初中生物核心知识可视化的深度学习——以“鸟”的优化设计探究实践为例

◎ 海南省海口市海南华侨中学 陈婷婷

◎ 海南省海口市教育研究培训院 张永炳

鸟的相关知识在人教版初中生物八年级上册中多次出现，并且抽象复杂，如“鸟”是第一章第六节的内容，尽管学生对鸟有一定的前科学概念，但对于鸟特有的呼吸方式——双重呼吸的实质并不理解；结合“动物的运动”中以鸡翅为例，以优化实验——肌肉的附着情况和运动的产生，突破了重难点。以鸟为中心，运用生物小实验设计、生物模型制作和手绘生物图可视化法，通过学生主动参与，把本册书中琐碎的与鸟相关的知识点串联起来，通过“学——做——评”三环节，实现知识的深度学习。

一、优化小实验设计之“鼓动气囊”

将学生分成3 ～5人一组，购家鸽，观外形（尤其是胸部），捏胸肌。切开胸肌和胸骨，测量胸肌厚度，暴露内脏器官，取一支吸管插入气管向内吹气，观察现象（注：吹气后，小心剥开贴覆在气囊上的内脏器官，效果更显著）。

实验观察后，理解“气体交换”中的交换是基于两个结构间的两种物质进行的，即清晰可见的红色的肺部是肺和血液两者之间进行气体交换，进而明白透明（非红色）的气囊不是气体交换的场所，在视觉冲击、独立思考和判断下更容易帮助学生铭记重难考点“气囊不是气体交换的场所”，引领学生形成结构与功能相适应的生命观念，引导学生巧用中文汉字字义辅助理解记忆生物核心知识。

优化小实验之“鼓动气囊”的整个实验设计注重培养学生的探索精神，通过“学”“做”解剖鸽子和吸管吹气让学生亲眼见证有趣的生物现象，在每届学生上交的实验视频作业中，当他们看到鼓动起的气囊时发自内心的惊叹声并“评”说具体结构与功能，让笔者感受到了学生学习生物的愉快感、成就感、归属感，通过“评”总结实验相关知识点，学生认识了生命现象和揭示了生命规律，在“学——做——评”三环节中由浅入深地体现了知识联结、思维生成和迁移应用。探究实践使生物核心知识可视化，锻炼了学生动手能力和观察能力。

二、优化小实验设计之“舞动鸡翅”

优化环节（一）：观察鸡翅、舞动鸡翅。

4人一组，撕开鸡翅皮，观察鸡中翅上一块肌肉与鸡尖的附着情况；寻找各块肌肉，探索各种舞动鸡翅的方法：

1.利用鸡中翅的肌肉可以让鸡尖向你招手舞动。

2.利用鸡中翅的两组肌肉可以让鸡尖和鸡翅根来回折叠舞动。

3.利用拇指推动按压鸡翅根的肌肉可以让鸡中翅和鸡尖出现大幅度的摇摆舞动。

然后剪断连接鸡中翅和鸡翅根的肌腱观察关节囊，剪掉关节囊观察关节头、关节窝和关节腔，剪开鸡中翅的一根长骨观察内部了解长骨中空。

伴随着鸡翅的各种舞动，学生自发地出现了惊叹声、欢笑声、掌声、讨论声和交流声，这就是笔者想实现的“五声课堂”，更是实现“学——做——评”深度学习的课堂。而笔者也真正亲身感受到了“教学相长”四字的真谛：是故学然后知不足，教然后知困。知不足然后能自反也，知困然后能自强也。故曰“教学相长”也。在教学过程中，教师自身的教与学相辅相成、相互促进；教师的教与学生的学互相促进、共同进步。

老师通过亲手操作和积累教学经验，只发现了第一种和第二种“舞动鸡翅”的方法，这已经可以极大地激发学生学习生物的兴趣了，而这个实验实践的惊喜竟在于学生在探索到了前两种“舞动鸡翅”的方法后，充分调动了自己的观察力和思考力，在好奇和兴趣的加持下，探索到了第三种更让人惊叹的“舞动鸡翅”的方法，点燃了学生更高的兴趣点，满足了学生更大的成就感，激活了学生更全面的科学思维。老师也从中获得了宝贵的教学素材，反思了教学设计的优化，引发了新的教学思考，满足了教师的幸福感。

优化环节（二）：模型制作、迁移应用。

通过学生活动和优化模型，明确肘关节处的两组肌肉的附着和运动的产生。

请一位学生配合老师完成活动：用一根绳代表肱二头肌，一端绑在上臂，另一端跨过肘关节绑在前臂上；再牵拉绳出现屈肘运动，从而直观发现肌肉需跨过关节附着在不同的骨上，并使肌肉似绳只能牵拉不能复位可视化；然后请学生思考如何让前臂复位，得出应该跨过肘关节加绑第二根绳，拉动代表肱三头肌的第二根绳出现伸肘运动，从而使需要两组肌肉才能相互配合活动可视化。

优化模型：在原有的两根长木条、一根吸管和一个塑料薄膜材料的基础上，增加第二根吸管和第二个塑料薄膜模拟肱三头肌，吹气第一根吸管使代表肱二头肌的塑料薄膜鼓起来出现屈肘；放气后，吹气第二根吸管使代表肱三头肌的塑料薄膜鼓起来出现伸肘（图1）。

图1 肘肌肉的附着和运动模型设计

在活动开展过程中，操作过程呈现的用具足够大，出现的现象足够吸引人，有趣味性和调动性。甚至有些学生课后用这样的方式玩起了游戏，这是真正自发地内化了课堂学习，真正做到了生物核心知识可视化。

在模型制作过程中，原本选择气球模拟肌肉，然而发现气球的弹性太大影响了模型呈现的效果，后来尝试用背心式塑料袋模拟肌肉，又出现漏气、难固定和难鼓起来的问题，经过多次尝试，学生最后找到了好操作、易固定、效果佳的塑料薄膜作为模拟肌肉的素材。经历了这个过程，笔者总结得知选择适合的生物模型素材要考虑多个因素，包括模型结构和安装、模型操作的可行性、素材的特性、呈现的效果等，只有综合考虑这些因素，才能选择出适合的素材制作模型，从而更好地支持课堂教学。优化模型将抽象的知识形象化，将生物核心知识可视化，深化了学生对知识的理解，用巧思和巧手将枯燥的知识巧妙地传授给了学生，培养了生物学科综合素养。

三、优化思维导图设计之“鸟”手绘图

“鸟”手绘图的设计结合了一笔画鸽子、手绘生物图和优化题目突破重难点。通过图2思维导图的呈现，笔者初步尝试生物学大单元教学，运用鸟这个主题，以实验、活动、模型和思维导图为导向，让学生可以从不同于课本的角度学习和思考课程中的核心知识；让学生不断探索未知、不断解决问题、不断总结思考，培养学生发现问题和解决问题的能力；让学生在讨论中掌握知识、运用技能、表达交流，成为教学的主体。以鸟为载体，重建知识联系、重立知识目标、重塑教学思路，重构核心知识的教学框架，开辟新的教学思维。

图2 优化思维导图设计之“鸟”手绘图

将鸟身上不同部位结合中文字义和生物绘图，结合美术学科，培养学生美育，使相关鸟的知识体系化、可视化，突出教学重点，突破教学难点，有利于学生构建知识框架，并且在手绘过程中培养了学生的动手能力。

在生物中考的试题中，考察生物图一直是重头戏，尤其是有连续性、情况复杂和结构复杂的生物图，对于学生而言绝对是难啃的一块知识，笔者突破该难点的方法是教师带头手绘生物图，引领学生也必须手绘生物图，这一做法绝对是切实有效的。学生通过绘图不仅陶冶情操、爱上生物，而且能将生物图刻进脑海，手绘生物图不仅有助于知识点可视化和提高学习效率，而且有助于增进师生感情。

笔者通过知识点可视化的手绘生物图将抽象知识整理成直观清晰易理解的形象化知识，增强教学的直观性；细细分析宏观知识里的有关联的微观知识点，使其串联起来建构思维导图，给学生留下直观的整体印象，方便学生对知识的理解和记忆，为建立知识体系奠定牢固的基础；从全新的视角回顾结合旧教法和新兴的信息教学技术，不仅通过信息技术给教学带来的太多精彩的教学图片和视频，还保留旧教法中教师应具备的让学生佩服的生物绘图功底、生物实验技能和中文底蕴。

生物学是自然科学中的一门基础学科，是很容易调动学生学习兴趣和积极性的一门基础学科，是学生动手就会有很大惊喜的一门基础学科。在初中生物教学中教师应注重引导学生通过“学——做——评”，实现知识联结、思维生成和迁移应用的深度学习，从而主动学习知识，而不只是被动死记硬背知识。教师可根据教学内容多尝试各种方式方法将生物核心知识可视化，充分发挥学生的主观能动性，让学生在做中学，学中思，思中总结，有效地加深学生对知识的理解、记忆和掌握，达到教学效果的最优化，用惊喜有趣的方法让学生感受探索生物的乐趣，用智慧护航学生继续前行的生物学习之路。