问题情境：初中生物探究课的有效创设

2022-12-31吕少霞江苏省苏州工业园区星海实验中学

基础教育论坛 2022年30期

吕少霞（江苏省苏州工业园区星海实验中学）

本文结合“探究鸟类适应空中飞行的特征”教学，论述如何合理设计问题情境，引导学生发现和解决问题，促进探究能力的发展。

一、教学内容与学情分析

（一）教学内容分析

选取家鸽，探究鸟类适应空中飞行的特征。教材从家鸽的外形、羽毛、翼宽、肌肉、骨骼、呼吸器官等方面提出系列问题，为学生的观察探究指明了方向，也为学生自主探究提供了时间和空间。

（二）学情分析

知识基础：鸟类是学生比较熟悉的一种生物，选择学生比较熟悉的家鸽作为研究对象。

能力基础：初中学生已经初步具备科学探究的能力，能从实验现象中提出问题，并尝试设计方案去解决问题。

情感基础：每个人心中都有一个飞行梦，学生对这一部分内容有浓厚的兴趣。

二、教学目标分析

（一）教学目标

知识目标：阐明家鸽适应空中飞行的形态结构特征；概述鸟类的主要特征；

能力目标：尝试完成“探究家鸽适应空中飞行的特征”的活动；

情感态度与价值观目标：关注我国的中国梦与飞天梦，养成用科学思维解决问题的能力。

（二）教学重、难点

探究鸟类适应空中飞行的特征。

三、引导学生进行科学探究

（一）利用热点事件，创设问题情境

热点事件：南航研三学生黄鸣阳观察鸟灵感迸发，耗时8 个月自制国内首架可以主动弯折翅膀的仿生大鸟飞行器；一位女子用鸟的羽毛定制了一双翅膀，可惜她的手臂力量只能让翅膀缓慢挥动，不能让自己飞起来；一位荷兰工程师成功实现了人类像鸟类一样的有翼飞行。参考三位飞行爱好者的经历，要像鸟类一样能飞行，需要具备什么条件呢？学生做出假设：飞行需要有翅膀、身体轻和较强的动力。在此基础上，将本节课内容划分为三大块：羽翼篇、材料篇和能量篇。学生将围绕这三个主题做进一步的探究。

热点事件一呈现，就吸引了学生的注意力，他们边看边讨论，积极表达自己的观点，很快就说到了几个关键词。把热点事件带入课堂，一石激起千层浪，引起学生头脑风暴，非常适合作为引入环节。

（二）通过分析相关数据变化规律创设问题情境

提供鹌鹑、虎皮鹦鹉和家鸽的飞行高度和飞行能力数据，发现三种鸟的飞行能力有着明显的差异，是什么原因造成了飞行能力的差异？提供实物标本，学生观察到三种鸟的翼宽和体长有差异，进而推测鸟类的飞行能力跟鸟类的翼宽和体长有关系。指导学生测量三种鸟的翼宽和体宽、长，并计算翼宽与体长的比值：鹌鹑57%、虎皮鹦鹉100%以及家鸽205%。引导学生提出问题：什么样的翼更有利于飞行？学生通过数据对比，得出结论：翼展越大的鸟飞行能力越强。

探究家鸽飞行能量供给问题时，一位同学提供饲养家鸽的日记片段：体重400 克的家鸽每天食量为42 克，体重为60 千克的正常成年人每天食量为2～3 公斤，两种生物食量占体重的比例为：10.50%和3%～5%。引导学生提出问题：家鸽食量惊人，家鸽小小的身躯怎么做到的呢？学生做出假设：家鸽的消化系统具有独特的特征，进而开始探究家鸽主要的消化器官的特征，例如，通过解剖家鸽的消化系统，发现家鸽有：嗉囊—储存、软化食物；肌胃—磨碎食物；直肠短—排泄快速。得出结论：家鸽的消化系统可以为家鸽飞行提供较多能量，可以减轻重力，从而减小阻力。

消化系统摄入的营养物质和呼吸所需要的氧气，都需要循环系统来运输。提供人、家鸽、金丝雀和蜂鸟的心脏占体重比及心率数据。四种生物的心脏占体重比分别为：42%、171%、168%和237%，心率（每分钟的心跳次数）分别为：72、135-244、514和615。学生通过数据比较发现鸟类的循环系统比较发达，进而提出问题：发达的循环系统对鸟类飞行有什么帮助呢？讨论得出结论：循环系统发达，可以更好地向全身运输营养物质和氧气，为飞行提供动力。

第一组数据主要由学生自己测量，计算数据结果时就解决了疑问；第二组数据，是由学生自己饲养家鸽时所记录，第三组数据与人相联系，学生也会很感兴趣。三组数据都与日常生活相联系，这样的数据用来设置问题情境，符合学生的认知特点，能激发并保持学生的学习兴趣。

（三）利用模拟实验和观察实验创设问题情境

在学习翼型时，学生发现翼的前后厚薄不一致。提供重量一致的翼的模型和平面方块模型，用吹风机模拟气流。学生上台演示实验：打开吹风机，用同等强度的气流分别去吹翼的模型和平面方块模型。学生观察到翼的模型飞起来了，平面模型没有。引导学生提出问题：翼的形状对于飞行有什么作用？通过实验现象得出结论：翼的形状能产生升力，为鸟的飞行提供动力。

家鸽身体呈流线型，提供三种形状不同但重量相同的模型。一种为流线型，另外两种为非流线型。学生演示实验：三种不同形状的模型拴上等质量的砝码，一松手，砝码就会提供相同的拉力。学生观察到实验现象：流线型的模型运动得最快。引导学生提出问题：流线型的体型与飞行有什么关系呢？通过实验现象得出结论：流线型的体型可以减小运动时的阻力。

探究鸟类骨骼比较轻。学生演示浮沉实验：取大小相同的家鸽、家兔的骨放入饱和盐水中。重复实验多次之后，学生观察到家兔的骨沉底，家鸽的骨漂浮。说明家鸽的骨轻，有利于减轻飞行时的重力。引导学生提出问题：家鸽的骨骼为什么会这么轻呢？学生做出假设：家鸽的骨骼比较薄。然后开始进一步的探究，比如显微镜下观察、比较家兔和家鸽长骨的横截面，发现家鸽长骨中空；利用手电筒照射家鸽、家兔相同部位的骨骼，比较两种生物骨骼的透光性，发现家鸽骨骼透光性更强。最后得出结论：家鸽的骨骼比较轻薄，可以减轻体重，从而减小阻力。