問題情境：初中生物探究課的有效創(chuàng)設(shè)

呂少霞（江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)星海實(shí)驗(yàn)中學(xué)）

本文結(jié)合“探究鳥類適應(yīng)空中飛行的特征”教學(xué)，論述如何合理設(shè)計(jì)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題，促進(jìn)探究能力的發(fā)展。

一、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)情分析

（一）教學(xué)內(nèi)容分析

選取家鴿，探究鳥類適應(yīng)空中飛行的特征。教材從家鴿的外形、羽毛、翼寬、肌肉、骨骼、呼吸器官等方面提出系列問題，為學(xué)生的觀察探究指明了方向，也為學(xué)生自主探究提供了時(shí)間和空間。

（二）學(xué)情分析

知識(shí)基礎(chǔ)：鳥類是學(xué)生比較熟悉的一種生物，選擇學(xué)生比較熟悉的家鴿作為研究對(duì)象。

能力基礎(chǔ)：初中學(xué)生已經(jīng)初步具備科學(xué)探究的能力，能從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中提出問題，并嘗試設(shè)計(jì)方案去解決問題。

情感基礎(chǔ)：每個(gè)人心中都有一個(gè)飛行夢(mèng)，學(xué)生對(duì)這一部分內(nèi)容有濃厚的興趣。

二、教學(xué)目標(biāo)分析

（一）教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)：闡明家鴿適應(yīng)空中飛行的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征；概述鳥類的主要特征；

能力目標(biāo)：嘗試完成“探究家鴿適應(yīng)空中飛行的特征”的活動(dòng)；

情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：關(guān)注我國的中國夢(mèng)與飛天夢(mèng)，養(yǎng)成用科學(xué)思維解決問題的能力。

（二）教學(xué)重、難點(diǎn)

探究鳥類適應(yīng)空中飛行的特征。

三、引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究

（一）利用熱點(diǎn)事件，創(chuàng)設(shè)問題情境

熱點(diǎn)事件：南航研三學(xué)生黃鳴陽觀察鳥靈感迸發(fā)，耗時(shí)8 個(gè)月自制國內(nèi)首架可以主動(dòng)彎折翅膀的仿生大鳥飛行器；一位女子用鳥的羽毛定制了一雙翅膀，可惜她的手臂力量只能讓翅膀緩慢揮動(dòng)，不能讓自己飛起來；一位荷蘭工程師成功實(shí)現(xiàn)了人類像鳥類一樣的有翼飛行。參考三位飛行愛好者的經(jīng)歷，要像鳥類一樣能飛行，需要具備什么條件呢？學(xué)生做出假設(shè)：飛行需要有翅膀、身體輕和較強(qiáng)的動(dòng)力。在此基礎(chǔ)上，將本節(jié)課內(nèi)容劃分為三大塊：羽翼篇、材料篇和能量篇。學(xué)生將圍繞這三個(gè)主題做進(jìn)一步的探究。

熱點(diǎn)事件一呈現(xiàn)，就吸引了學(xué)生的注意力，他們邊看邊討論，積極表達(dá)自己的觀點(diǎn)，很快就說到了幾個(gè)關(guān)鍵詞。把熱點(diǎn)事件帶入課堂，一石激起千層浪，引起學(xué)生頭腦風(fēng)暴，非常適合作為引入環(huán)節(jié)。

（二）通過分析相關(guān)數(shù)據(jù)變化規(guī)律創(chuàng)設(shè)問題情境

提供鵪鶉、虎皮鸚鵡和家鴿的飛行高度和飛行能力數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)三種鳥的飛行能力有著明顯的差異，是什么原因造成了飛行能力的差異？提供實(shí)物標(biāo)本，學(xué)生觀察到三種鳥的翼寬和體長有差異，進(jìn)而推測(cè)鳥類的飛行能力跟鳥類的翼寬和體長有關(guān)系。指導(dǎo)學(xué)生測(cè)量三種鳥的翼寬和體寬、長，并計(jì)算翼寬與體長的比值：鵪鶉57%、虎皮鸚鵡100%以及家鴿205%。引導(dǎo)學(xué)生提出問題：什么樣的翼更有利于飛行？學(xué)生通過數(shù)據(jù)對(duì)比，得出結(jié)論：翼展越大的鳥飛行能力越強(qiáng)。

探究家鴿飛行能量供給問題時(shí)，一位同學(xué)提供飼養(yǎng)家鴿的日記片段：體重400 克的家鴿每天食量為42 克，體重為60 千克的正常成年人每天食量為2～3 公斤，兩種生物食量占體重的比例為：10.50%和3%～5%。引導(dǎo)學(xué)生提出問題：家鴿食量驚人，家鴿小小的身軀怎么做到的呢？學(xué)生做出假設(shè)：家鴿的消化系統(tǒng)具有獨(dú)特的特征，進(jìn)而開始探究家鴿主要的消化器官的特征，例如，通過解剖家鴿的消化系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)家鴿有：嗉囊—儲(chǔ)存、軟化食物；肌胃—磨碎食物；直腸短—排泄快速。得出結(jié)論：家鴿的消化系統(tǒng)可以為家鴿飛行提供較多能量，可以減輕重力，從而減小阻力。

消化系統(tǒng)攝入的營養(yǎng)物質(zhì)和呼吸所需要的氧氣，都需要循環(huán)系統(tǒng)來運(yùn)輸。提供人、家鴿、金絲雀和蜂鳥的心臟占體重比及心率數(shù)據(jù)。四種生物的心臟占體重比分別為：42%、171%、168%和237%，心率（每分鐘的心跳次數(shù)）分別為：72、135-244、514和615。學(xué)生通過數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)鳥類的循環(huán)系統(tǒng)比較發(fā)達(dá)，進(jìn)而提出問題：發(fā)達(dá)的循環(huán)系統(tǒng)對(duì)鳥類飛行有什么幫助呢？討論得出結(jié)論：循環(huán)系統(tǒng)發(fā)達(dá)，可以更好地向全身運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣，為飛行提供動(dòng)力。

第一組數(shù)據(jù)主要由學(xué)生自己測(cè)量，計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果時(shí)就解決了疑問；第二組數(shù)據(jù)，是由學(xué)生自己飼養(yǎng)家鴿時(shí)所記錄，第三組數(shù)據(jù)與人相聯(lián)系，學(xué)生也會(huì)很感興趣。三組數(shù)據(jù)都與日常生活相聯(lián)系，這樣的數(shù)據(jù)用來設(shè)置問題情境，符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，能激發(fā)并保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（三）利用模擬實(shí)驗(yàn)和觀察實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)問題情境

在學(xué)習(xí)翼型時(shí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)翼的前后厚薄不一致。提供重量一致的翼的模型和平面方塊模型，用吹風(fēng)機(jī)模擬氣流。學(xué)生上臺(tái)演示實(shí)驗(yàn)：打開吹風(fēng)機(jī)，用同等強(qiáng)度的氣流分別去吹翼的模型和平面方塊模型。學(xué)生觀察到翼的模型飛起來了，平面模型沒有。引導(dǎo)學(xué)生提出問題：翼的形狀對(duì)于飛行有什么作用？通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論：翼的形狀能產(chǎn)生升力，為鳥的飛行提供動(dòng)力。

家鴿身體呈流線型，提供三種形狀不同但重量相同的模型。一種為流線型，另外兩種為非流線型。學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)：三種不同形狀的模型拴上等質(zhì)量的砝碼，一松手，砝碼就會(huì)提供相同的拉力。學(xué)生觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：流線型的模型運(yùn)動(dòng)得最快。引導(dǎo)學(xué)生提出問題：流線型的體型與飛行有什么關(guān)系呢？通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論：流線型的體型可以減小運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力。

探究鳥類骨骼比較輕。學(xué)生演示浮沉實(shí)驗(yàn)：取大小相同的家鴿、家兔的骨放入飽和鹽水中。重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次之后，學(xué)生觀察到家兔的骨沉底，家鴿的骨漂浮。說明家鴿的骨輕，有利于減輕飛行時(shí)的重力。引導(dǎo)學(xué)生提出問題：家鴿的骨骼為什么會(huì)這么輕呢？學(xué)生做出假設(shè)：家鴿的骨骼比較薄。然后開始進(jìn)一步的探究，比如顯微鏡下觀察、比較家兔和家鴿長骨的橫截面，發(fā)現(xiàn)家鴿長骨中空；利用手電筒照射家鴿、家兔相同部位的骨骼，比較兩種生物骨骼的透光性，發(fā)現(xiàn)家鴿骨骼透光性更強(qiáng)。最后得出結(jié)論：家鴿的骨骼比較輕薄，可以減輕體重，從而減小阻力。

（四）利用圖片和文字資料包，創(chuàng)設(shè)問題情境

學(xué)生由于動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，意猶未盡，都比較興奮，急需讓學(xué)生定下心來繼續(xù)課堂學(xué)習(xí)。此時(shí)提供圖片、資料等學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生立即就安靜了下來。圖片、文字資料既可以讓學(xué)生從興奮的狀態(tài)中剝離出來，也可以培養(yǎng)學(xué)生從大段文字中提取重要信息的能力。

一系列的問題情境的創(chuàng)設(shè)，逐步引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：鳥類適于空中飛行的特征主要是減小阻力和提供動(dòng)力。在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，教師選取了與各部分內(nèi)容緊密貼合的多樣化的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，通過探究一步步解決問題，既能讓教學(xué)效果更佳，也能讓學(xué)生的探究能力得到進(jìn)一步提升。