邮发代码:82-418   刊号:ISSN1671-4350   定价:16.00

[追踪]“科技馆活动进校园”项目案例:“地球上最大的恐龙——形体背后的科学”项目式学习

文_杨梦霞/上海自然博物馆(上海科技馆分馆)

2022-04/总第313期

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“地球上最大的恐龙——形体背后的科学”项目式学习是从古生物学中的真实问题出发设计的项目式学习方案,围绕“蜥脚类恐龙为什么能长这么大?巨大的体型有什么优势与挑战?”的核心问题展开,学生以输出一份研究报告的任务为导向,借助科普视频、网络游戏、科学实验及多种资源开展探究活动,通过拆解问题、分组探究、撰写报告、成果展示等环节,像古生物学家一样复原大恐龙的真实面貌和精彩生活。方案重点关注学生高阶思维能力的发展,注重培养学生搜索、整理、分析信息的能力,基于证据的推理论证能力,问题求解和决策能力及批判性思维。

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图1

本方案适用于初中学生,采用线上和线下相结合的形式组织实施,在分组讨论、探究、研究报告撰写和呈现环节,以3~4人为小组进行学习,总人数控制在20人以内。


活动目标


科学知识目标

了解蜥脚类恐龙体型巨大的关键因素,了解其强大的消化系统、神秘的循环系统、高效的呼吸系统及独特的运动方式如何与庞大的体型相匹配和适应。


科学探究目标

模拟古生物学家利用模型测试、化石证据、将今论古等研究方法推断蜥脚类恐龙身体特征的过程,培养学生科学观察和推理、搜集信息、整理科学数据、撰写研究报告、进行学术交流等方面的能力。


科学态度目标

学会提问、交流与质疑,形成基于证据进行论证的审慎态度,学会从正反2个方面辩证地看待各种问题,养成分工合作的团队精神。


科学、技术、社会、环境目标

了解古生物学领域目前常用的研究方法,对各种方法的适用情况进行对比和反思,通过回顾研究过程、撰写研究报告培养学生求真务实的科研、学术精神,并通过“科研成果科普化”的成果交流环节提升学生表达能力和创作能力。


教学设计


阶段1:项目导引——开启大恐龙研究之旅

活动内容

本阶段分为5个环节,分别为:初识地球上最大的恐龙、模型测试法、化石证据法、将今论古法和明确项目任务。以“地球上最大的恐龙是谁”这一问题为切入点,激发学生兴趣,并引出蜥脚类恐龙的概念。学生类比自身,思考恐龙体型庞大的优势与面临的挑战,记录自己的猜想,小组讨论如何验证这些猜想。

教师评价学生提出的观点和检验观点的方法,让学生通过3种不同的学习方式感受古生物学家验证科学猜想的方法。①了解模型测试法,通过模拟实验感受脖子长带给恐龙的优势;②了解化石证据法,通过上网搜集资料认识恐龙化石类型;③体验将今论古法,通过观看上海自然博物馆原创开发的科普视频,了解科学家如何研究恐龙的神经系统。

在学生对“大恐龙长这么大有什么优势和挑战?”这一问题提出了一些观点,并尝试用科学的方法对提出的猜想进行初步探索后,引导学生继续深入研究的欲望,像古生物学家一样探秘蜥脚类恐龙超大体型背后的科学,即“它们为什么能长这么大?产生了哪些适应性特征?它们如何消化吸收?心脏如何跳动?如何呼吸?如何运动?”学生进入古生物学家的角色,明确接下来的任务:体验科学探究过程,整理、分析研究结果,并形成研究报告,将研究报告转化成PPT、海报或视频等多种形式,与同学和教师分享、交流,尝试复原大恐龙的真实面貌和精彩生活。

教学分析

作为项目式学习的第一阶段,本阶段的定位是项目导引,引导学生了解项目内容,明确项目任务和核心问题,通过激发学生兴趣,让学生初步体验一些探究活动,以便进入古生物学家的角色,为后续拆分任务、深入探究作铺垫。中小学生对恐龙和古生物话题比较感兴趣,但他们的认识可能停留在比较简单的层面,教师可根据学生提出的关于恐龙体型大可能产生的优势和引发的挑战,了解学生已有的背景知识和对概念的认知水平,并根据研究报告关注他们观点的变化。


阶段2:拆解任务——探究大恐龙形体背后的科学

活动内容

本阶段分为4个环节,分别探究大恐龙的消化系统、循环系统、呼吸系统和运动系统,每个环节均配套1份探究任务单,指导学生自主合作学习。任务单的设计思路分为提出问题、猜想假设、实验验证、数据分析、结果讨论5个步骤或提出问题、猜想假设、观察比较、分析讨论4个步骤。其中,实验验证和观察比较步骤运用的方法包括项目导引阶段中介绍的化石证据法、将今论古法等。

以探究恐龙的消化系统环节为例,学生预先体验由上海自然博物馆原创开发的在线小游戏“中生代生存指南:龙口逃生”(图1),初步了解蜥脚类恐龙牙齿结构与功能的关系。随后,学生按照任务单的指导,就“大型蜥脚类恐龙一天花多长时间吃东西”问题作出猜想假设,与组员一起开展吃苹果的小实验,根据实验结果和前面所玩游戏得出的结论,解释为了适应庞大的体型,大型蜥脚类恐龙的取食和消化特点。

最后,学生阅读与恐龙消化相关的新闻,上网查找更多的资料,结合探究讨论结果,解释大型蜥脚类恐龙如何提高取食和消化效率。

教学分析

此阶段将项目任务拆解为4个小的探究任务,从消化系统、循环系统、呼吸系统和运动系统4个维度回答核心问题。该阶段教师需提前准备好任务单和实验器材,学生以小组为单位自主探究,期间教师注意引导,督促学生记录任务单上的内容。


阶段3:发布项目——撰写研究报告

活动内容

教师回顾梳理项目过程,询问学生对于核心问题是否有了更加深入的理解或是否仍然存在困惑,是否有想要进一步研究的问题。教师提供研究报告正文的一般模式,解释前言、材料与方法、结果与分析、讨论、小结等各部分的含义,指导学生将探究过程、收获、困惑等整理成研究报告。

教学分析

撰写研究报告对于初中学生来说是一项难度较大的任务,但仅经历探究的过程而没有反思回顾,学习可能会流于表面的热闹。撰写研究报告对于学生回顾整个研究过程、剖析“蜥脚类恐龙为什么能长这么大?长这么大有什么优势和挑战?”的核心问题时会有更多的认识,同时可深入体验古生物学家发表研究成果的经历,经历较为完整的科研流程。


阶段4:项目交流——成果交流与展示

活动内容

学生将研究报告“通俗化”,采取PPT、绘图、海报或科普文章等方式与教师、同学分享交流研究成果,如身体结构如何决定生理功能,大恐龙因为大获得了哪些优势,又为此付出了哪些“代价”?

教学分析

教师提示学生在PPT中尽量插入涵盖研究对象和研究过程的图片,绘图、海报和科普文章可以参考项目导引中的《踩到阿根廷龙的脚趾,它多久会感觉到痛?》视频,以故事或创意脑洞的形式呈现,将研究结果穿插在故事的讲述中。


方案评价

本活动采取过程性评价和终结性评价相结合的方式,评估学生项目式学习效果,过程性评价指标包括上传4份探究任务单、回答问题、完成记录表、完成作业讨论、完成搜集资料表格、达到规定的学习时间等;终结性评价指标包括提交研究报告和展示作品,研究报告由教师评估,展示作品则采用教师评估加学生互评的方式。


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