“地球上最大的恐龍一一形體背后的科學”項目式學習

楊夢霞

“地球上最大的恐龍——形體背后的科學”項目式學習是從古生物學中的真實問題出發(fā)設(shè)計的項目式學習方案，圍繞“蜥腳類恐龍為什么能長這么大？巨大的體型有什么優(yōu)勢與挑戰(zhàn)？”的核心問題展開，學生以輸出一份研究報告的任務(wù)為導向，借助科普視頻、網(wǎng)絡(luò)游戲、科學實驗及多種資源開展探究活動，通過拆解問題、分組探究、撰寫報告、成果展示等環(huán)節(jié)，像古生物學家一樣復原大恐龍的真實面貌和精彩生活。方案重點關(guān)注學生高階思維能力的發(fā)展，注重培養(yǎng)學生搜索、整理、分析信息的能力，基于證據(jù)的推理論證能力，問題求解和決策能力及批判性思維。

本方案適用于初中學生，采用線上和線下相結(jié)合的形式組織實施，在分組討論、探究、研究報告撰寫和呈現(xiàn)環(huán)節(jié)，以3-4人為小組進行學習，總?cè)藬?shù)控制在20人以內(nèi)。

活動目標

→科學知識目標

了解蜥腳類恐龍體型巨大的關(guān)鍵因素，了解其強大的消化系統(tǒng)、神秘的循環(huán)系統(tǒng)、高效的呼吸系統(tǒng)及獨特的運動方式如何與龐大的體型相匹配和適應(yīng)。

→科學探究目標

模擬古生物學家利用模型測試、化石證據(jù)、將今論古等研究方法推斷蜥腳類恐龍身體特征的過程，培養(yǎng)學生科學觀察和推理、搜集信息、整理科學數(shù)據(jù)、撰寫研究報告、進行學術(shù)交流等方面的能力。

→科學態(tài)度目標

學會提問、交流與質(zhì)疑，形成基于證據(jù)進行論證的審慎態(tài)度，學會從正反2個方面辯證地看待各種問題，養(yǎng)成分工合作的團隊精神。

→科學、技術(shù)、社會、環(huán)境目標

了解古生物學領(lǐng)域目前常用的研究方法，對各種方法的適用情況進行對比和反思，通過回顧研究過程、撰寫研究報告培養(yǎng)學生求真務(wù)實的科研、學術(shù)精神，并通過“科研成果科普化”的成果交流環(huán)節(jié)提升學生表達能力和創(chuàng)作能力。

→階段1：項目導引——開啟大恐龍研究之旅

◇活動內(nèi)容

本階段分為5個環(huán)節(jié)，分別為：初識地球上最大的恐龍、模型測試法、化石證據(jù)法、將今論古法和明確項目任務(wù)。以“地球上最大的恐龍是誰”這一問題為切入點，激發(fā)學生興趣，并引出蜥腳類恐龍的概念。學生類比自身，思考恐龍體型龐大的優(yōu)勢與面臨的挑戰(zhàn)，記錄自己的猜想，小組討論如何驗證這些猜想。

教師評價學生提出的觀點和檢驗觀點的方法，讓學生通過3種不同的學習方式感受古生物學家驗證科學猜想的方法。①了解模型測試法，通過模擬實驗感受脖子長帶給恐龍的優(yōu)勢;②了解化石證據(jù)法，通過上網(wǎng)搜集資料認識恐龍化石類型;③體驗將今論古法，通過觀看上海自然博物館原創(chuàng)開發(fā)的科普視頻，了解科學家如何研究恐龍的神經(jīng)系統(tǒng)。

在學生對“大恐龍長這么大有什么優(yōu)勢和挑戰(zhàn)？”這一問題提出了一些觀點，并嘗試用科學的方法對提出的猜想進行初步探索后，引導學生繼續(xù)深入研究的欲望，像古生物學家一樣探秘蜥腳類恐龍超大體型背后的科學，即“它們?yōu)槭裁茨荛L這么大？產(chǎn)生了哪些適應(yīng)性特征？它們?nèi)绾蜗?？心臟如何跳動？如何呼吸？如何運動？”學生進入古生物學家的角色，明確接下來的任務(wù)：體驗科學探究過程，整理、分析研究結(jié)果，并形成研究報告，將研究報告轉(zhuǎn)化成PPT、海報或視頻等多種形式，與同學和教師分享、交流，嘗試復原大恐龍的真實面貌和精彩生活。

◇教學分析

作為項目式學習的第一階段，本階段的定位是項目導引，引導學生了解項目內(nèi)容，明確項目任務(wù)和核心問題，通過激發(fā)學生興趣，讓學生初步體驗一些探究活動，以便進入古生物學家的角色，為后續(xù)拆分任務(wù)、深入探究作鋪墊。中小學生對恐龍和古生物話題比較感興趣，但他們的認識可能停留在比較簡單的層面，教師可根據(jù)學生提出的關(guān)于恐龍體型大可能產(chǎn)生的優(yōu)勢和引發(fā)的挑戰(zhàn)，了解學生已有的背景知識和對概念的認知水平，并根據(jù)研究報告關(guān)注他們觀點的變化。

→階段2：拆解任務(wù)——探究大恐龍形體背后的科學

◇活動內(nèi)容

本階段分為4個環(huán)節(jié)，分別探究大恐龍的消化系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和運動系統(tǒng)，每個環(huán)節(jié)均配套l份探究任務(wù)單，指導學生自主合作學習。任務(wù)單的設(shè)計思路分為提出問題、猜想假設(shè)、實驗驗證、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果討論5個步驟或提出問題、猜想假設(shè)、觀察比較、分析討論4個步驟。其中，實驗驗證和觀察比較步驟運用的方法包括項目導引階段中介紹的化石證據(jù)法、將今論古法等。

以探究恐龍的消化系統(tǒng)環(huán)節(jié)為例，學生預先體驗由上海自然博物館原創(chuàng)開發(fā)的在線小游戲“中生代生存指南：龍口逃生”（圖1），初步了解蜥腳類恐龍牙齒結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。隨后，學生按照任務(wù)單的指導，就“大型蜥腳類恐龍一天花多長時間吃東西”問題作出猜想假設(shè)，與組員一起開展吃蘋果的小實驗，根據(jù)實驗結(jié)果和前面所玩游戲得出的結(jié)論，解釋為了適應(yīng)龐大的體型，大型蜥腳類恐龍的取食和消化特點。

最后，學生閱讀與恐龍消化相關(guān)的新聞，上網(wǎng)查找更多的資料，結(jié)合探究討論結(jié)果，解釋大型蜥腳類恐龍如何提高取食和消化效率。

◇教學分析

此階段將項目任務(wù)拆解為4個小的探究任務(wù)，從消化系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和運動系統(tǒng)4個維度回答核心問題。該階段教師需提前準備好任務(wù)單和實驗器材，學生以小組為單位自主探究，期間教師注意引導，督促學生記錄任務(wù)單上的內(nèi)容。

→階段3：發(fā)布項目——撰寫研究報告

◇活動內(nèi)容

教師回顧梳理項目過程，詢問學生對于核心問題是否有了更加深入的理解或是否仍然存在困惑，是否有想要進一步研究的問題。教師提供研究報告正文的一般模式，解釋前言、材料與方法、結(jié)果與分析、討論、小結(jié)等各部分的含義，指導學生將探究過程、收獲、困惑等整理成研究報告。

◇教學分析

撰寫研究報告對于初中學生來說是一項難度較大的任務(wù)，但僅經(jīng)歷探究的過程而沒有反思回顧，學習可能會流于表面的熱鬧。撰寫研究報告對于學生回顧整個研究過程、剖析“蜥腳類恐龍為什么能長這么大？長這么大有什么優(yōu)勢和挑戰(zhàn)？”的核心問題時會有更多的認識，同時可深入體驗古生物學家發(fā)表研究成果的經(jīng)歷，經(jīng)歷較為完整的科研流程。

→階段4：項目交流——成果交流與展示

◇活動內(nèi)容

學生將研究報告“通俗化”，采取PPT、繪圖、海報或科普文章等方式與教師、同學分享交流研究成果，如身體結(jié)構(gòu)如何決定生理功能，大恐龍因為大獲得了哪些優(yōu)勢，又為此付出了哪些“代價”？

◇教學分析

教師提示學生在PPT中盡量插入涵蓋研究對象和研究過程的圖片，繪圖、海報和科普文章可以參考項目導引中的《踩到阿根廷龍的腳趾，它多久會感覺到痛？》視頻，以故事或創(chuàng)意腦洞的形式呈現(xiàn)，將研究結(jié)果穿插在故事的講述中。

⊙方案評價

本活動采取過程性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合的方式，評估學生項目式學習效果，過程性評價指標包括上傳4份探究任務(wù)單、回答問題、完成記錄表、完成作業(yè)討論、完成搜集資料表格、達到規(guī)定的學習時間等;終結(jié)性評價指標包括提交研究報告和展示作品，研究報告由教師評估，展示作品剛采用教師評估加學生互評的方式。55AB227A-26E0-42FA-A71F-F230C5E173F8