立足核心素养 发展生命观念——以“探究家鸽适应空中飞行的特征”为例

江苏省昆山市开发区青阳港学校(215335) 陆晓金

生命观念是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是经过实证后的想法或观点，包括了“结构与功能观”“进化与适应观”“物质与能量观”“稳态与平衡观”等。如今大部分初中生物实验课堂，更多的是传授事实或结论性的知识，不仅轻视了实验探究的过程，更是忽略了学生生命观念的发展。因此，在生物实验课堂上让学生形成并发展生命观念，需要落实在每节课上，对于教师来说任重而道远。笔者以“探究家鸽适应空中飞行的特征”为例，谈谈如何在实验教学中，发展生命观念，感受“结构与功能观”。

1 重视活动体验，认识结构与功能观

七年级学生的实验探究能力、自主学习能力都相对较弱，逻辑思维能力有所欠缺，对课本知识的理解与运用、学科素养的认识等，还处于初级阶段。本节课在“探究家鸽适应空中飞行的特征”实验之前，有必要让学生先进行活动体验，了解飞行需要具备的几个条件，然后通过类比，将条件放在家鸽身上，让学生初步认识结构与功能相适应的观点，从而立足核心素养，发展生命观念。

首先，展示白纸，并提问：怎么让一张白纸飞得更远呢？以学生现有的认知，易说出折成纸飞机可以飞得更远。请学生同时扔纸和纸飞机，果然纸飞机飞得更远。从活动中学生可以总结出，飞行需要具备的第一个条件是外形流线型。

其次，向学生展示弹力飞机，并提问：怎么让弹力飞机飞得更远时间更长呢？参加过航模比赛的同学，可以马上说出增加橡皮筋绕的圈数，增加弹力，就可以飞得更高更远。由于课堂场地限制，播放课前录制的微课视频，很明显橡皮筋绕150圈的弹力飞机比绕30圈的弹力飞机要飞得更远时间更长。从活动中学生可以总结出，飞行需要具备的第二个条件是要增加一定的动力。

再次，请同学用相同的力扔不同重量的纸飞机(比较一张纸折成的和十张纸折成的纸飞机)，很明显一张纸折成的纸飞机滑行的距离更长，时间更久。从活动中学生可以总结出，飞行需要具备的第三个条件是减轻自身重量。

最后，展示风筝，提问：风筝靠什么力飞起来？学生都放过风筝，所以会毫不犹豫地说出在风大的情况下容易飞起来。利用鼓风机模拟风，餐巾纸模拟风筝，可以明显看到餐巾纸被吹起来了。从活动中学生可以总结出，飞行需要具备的第四个条件是要借助一定的风力。

通过以上四个活动，学生亲历体验，总结出物体飞行需要解决的问题是外形流线型、增加动力、减轻重量、借助风力四个条件。同理，在自然界中公认的飞行家——鸟类，它能在空中自由飞翔，也必须解决这些问题。那么鸟类是如何解决这些难题的呢？我们可以从哪些方面来探究呢？通过类比，认识结构与功能相适应的观点，可以从家鸽的体形、翼展、骨骼和胸肌、呼吸系统、消化系统、循环系统六个方面，带领学生正式进入探究鸟类适应空中飞行的特征实验。

用以上四个活动体验作为引入，不仅以游戏的形式让学生参与其中，更重要的是让学生在提高兴趣的同时，总结飞行具备的条件。初步认识“结构与功能观”，知道该从哪些方面入手来探究鸟类飞行的特点，学会从实际生活现象中归纳思考问题。

2 落实分组实验，了解结构与功能观

初中生物学课程标准提倡在实验课堂上进行探究性学习，科学探究不仅是科学家工作的基本方式，也是科学课程中重要的学习内容和有效的教学方式。认真落实好分组实验，将实验分工更明确，能让学生更深入地了解结构与功能观，增强对生命观念的认知，提高核心素养。

本次实验以家鸽为例来探究鸟类适应空中飞行的特征，每个小组的探究任务不同，明确分工。

2.1 第一组：探究家鸽的外形

①摸：流线型的体型，有利于减少空气阻力；②看：羽毛能保持流线型体型；③辨：分辨正羽、绒羽的区别，结合参考资料了解其分布与功能。

通过“摸一摸”，深入了解家鸽的外形，具有流线型的结构，能减少空气阻力；通过“看”与“辨”，深入了解家鸽的羽毛分为正羽、绒羽。正羽用于飞翔，绒羽用于保温。体表的正羽，形成一层防风外壳，使鸟呈流线型轮廓。翼及尾上的正羽，对飞翔及平衡起决定作用。家鸽的翅膀轻轻展开，你将发现排列整齐的较大型的羽毛，这些羽毛既有彼此重叠的部分，又相互留有空隙，这样既能扇动空气产生动力，又能减少阻力。

2.2 第二组：探究家鸽的翼展

量：测量家鸽的翼宽、体宽，计算比例后，总结出飞行的器官是翼。

通过“量一量”，能具体感受到家鸽宽大的翼展，当家鸽飞行时，两翼的羽毛会撑开并增大其表面，两翼宽大，能更好地借助风力与空气浮力。

2.3 第三组：探究家鸽的骨骼和胸肌

①摸：胸肌发达，为飞行提供动力；②称：骨骼轻，减轻重量；③穿一穿：长骨中空，减轻重量；胸骨发达，附着发达的肌肉。

通过手电筒照一照，可以发现家鸽的头骨和胸骨可以透过光线，说明很薄；“称一称”家鸽头骨、胸骨、长骨等的重量，发现很轻；剪去长骨两端，用线“穿一穿”，可以看到线从长骨中穿过，表明长骨是中空的，可以减轻重量；“摸一摸”龙骨突两侧附着的肌肉，明显感受到胸肌发达，为飞行提供强大的动力。

2.4 第四组：探究家鸽的呼吸系统

根据资料分析，了解鸟类用肺呼吸，气囊有辅助呼吸的作用。

家鸽的呼吸系统不直观、较抽象，先播放双重呼吸的视频，让学生对其结构有初步的认识，然后通过模拟实验认识双重呼吸，如图1～3所示。

图1 空气进入模拟实验

图2 第一次气体交换模拟实验

图3 第二次气体交换模拟实验

大气球周围连接上数个小气球，大气球模拟的是一个肺，小气球模拟肺周围的气囊。用打气筒向大气球中打气，手捏住气球口，发现所有气球都充满气体鼓起来。再松开手，首先大气球中的气体出来，此时模拟的是第一次呼吸，然后小气球中的气体经过大气球，从出口出来，此时模拟的是第二次呼吸，这样双重呼吸就能更好地被学生所理解，学生对“结构与功能观”有了更深入的了解。

2.5 第五组：探究家鸽的消化系统

①根据资料分析出家鸽食量大、消化快；②解剖嗉囊和肌胃。

由于家鸽的消化系统太小，不利于观察，而鸡也是鸟类，所以用鸡的消化系统代替。展现鸡的消化系统：食道连着嗉囊，再到肌胃，切开嗉囊会有未消化的食物存在，说明有储存食物的作用，而切开肌胃，可以看到正在消化的食物中还伴有小的石子，由于没有牙齿，说明小的石子是用来研磨食物的。

2.6 第六组：探究家鸽的循环系统

①根据表格数据分析出家鸽的心脏大、心跳快；②简单解剖家鸽心脏，了解有四腔。

用听诊器听一听家鸽的心跳，发现心脏跳动得快而有力；由于七年级学生还未学过心脏与血液循环的知识，因此笔者解剖好鸡的心脏，讲解其有四腔等知识，使学生进一步地了解家鸽发达的血液循环系统。

以每一小组为单位，分工合作，共同探究，不仅节约了课堂时间，而且大大提高了学习效率，也培养了学生自主学习的能力。关键能更好地深入了解结构与功能相适应的观点，加强生命观念的教育。

3 加强表达交流，理解结构与功能观

小组交流探究报告后，集中每个小组的探究报告，教师作补充，归纳总结家鸽适应飞行生活的特征。

最后从家鸽迁移到鸟类，总结归纳鸟类适应飞行生活的特征：身体呈流线型，被覆羽毛，前肢变成翼；骨骼很薄，长骨中空，身体异常轻盈；发达的胸肌可以驱动双翼上下扇动；用肺呼吸，以气囊辅助呼吸。体温恒定增强了对生存环境的适应能力。

通过表格的形式，能更加形象直观地表达出鸟类适应飞行生活的特点，学生更容易看清和牢记。更重要的是，表格左边是结构，右边是功能，再一次强调结构与功能相适应的观点，学生更加理解核心素养下、生命观念中的结构与功能观。

本节课最后，笔者给学生留了两道讨论题。第一，还可以从其他什么方面来探究鸟类适于飞行的特征呢？在课堂上学生对结构与功能相适应的观点由认识到了解，再到理解，逐步加深，已经初步形成了生命观念，提升了自身的核心素养。所以，在思考问题时，也会从鸟类结构出发，比如眼睛，为什么在万米高空鸟类还能睁大双眼，自由自在地往前飞翔呢？而人类却在风大的情况下连眼睛都睁不开呢？第二，气囊除了辅助呼吸，还有什么作用呢？气囊位于各器官之间，就像气球一样，当吸入气体时就会鼓起来，此时就会使周围的器官分隔开来，从而减少器官之间的摩擦等。因此，要找准方向，从结构出发，寻找资料，理解结构与功能相适应的观点。

在生物实验课堂上，应以核心素养为立足点，发展生命观念，形成“结构与功能观”，从而更好地形成科学的世界观与自然观，用生命观念更好地去认识生物的统一性与多样性，将理论知识运用于生活中，解决更多的实际问题。