基于未來學校“虛實結合 探究教學”初中生物《鳥》教學案例研究

李美璇 雷蕾

● 背景

在初中生物教學中，有很多內容都需要組織學生進行探究性學習活動，引導學生通過“做”去經歷科學探究的過程，從而使學生感悟生命的美和科學的本質。[1]生物實驗教學的核心是互動，2019年6月國務院辦公廳發布的《關于深化教育教學改革全面提高義務教育質量的意見》指出，要加強科學教育與實驗教學，倡導開展驗證性實驗和探究性實驗。而在實際開展生物實驗探究的過程中，會出現一些常態的問題，如課堂教學單一化、模式化、靜態化、劇本化等特點導致無論在物理環境還是在心理環境上均需要做出相應的改變才能滿足要求。[2]因此，基于此背景，筆者采用“虛實結合、合作探究”的模式完成生物互動課堂的構建，給學生提供和諧、自由、個性化的學習空間、環境和資源，使課堂從原先靜態的、預設的形態轉變成動態的、生成的、高互動的形態。

● 總體設計

中學生物學作為研究生命現象與生物活動規律的入門基礎學科，具有實驗性與探究性的學科特點。生物學實驗不僅能幫助學生理解生物學的理論，構建重要概念，還能讓學生掌握各種實驗技能，形成科學思維。因此，生物實驗課堂可以通過虛實結合、微課助學、大數據統計分析等多元化的學習形式，為學生創造多維度的體驗。為此，筆者在信息與技術的基礎上，設計了教育—空間—技術三者相互聯系、相互影響的框架[3]，從而實現人與人之間的互動、人與環境之間的互動、人與技術設備之間的互動、技術與技術設備之間的互動、資源與資源之間的互動。[4]下面，筆者以人教版初中《生物》教材八年級上冊第五單元第一章第六節《鳥》為例，進行總體設計（如下頁圖1）。

1.課前“導學”——借助技術進行課前學習，“以學定教”

課前學生通過愛學APP觀看教師準備的預習視頻，并完成相應的試題。教師通過學情反饋修改三維目標，進行二次備課，最終確定本節課的教學目標。

2.課上探究——虛實結合，探究教學

①情境導入：首先通過視頻導入，在激發學生學習興趣的同時建立整體的認識。

②虛實結合，合作探究：引導學生從鳥類的外部形態、內部結構、生理功能三個方面由表及里展開探究。

3.課后“延學”——數據反饋，個別輔導

學生繪制思維導圖總結鳥類飛行特征，上傳至愛學APP實現資源共享;學生完成課后習題，通過數據反饋，了解學生對知識的掌握情況。（建議：通過作業反饋，對學生進行個別輔導）

● 信息技術支撐

1.信息技術助課前——以學定教

新的課程改革關注學生的主體地位，倡導學生的自主學習。通過信息技術手段，借助網絡平臺提前發布課前任務，學生通過自學可以掌握簡單易懂的知識，學后進行答題檢測，教師可以根據檢測結果快速、精準地掌握學情，進而在課堂上有針對性地引導學生學習，同時課堂上也有了更充足的時間進行實驗探究和知識拓展，這無疑大幅度地提高了課堂效率。

2.信息技術助探究——虛擬觀察

本課在以往傳統的生物學教學中，存在兩個比較突出的教學難題：一是對復雜的生命現象及生物結構教師難以用言語清楚、精準地進行表述;二是學生的實驗操作合作意識不強，實驗時間難以掌控，實驗效果差，探究不夠深入。而信息技術手段通過將仿真的生物結構模式圖呈現給學生，可以很好地解決傳統課堂上存在的問題。

3.信息技術助生成——“投屏分析”

實驗結束后學生以小組為單位進行匯報展示。教師通過“希沃授課助手”將小組的實驗過程圖片和自主學習任務清單進行投屏，師生共同進行圈畫分析，分析操作過程中的問題，尋找解決路徑，總結共同的發現，歸納相關知識點。對學生的生成性資源，也就是任務清單中的“其他”一欄做分享，讓學生化被動接受為主動探究。此外，課前通過二次備課所定的高階目標——“通過對比分析明確鳥類在進化上的地位”同樣運用此法，得出生物進化的歷程是從簡單到復雜、從低等到高等、從水生到陸生的，在與信息技術進行融合的過程中，更加高效地達成學習目標。

知識與技能目標：說出鳥適于飛行的特征;概述鳥類的主要特征。

過程與方法目標：通過觀察和探究，理解生物體結構與功能相統一、生物與環境相適應的生物學基本觀點。

情感態度與價值觀目標：關注鳥與人類生活的關系;關注鳥類在生物圈中的作用，形成愛鳥護鳥的意識。

教學重點：概述鳥類的主要特征;舉例說明鳥與人類生活的關系。

教學難點：探究鳥類適于飛行的形態結構特點;確立鳥的身體結構與功能相統一。鳥與環境相適應的觀點。

課時安排：2課時。

1.視頻導入planet of the birds

教師播放planet of the birds視頻，并提問：“鳥類通過怎樣特殊的結構特征來實現這些功能？”今天我們一同來學習。

設計意圖：以一段展示鳥類多樣性和環境適應性的視頻引入，引起學生的關注，教師順承脊椎動物進化的方向，從已學習過的魚類和爬行動物自然過渡到對鳥類的學習，進而引發思考：“鳥有哪些特征適于飛行？鳥類如何進化而來？”為接下來的學習做鋪墊。

2.初識鳥類的外部形態特征

出示不同類群鳥類的圖片，學生結合課前預習的內容，自主分析說出鳥類的外部形態特征。

設計意圖：對課前的自學任務進行總結、交流，引導學生歸納知識，同時利用好學生的“前概念”，正確地加以補充、夯實;通過呈現反例激發認知沖突，實現錯誤前概念向科學概念的轉變。

3.探究鳥類適于飛行的外部形態特征——“虛實結合”之觀察羽毛

虛擬觀察：Nobook軟件中“家鴿外形”“家鴿展翅”“家鴿飛行”三個模塊的觀察。

實物觀察：家鴿的正羽、絨羽。

打開手中的平板電腦網頁，點擊“開始實驗”，讓手中的家鴿“動起來”，全方位進行觀察，通過“找位置、摸一摸、比一比、折一折、扇一扇”等探究活動，小組成員合作、交流，填寫任務清單并派代表進行匯報。

學生活動：結合Nobook軟件中“家鴿的外部形態特征”部分的虛擬結構觀察，通過觀、找、摸、比、折、扇等多重體驗深入探究鳥類羽毛的特征，填寫自主學習任務單第一部分，逐步建立起不同類型的羽毛與飛行的聯系。通過交流分析得出致密的正羽相互重疊又留有縫隙排列成扇形，通過撲打產生升力向上飛行，蓬松的絨羽貼近皮膚起到保溫的作用，體現了生物體結構和功能相適應。

設計意圖：學生在探究過程中能夠根據不同類型羽毛的結構特征推測其功能，在知識上和能力上都能有所提升。此外，學生通過課前的預習和課上細致的觀察，對這部分內容掌握得比較好，具有強烈的表達欲望，通過小組的匯報可以培養學生交流合作的意識，鍛煉學生的語言表達能力，刺激更多生成性資源的產生。

4.探究鳥類適于飛行的內部結構特征——“虛實結合”之探知骨骼

虛擬觀察：Nobook軟件中“家鴿運動系統”這一模塊的觀察（骨骼、肌肉）。

實物觀察：家鴿的長骨（股骨、脛骨等）、胸骨等。

學生活動：實驗探究——鳥類骨骼特征。①“一看”尋找不同類型的骨骼所處的位置，推測其功能;②“二掰”看起來纖細的鳥骨卻比想象中更堅韌，通過親身體驗體會鳥類骨骼之堅，并進行切面觀察知其骨壁之薄;③“三探”嘗試設計實驗，將哺乳動物和家鴿的骨放到水中，觀察到家鴿的骨浮在水面上而哺乳動物的骨沉在燒杯底部，從實驗現象中得出鳥類骨骼之輕。

設計意圖：通過虛擬觀察與實物觀察、探究實驗，化抽象為具體，內化鳥類骨骼輕、薄、堅固的特征，突出學習重點。培養學生發現問題、解決問題的能力，激勵學生不斷探究，養成謹慎求證的科學習慣，促進學生科學思維的發展。

5.“虛實結合”之創設“微體驗”

引導學生再次觀察Nobook軟件中“家鴿飛行”這一模塊，嘗試用語言描述并模仿家鴿飛行的動作，俯身大幅度擺臂體會發力點，通過多重體驗得知鳥類飛行的動力來自發達的胸肌，而發達的胸肌附著在龍骨突上，前后呼應，深化結構與功能相適應的觀點。

設計意圖：通過體驗可知鳥類胸肌非常發達為飛行提供動力，突破教學難點。進一步推斷，如果人類想要具備飛行功能，必須至少擁有占體重五分之一的胸肌和長達兩米的龍骨突，顯而易見，這是超出人體極限無法實現的，這又是生物體的“結構與功能相適應”。

6.學以致用“連連看”

飛行對鳥類的生存來說是一種非常成功的適應性，生物與環境相適應，現存的一萬多種鳥類遍布世界各地，在不同的環境中鳥類也進化出不一樣的適應性。

連線1：教師展示幾種不同的形態環境，請學生試著通過觀察和推測進行連線（如圖2）。

連線2：你能推測出這些鳥足對應的是那種鳥嗎（如下頁圖3）？

連線3：請你試著通過觀察喙的形狀推測鳥的食性，進行連線（如圖4）。

鳥類的喙有的長直尖利，有的扁平寬緩，生物體結構與功能是相適應的，根據鳥喙和足的形態可以將鳥分為游禽、走禽、攀禽、猛禽、涉禽等不同類群。

設計意圖：進行鳥類的喙和足的形態特征連線練習，將生物學結構與功能觀內化并輸出，同時通過推測得出生物與環境相適應的觀點，從而順理成章地認識鳥類的多樣性，了解鳥類的分類依據，建立整體的認識。鳥類眾多適應性復雜的演化也推動著物種的進化，將“生物與環境相適應”以及“生物進化”的基本觀點加以突出。

7.“虛實結合”之“微課”探知鳥類的雙重呼吸

虛擬觀察：Nobook軟件中“家鴿的呼吸系統”這一模塊的觀察（肺、氣囊）。

微課視頻：家鴿的呼吸。

鳥類的氣囊難以觀察，在通過虛擬觀察“家鴿的呼吸系統”獲得結構認知的基礎上，教師播放自制微課，學生認真觀察，并與已學習過的人類呼吸方式對比，說出鳥類與人類呼吸方式上的差別，得出結論——鳥類在氣囊的輔助下，呼吸效率大大提升。

設計意圖：本環節將“了解鳥的呼吸方式”這一教學目標轉化為可觀察、可操作、可檢測的學習目標——“說出鳥類與人類呼吸方式上的差別”，人體的呼吸方式是以往學習過的內容，在此基礎之上結合虛擬的透視觀察和微課的動態過程展示，化抽象為具體，學生明白了鳥的氣囊像內置的“氧氣袋”一樣，能夠輔助呼吸，這樣的呼吸方式是鳥類所特有的雙重呼吸，突破了本節課的教學難點。

8.資料分析——鳥類其他適于飛行的生理特征

教師提供具體的數據、文字資料，引導學生分析除了骨骼輕，鳥類還有什么特征也能夠減輕其在飛行時的重量。

資料1：有關鳥類消化特點的資料。

雀形類的鳥所吃的谷物、果實或昆蟲，經消化吸收后形成殘渣，1.5小時后就隨糞便排出。雀形類的鳥一天所吃的食物，相當于自身體重的10%～30%。蜂鳥一天所吃的蜜漿，約等于它體重的2倍。體重為1500克的雀鷹，能在一晝夜吃掉800～1000克肉。

學生通過分析資料1并結合結構圖（如下頁圖5），總結鳥類的消化特點（食量大，消化、吸收能力強，排便迅速），并思考：這樣的特點對鳥類的飛行有什么好處？（提供充足的營養物質;減輕體重）

資料2：鳥與人的心臟大小、心搏次數的比較（如下頁表）。

分析資料可知，鳥類的心臟占體重的百分比較大，心搏次數多，心率快。

學生思考：這樣的特點對鳥類的飛行有什么好處？（將營養物質和氧氣高效輸送至全身各處）

設計意圖：通過閱讀分析已有的資料培養學生分析數據、獲取有效信息的能力，培養學生的理性思維。

9.檢測與提升——高階目標的達成

比較分析魚類、兩棲動物、爬行動物、鳥類這四類脊椎動物在進化上的異同。

設計意圖：針對二次備課所制訂的高階目標，手機拍攝學生任務單，投屏分析，實時反饋，對比四種脊椎動物在體表、呼吸、體溫及運動方面的特征。將生物學的進化思想提煉突出，起到總結提升的作用。

10.愛鳥護鳥——情感態度價值觀

鳥類飛行的本領雖然是與生俱來的，但是也需要反復練習，在學飛過程中稍有不慎就會墜落，每年的6月左右正是雛鳥學飛的時期，如果遇到掉落的幼鳥，應該如何做呢？說說你在愛鳥周的計劃。

學生交流：“撿還是不撿？”分析交流不同的做法可能遇到的問題和解決的方法。

教師點撥：雛鳥也是經歷多次的碰壁、摔打之后才具有翱翔天際的能力。在座的同學們也一樣，縱有優越的先天條件，也需要有堅持不懈的精神。

設計意圖：通過了解鳥與人類的關系及鳥類在大自然中所起的作用，形成愛護鳥的意識。

11.課后“延學”——融會貫通

①學生繪制思維導圖總結鳥類適于飛行的特征，通過平臺上傳，將所學知識融會貫通;②答題檢測，結果顯示正確率達到91%以上。

● 教學反思

在《鳥》這一課的教學中，信息技術的融入為教學提供了新的思路和方法。虛實結合，揭開探秘生物世界的新視角;自主探究，讓學生真正成為課堂學習的主人。學生在觀察中發現，在探究中內化，在體驗中釋疑，信息技術手段的融合，助力提升學生的核心素養，讓《鳥》這一課的教學變得更有趣、更有效。但回顧這節課，在有些方面還留有“遺憾”。

首先，在翻轉課堂的教學呈現上，脈路主線的邏輯組織需要加強，翻轉的步伐還可以邁得更大一些。為獲取學情，便于高階目標實現，課前可以利用平臺拋出更加具有開放性的問題：①觀看課前微課，體會鳥類飛翔與鳥的生存有什么意義。②所有的鳥都能飛翔嗎？如果不是，請查找資料找出能飛的鳥和不能飛的鳥有何區別。③鳥類為什么會有那么強的飛行能力呢？

其次，NB生物實驗初中版是本課著重使用的一項信息技術手段，其真實性、科學性、互動性非常值得肯定，極大地調動了學生的學習熱情和探究欲望，但是在觀察頁面直接顯示出結論、答案，容易造成學生直接選擇“拿來主義”而不主動探究和思考，應將答案隱藏，需要的時候再去點擊顯示。

信息技術為課堂教學提供了豐富的學習場景，讓學生對知識的理解有了從體驗、感悟、理解到升華的過程。同時，信息技術也給一線教師提出了更高的挑戰，選擇什么樣的技術、通過什么樣的設計形式、在什么時機去參與學生的學習活動方能更好地實現教學效益的最大化，這些問題還需要進一步深入研究。

參考文獻：

[1]邵永剛，趙林川.構建互動生物課堂——交互式電子白板在初中生物教學中的運用[J].中國教育信息化，2012（16）：54-56.

[2]鄭金州.重構課堂[J].華東師范大學學報：教科版，2001（03）：53-57.

[3]許亞鋒，張際平.面向體驗學習的未來課堂設計——基于改進的PST框架[J].中國電化教育，2013（04）：13-19.

[4]陳衛東，葉新東，秦嘉悅，等.未來課堂——高互動學習空間[J].中國電化教育，2011（08）：6-13.