探究“动物的运动”实验创新设计

梁旭（新疆生产建设兵团第二中学， 新疆 乌鲁木齐 830001）

摘  要：探究动物的运动是新人教版八年级上册《生物学》教材中的一个重要实验，但此实验在学生配套实验册中存在不足和实验效果欠佳的现状。笔者遵循初中学生从感性到理性的认知规律，利用简便易得的材料，组织引导学生进行模型建构，化抽象为具体，实现课本的两组实验，具有可操作性、重复性、趣味性等特点，同时可有效帮助学生对“运动系统的组成”、“骨、关节、肌肉协调运动”等重要概念的理解，通过让学生在“做中学”驱动课程内容，进而实现学生对知识的内化。

关键词：动物的运动，实验，创新，模型构建

１ 教材实验分析  

“动物的运动”是新人教版《生物学》八年级上册第五单元第二章“动物的运动和行为”第一节的内容。本节内容以哺乳动物为例来探讨动物运动的结构基础和基本原理，通过对本节内容的学习，学生应对动物的运动系统有较为全面的认识，认同生物体结构与功能相统一的生物学思想；关注生命安全，追求健康生活方式。“运动系统的组成”和“骨、关节和肌肉的协调作用”是本节教学的重点和难点。由于在初中学生的思维中，抽象逻辑思维虽然开始占优势，但在很大程度上还属于经验型，他们的逻辑思维需要感性经验的直接支持^[1]。所以教学设计需遵循从感性到理性的认知规律，尽量依托具体、形象的材料，创设贴近学生生活的情境，促进学生进行抽象的思维活动^[2]。所以在本节教学中，为帮助学生构建重要概念，教师应当以开展实验教学为突破教学重难点的一把利剑，以开展好实验教学为切入点，积极引导学生自行设计并建构模型或教具，让学生像小科学家一样去思考探究。 

 2 教材实验的优点及不足

本节在《义务教育生物学课程标准（2011年版）》（以下简称《标准》）中的内容是：说明动物的运动依赖于一定的结构，《标准》对本节内容的活动建议是：观察某种脊椎动物的肌肉、骨骼、关节的基本结构。“动物的运动”这一实验在教材中推荐的实验操作是：观察剖开的哺乳动物（如：家兔、羊）的关节，对照关节示意图，观察关节的结构。注意关节是由哪几部分组成的，想一想关节在运动中起什么作用？‚取一个完整的鸡翅（已除去羽毛），用解剖剪除去皮肤，观察肌肉是怎样附着在骨上的，依次拉动每一组肌肉，观察骨的运动，然后除去肌肉，观察骨与骨之间的连接。^[3]

2.1 教材实验的优点

对于生物实验的开展有一项基本原则：有“实物”不用“虚物”，有“活物”不用“死物”，本节课中教材实验设计建议使用哺乳动物（如家兔或羊）的关节和完整的鸡翅，“实物”的使用首先给学生带来了视觉上的冲击，容易激发学生的求知欲和学习兴趣，这种情绪和氛围有利于后续教学活动的开展，其次贴近生活实际是“实物”的最大优势，能最准确、最真实地向学生揭示科学知识的原理，加深课堂印象，利于学生对知识的理解。

2.2教材实验的不足（实验创新改进的原因）

2.2.1实验材料不易获得，实验成本较高。

首先，对于多数学校而言家兔或羊等哺乳动物的关节在市场中并不容易买到，即便能买到，大多关节的结构也不甚完整，需要提前与买家协商预定,并说明所需关节的具体要求才能买到相对完整的关节。其次，在市面上我们很容易获得鸡翅尖和鸡翅中，但完整的鸡翅却不容易遇到，这无疑是给实验员和实验教师在实验材料准备方面出了一个难题。

2.2.2在实验开出有效性欠佳

通过让学生观察鸡翅实物，能较为有效地让学生知道动物的运动系统是由骨、关节、和肌肉组成的，且学生能很直观地了解骨、关节、和肌肉的形态以及他们之间的关系，但是却不能很好地解释动物运动的产生的原因是由于肌肉两端的肌腱部分跨过关节连在两块不同的骨上，通过肌肉的收缩和舒张，继而使得骨的位置发生改变，从而产生运动这一原理。这个过程如果仅凭教师语言讲解，学生理解起来会很吃力，觉得很抽象、很深奥，通过动画展示又稍欠说服力，那么怎样才能化繁为简，抽化象为具体，从而帮助学生深刻地理解“动物运动的原理”呢？

3实验的创新与改进的设计

3.1学生活动体验，微视频突破重点

运动系统的组成是本节课的教学重点，但由于哺乳动物关节不易获得，很难满足实际教学的需求，特别是当班级多、学生多所需实验材料数量多的时候，且实验费用比较高，所以笔者尝试通过录制解剖并观察哺乳动物关节微视频的方法来帮助学生认识组成运动系统的骨、关节、肌肉以及它们的结构特点和功能，这样在关节材料缺少的情况下，学生通过观看微视频也能跟着教师身临其境地了解和认识组成运动系统的各个结构和功能，此外，硬件设施较好的学校还可以通过实物展台对此实验过程进行演示，这样会使学生对关节的认识更加深刻，从而实现对本节课教学重点的突破。

3.2创设情境，引导学生模型构建突破难点

《标准》中明确提出了要使学生“初步具有生物学实验操作的基本技能、一定的科学探究和实践能力、养成科学思维的习惯”^[4]，教学活动不应该仅仅停留在让学生记住－些零散的生物学事实，而是要通过对事实的进行抽象和概括建立生物学重要概念并以此构建合理的知识框架^[5]。基于此，在围绕“运动的产生”这个重要概念进行教学时，笔者遵循了学生从感性到理性的认知规律，创设情境，引导学生以小组为单位动手设计并制作“模拟肘、关节、肌肉运动的模型”，教学难点就会迎刃而解，具体模型见图1“模拟肘、关节、肌肉运动”的模型。

制作材料：硬纸板（也可替换为塑料板等其他材料），长条状气球、小号长尾书夹，配套的螺丝钉和螺丝帽，剪刀，铅笔。

制作过程：先在硬纸板上描画出人自由上肢骨的形态，肱骨与桡尺骨之间用螺丝钉和螺丝帽连接（模拟骨与骨之间的连接——关节），然后吹起两个长条气球并将两头扎紧（模拟附着在自由上肢骨上的肱二头肌和肱三头肌），最后用小号长尾书夹将两个气球的两端（模拟肌腱）分别固定在硬纸板的两侧，模拟肌肉跨过关节连在两块不同的骨上。

模型使用说明：通过改变长尾书夹在硬纸板上所固定的位置来模拟骨骼肌附着在骨的不同位置，当长尾书夹跨过关节,固定在两块不同的骨上时，牵拉模拟肱二头肌的气球会使桡尺骨上抬，出现类似于人屈肘的运动，牵拉模拟肱三头肌的气球则会使桡尺骨恢复原来的位置，类似于人伸肘的运动；而当长尾书夹未跨过关节，固定在同一块骨上时则无法使骨的位置发生改变，即不会产生相应的运动。

4 实验反思

学生活动一般要按照未知问题的思维过程来设计，学生解决问题的过程才是一个探索过程、一个积极思维的过程、一个将知识真正内化的过程。通过对实验“动物的运动”进行创新和改进，实验现象更直观，效果更良好，能给学生以更加感性、形象而具体的知识，极大程度地减轻了他们学习抽象概念的困难，为他们尽快掌握概念和规律，并为牢固的记忆创造条件。特别是在学生设计并制

作“模拟肘、关节、肌肉运动的模型”时，无形之中会倒逼学生去思考、去探究运动产生的条件是什么？运动产生的本质是什么？骨、关节、肌肉是如何协调产生运动的？这一系列问题。而对于这些问题，在学生模型建构结束后便会豁然开朗。同时，实验过程有利于引导学生科学、严谨地去合作探究，培养学生创新思维和动手实践能力，也进一步向学生渗透了生物体结构和功能相统一的基本生物学思想。

参考文献：

[1]朱智贤.林崇德.思维发展心理学(第1版)[M].1986.北京:北京师范大学出版社,537 ～ 538.

[2]平亚茹.在“动物的运动”一节教学中应用问题引领思维建构基本观念[J].生物学教学,2015,40(07):8-10.

[3] 课程教材研究所，生物课程教材研究开发中心，等.义务教育教科书生物八年级上册［M］.北京：人民教育出版社，2013:48.

[4] 解凯彬.生物实验教学现状分析及对教师实验教学行为调适的若干建议[J].新课程教学,2013(6):4—7.

[5]中华人民共和国教育部.义务教育生物课程标准[S].2011年版.北京:人民教育出版社,2012:3,7,11-13,11-28,41-44.