化石密碼之恐龍腳印追蹤

李云海

館校結合跨界融合式PBL探究活動，是指在以問題為導向的探究活動中，充分利用館校多種科普資源，將多學科知識巧妙地融入探究實踐中，運用多學科以多角度進行探究，培養參與者探索精神和思維創新能力。江蘇科技館開展的“化石密碼之恐龍腳印追蹤”探究活動，就是采取立足科技館既有展品資源，對接學校課標并運用跨界、融合與創新的開發思路，取得良好的科學教育效果。

作為館校結合跨界融合式的PBL科學教育活動，“恐龍腳印追蹤”是“化石密碼”系列第2部分，側重對遺跡化石——腳印化石的科學探究。該活動面向小學五六年級學生，對接《義務教育小學科學課程標準》中物質科學和生命科學等多個知識領域，將自然博物館的化石分析和科技館的基礎學科知識相結合，綜合運用科技館內與地質、力學等相關的展品展項和恐龍等影視資料，圍繞揭秘恐龍化石腳印展開科學探究活動。

活動目標

科學知識：從恐龍腳印化石獲知與恐龍相關的信息，包括種類、身高、體型、運動及演化的聯系。

科學探究：通過活動讓學生圍繞腳印化石給出的問題進行思考，學會基于恐龍腳印化石提供的證據進行推理，并依據實驗進行探究;學會運用實驗和推理手段，初步學習分析、綜合、比較、分類、概括、推理等思維方法，運用實驗器材完成探究過程。

科學態度：培養學生對事物探究的熱情，學生能夠依據觀察到的恐龍腳印化石特征，尋找信息，推測原因，給出合理解釋，并運用實驗驗證推理，與團隊分享見解，進而修正認識。

科學技術、社會與環境：思考生物與環境之間的相互依存關系，理解進化發展與適應環境是生物發展永恒的主題，并通過實際行動樹立保護環境的意識。

活動內容

引入與提問

活動開始，由科技輔導員扮演的警察根據罪犯留下腳印破案的情境導入，從中弓I出恐龍腳印化石也包含許多信息“密碼”，鼓勵學生用科學探究方法逐一“解碼”。在學生分組觀察恐龍腳印化石仿真模型和真實腳印化石圖片后，向學生提出3個問題，學生根據問題進行探究。

問題1：能否根據恐龍腳印化石的長度、形狀和大小推測恐龍的大概身高、體型？

問題2：獸腳類恐龍腳印有什么特點？能否猜想出它的運動特點？

問題3：將鳥類腳趾和恐龍腳趾對比，哪種恐龍腳印與鳥類腳印最接近？說明了什么？

教學分析：該年齡段學生大都知道化石可以提供古生物的大致外形外貌，但對于腳印化石包含古生物信息卻知之甚少。由此引入，并針對恐龍腳印提出相關問題，可激發學生的興趣并引領學生對恐龍腳印進行全面觀察。

觀察與分析

對于第1個問題，每組學生在科技輔導員的指導下測量小組成員的身高與腳長，通過計算得出身高和腳長的比例大概在6：1到7：1之間，學生由此推測恐龍的腳長和身高可能也有一定比例關系。接下來，學生觀察現代動物的腳印和體型圖片，發現腳印面積越大，它們的體型一般就越大。然后，科技輔導員引導學生觀察蜥腳類和獸腳類恐龍模型，學生對比恐龍腳掌后發現，恐龍腳印面積越大，它們的體型一般也越大。依據問題2，學生觀察發現獸腳類恐龍的腳印前腳掌清晰而后腳掌不明顯，推測它們運動時是前腳掌著地。針對問題3，學生將鳥類腳趾和恐龍腳趾對比后，發現獸腳類腳趾與鳥類腳趾最接近，猜測獸腳類恐龍可能演化成了鳥類。

教學分析：這一環節學生先要學會仔細觀察，找出觀察對象的特點，再加以合理的分析與推理。強調學生觀察和記錄（記錄小組成員身高與腳長數據）要細致，才能找出腳印化石之間的相似與差異;推理過程應科學合理。

實踐與驗證

在上個環節的基礎上，學生根據學習單上科學家提供的恐龍腳印和身高數據，通過計算推測恐龍身高與腳長的比例大約是4：1。在驗證腳印與體型體重環節中，學生穿上不同形狀的恐龍腳掌鞋套在海綿上行走，測量海綿下陷的高度后發現鞋套（腳掌）面積越大，海綿下陷越小。然后，學生在教室參與壓力壓強小實驗并到科技館親身體驗釘床后發現：當重量一定時，受力面積越大，壓強越小，因此理解了體重大的恐龍，只有腳掌面積大才能行走自如。依據問題2，輔導員讓學生參與50米跑和50米走，體驗跑步時只有前腳掌落地的感覺。接著，讓學生體驗趣味實驗，了解作用力與反作用力。學生分別坐在帶輪子的椅子上互推，借助游戲體會前腳掌著地時可獲得向前的反作用力，使速度變快。針對問題3，科技輔導員組織學生觀看4D電影《重返白堊紀》，驗證獸腳類恐龍大部分是肉食性恐龍，善于奔跑;影片還演示了獸腳類恐龍的一支最終演化成鳥類的過程。

教學分析：學生通過動手實踐和親身體驗，能夠加深對腳印所含信息的認知。通過穿鞋套行走和釘床體驗，讓學生明白腳印的形狀不僅和動物體重有關，還和壓力與壓強有關。通過推椅子游戲，使學生把前腳掌著地的化石腳印與動物獲得向前的反作用力相聯系，理解腳印為什么可提供恐龍奔跑狀態的證據。這一環節既是探究的深入，也是對學生分析推測正確與否的檢驗。

交流與總結

學生分組進行討論得出結論恐龍腳印越長、面積越大，恐龍的體型越大;獸腳類恐龍大部分是肉食類恐龍，善于奔跑;獸腳類恐龍的一支演化成鳥類。在科技輔導員指導下學生進一步討論環境如何變化致使恐龍滅絕，然后每組制作漂流瓶倡議保護環境。學生將制作的環保倡議書放入漂流瓶，懸掛在教室的學習角，讓學生對探究活動的收獲與感悟通過“漂流”的方式傳遞下去。

教學分析：該環節通過每組選一名代表進行總結和分組制作漂流瓶的活動，分享了組員對恐龍身高、體型、運動特點及演化的認識，以及對保護環境的思考。

創新點與亮點

多學科跨界融合

課程以恐龍腳印為探究聚焦點，結合科技館礦石、化石標本、力學等多學科展品展項，涉及痕跡學、力學、運動力學、古生物學等多學科知識，在活動中力圖為學生營造多學科、多視角、多思維維度的探究過程。

活動形式多樣

活動采用豐富多樣的探究手段，突出“演”“探”“創”“展”。在活動中不僅穿插動手小制作、小實驗、漂流瓶成果展示等，還有團隊競賽、情境導入、趣味實驗課等多種活動表現形式，將情境再現、觀察分析、實驗體驗、聯想推理等多種方式巧妙融合在一起，突出運用科技館特有資源對化石進行科學解密的探究主題。

多種教法、學法靈活應用

活動強調以學生為主體，學生既是探究的主體，又是動手的主體、體驗的主角。在活動中靈活運用情境教學法、PBL教學法等多種教學方法，使學生在連貫有趣的活動中體驗“假設驗證得出結論”的過程。活動中貫穿觀察、提問、設想猜測、動手實驗、親身驗證、成果展示、表達交流等多種活動內容，讓學生在體驗科學探究的過程中，建構基礎性科學知識，獲得初步探究能力，培養學生的辯證思維。