄、坚固的特征，突出学习重点。培养学生发现问题、解决问题的能力，激励学生不断探究，养成谨慎求证的科学习惯，促进学生科学思维的发展。

5.“虚实结合”之创设“微体验”

引导学生再次观察Nobook软件中“家鸽飞行”这一模块，尝试用语言描述并模仿家鸽飞行的动作，俯身大幅度摆臂体会发力点，通过多重体验得知鸟类飞行的动力来自发达的胸肌，而发达的胸肌附着在龙骨突上，前后呼应，深化结构与功能相适应的观点。

设计意图：通过体验可知鸟类胸肌非常發达为飞行提供动力，突破教学难点。进一步推断，如果人类想要具备飞行功能，必须至少拥有占体重五分之一的胸肌和长达两米的龙骨突，显而易见，这是超出人体极限无法实现的，这又是生物体的“结构与功能相适应”。

6.学以致用“连连看”

飞行对鸟类的生存来说是一种非常成功的适应性，生物与环境相适应，现存的一万多种鸟类遍布世界各地，在不同的环境中鸟类也进化出不一样的适应性。

连线1：教师展示几种不同的形态环境，请学生试着通过观察和推测进行连线（如图2）。

连线2：你能推测出这些鸟足对应的是那种鸟吗（如下页图3）？

连线3：请你试着通过观察喙的形状推测鸟的食性，进行连线（如图4）。

鸟类的喙有的长直尖利，有的扁平宽缓，生物体结构与功能是相适应的，根据鸟喙和足的形态可以将鸟分为游禽、走禽、攀禽、猛禽、涉禽等不同类群。

设计意图：进行鸟类的喙和足的形态特征连线练习，将生物学结构与功能观内化并输出，同时通过推测得出生物与环境相适应的观点，从而顺理成章地认识鸟类的多样性，了解鸟类的分类依据，建立整体的认识。鸟类众多适应性复杂的演化也推动着物种的进化，将“生物与环境相适应”以及“生物进化”的基本观点加以突出。

7.“虚实结合”之“微课”探知鸟类的双重呼吸

虚拟观察：Nobook软件中“家鸽的呼吸系统”这一模块的观察（肺、气囊）。

微课视频：家鸽的呼吸。

鸟类的气囊难以观察，在通过虚拟观察“家鸽的呼吸系统”获得结构认知的基础上，教师播放自制微课，学生认真观察，并与已学习过的人类呼吸方式对比，说出鸟类与人类呼吸方式上的差别，得出结论——鸟类在气囊的辅助下，呼吸效率大大提升。

设计意图：本环节将“了解鸟的呼吸方式”这一教学目标转化为可观察、可操作、可检测的学习目标——“说出鸟类与人类呼吸方式上的差别”，人体的呼吸方式是以往学习过的内容，在此基础之上结合虚拟的透视观察和微课的动态过程展示，化抽象为具体，学生明白了鸟的气囊像内置的“氧气袋”一样，能够辅助呼吸，这样的呼吸方式是鸟类所特有的双重呼吸，突破了本节课的教学难点。

8.资料分析——鸟类其他适于飞行的生理特征

教师提供具体的数据、文字资料，引导学生分析除了骨骼轻，鸟类还有什么特征也能够减轻其在飞行时的重量。

资料1：有关鸟类消化特点的资料。

雀形类的鸟所吃的谷物、果实或昆虫，经消化吸收后形成残渣，1.5小时后就随粪便排出。雀形类的鸟一天所吃的食物，相当于自身体重的10%～30%。蜂鸟一天所吃的蜜浆，约等于它体重的2倍。体重为1500克的雀鹰，能在一昼夜吃掉800～1000克肉。

学生通过分析资料1并结合结构图（如下页图5），总结鸟类的消化特点（食量大，消化、吸收能力强，排便迅速），并思考：这样的特点对鸟类的飞行有什么好处？（提供充足的营养物质;减轻体重）

资料2：鸟与人的心脏大小、心搏次数的比较（如下页表）。

分析资料可知，鸟类的心脏占体重的百分比较大，心搏次数多，心率快。

学生思考：这样的特点对鸟类的飞行有什么好处？（将营养物质和氧气高效输送至全身各处）

设计意图：通过阅读分析已有的资料培养学生分析数据、获取有效信息的能力，培养学生的理性思维。

9.检测与提升——高阶目标的达成

比较分析鱼类、两栖动物、爬行动物、鸟类这四类脊椎动物在进化上的异同。

设计意图：针对二次备课所制订的高阶目标，手机拍摄学生任务单，投屏分析，实时反馈，对比四种脊椎动物在体表、呼吸、体温及运动方面的特征。将生物学的进化思想提炼突出，起到总结提升的作用。

10.爱鸟护鸟——情感态度价值观

鸟类飞行的本领虽然是与生俱来的，但是也需要反复练习，在学飞过程中稍有不慎就会坠落，每年的6月左右正是雏鸟学飞的时期，如果遇到掉落的幼鸟，应该如何做呢？说说你在爱鸟周的计划。

学生交流：“捡还是不捡？”分析交流不同的做法可能遇到的问题和解决的方法。

教师点拨：雏鸟也是经历多次的碰壁、摔打之后才具有翱翔天际的能力。在座的同学们也一样，纵有优越的先天条件，也需要有坚持不懈的精神。

设计意图：通过了解鸟与人类的关系及鸟类在大自然中所起的作用，形成爱护鸟的意识。

11.课后“延学”——融会贯通

①学生绘制思维导图总结鸟类适于飞行的特征，通过平台上传，将所学知识融会贯通;②答题检测，结果显示正确率达到91%以上。

● 教学反思

在《鸟》这一课的教学中，信息技术的融入为教学提供了新的思路和方法。虚实结合，揭开探秘生物世界的新视角;自主探究，让学生真正成为课堂学习的主人。学生在观察中发现，在探究中内化，在体验中释疑，信息技术手段的融合，助力提升学生的核心素养，让《鸟》这一课的教学变得更有趣、更有效。但回顾这节课，在有些方面还留有“遗憾”。

首先，在翻转课堂的教学呈现上，脉路主线的逻辑组织需要加强，翻转的步伐还可以迈得更大一些。为获取学情，便于高阶目标实现，课前可以利用平台抛出更加具有开放性的问题：①观看课前微课，体会鸟类飞翔与鸟的生存有什么意义。②所有的鸟都能飞翔吗？如果不是，请查找资料找出能飞的鸟和不能飞的鸟有何区别。③鸟类为什么会有那么强的飞行能力呢？

其次，NB生物实验初中版是本课着重使用的一项信息技术手段，其真实性、科学性、互动性非常值得肯定，极大地调动了学生的学习热情和探究欲望，但是在观察页面直接显示出结论、答案，容易造成学生直接选择“拿来主义”而不主动探究和思考，应将答案隐藏，需要的时候再去点击显示。

信息技术为课堂教学提供了丰富的学习场景，让学生对知识的理解有了从体验、感悟、理解到升华的过程。同時，信息技术也给一线教师提出了更高的挑战，选择什么样的技术、通过什么样的设计形式、在什么时机去参与学生的学习活动方能更好地实现教学效益的最大化，这些问题还需要进一步深入研究。

参考文献：

[1]邵永刚，赵林川.构建互动生物课堂——交互式电子白板在初中生物教学中的运用[J].中国教育信息化，2012（16）：54-56.

[2]郑金州.重构课堂[J].华东师范大学学报：教科版，2001（03）：53-57.

[3]许亚锋，张际平.面向体验学习的未来课堂设计——基于改进的PST框架[J].中国电化教育，2013（04）：13-19.

[4]陈卫东，叶新东，秦嘉悦，等.未来课堂——高互动学习空间[J].中国电化教育，2011（08）：6-13.