[追踪]“科技馆活动进校园”项目案例:化石密码之恐龙脚印追踪 ——馆校结合跨界融合式PBL探究活动
2021-04/总第301期
馆校结合跨界融合式PBL探究活动,是指在以问题为导向的探究活动中,充分利用馆校多种科普资源,将多学科知识巧妙地融入探究实践中,运用多学科以多角度进行探究,培养参与者探索精神和思维创新能力。江苏科技馆开展的“化石密码之恐龙脚印追踪”探究活动,就是采取立足科技馆既有展品资源,对接学校课标并运用跨界、融合与创新的开发思路,取得良好的科学教育效果。
作为馆校结合跨界融合式的PBL科学教育活动,“恐龙脚印追踪”是“化石密码”系列第2部分,侧重对遗迹化石——脚印化石的科学探究。该活动面向小学五六年级学生,对接《义务教育小学科学课程标准》中物质科学和生命科学等多个知识领域,将自然博物馆的化石分析和科技馆的基础学科知识相结合,综合运用科技馆内与地质、力学等相关的展品展项和恐龙等影视资料,围绕揭秘恐龙化石脚印展开科学探究活动。
活动目标
科学知识:从恐龙脚印化石获知与恐龙相关的信息,包括种类、身高、体型、运动及演化的联系。
科学探究:通过活动让学生围绕脚印化石给出的问题进行思考,学会基于恐龙脚印化石提供的证据进行推理,并依据实验进行探究;学会运用实验和推理手段,初步学习分析、综合、比较、分类、概括、推理等思维方法,运用实验器材完成探究过程。
科学态度:培养学生对事物探究的热情,学生能够依据观察到的恐龙脚印化石特征,寻找信息,推测原因,给出合理解释,并运用实验验证推理,与团队分享见解,进而修正认识。
科学技术、社会与环境:思考生物与环境之间的相互依存关系,理解进化发展与适应环境是生物发展永恒的主题,并通过实际行动树立保护环境的意识。
活动内容
引入与提问
活动开始,由科技辅导员扮演的警察根据罪犯留下脚印破案的情境导入,从中引出恐龙脚印化石也包含许多信息“密码”,鼓励学生用科学探究方法逐一“解码”。在学生分组观察恐龙脚印化石仿真模型和真实脚印化石图片后,向学生提出3个问题,学生根据问题进行探究。
问题1:能否根据恐龙脚印化石的长度、形状和大小推测恐龙的大概身高、体型?
问题2:兽脚类恐龙脚印有什么特点?能否猜想出它的运动特点?
问题3:将鸟类脚趾和恐龙脚趾对比,哪种恐龙脚印与鸟类脚印最接近?说明了什么?
教学分析:该年龄段学生大都知道化石可以提供古生物的大致外形外貌,但对于脚印化石包含古生物信息却知之甚少。由此引入,并针对恐龙脚印提出相关问题,可激发学生的兴趣并引领学生对恐龙脚印进行全面观察。
观察与分析
对于第1个问题,每组学生在科技辅导员的指导下测量小组成员的身高与脚长,通过计算得出身高和脚长的比例大概在6∶1到7∶1之间,学生由此推测恐龙的脚长和身高可能也有一定比例关系。接下来,学生观察现代动物的脚印和体型图片,发现脚印面积越大,它们的体型一般就越大。然后,科技辅导员引导学生观察蜥脚类和兽脚类恐龙模型,学生对比恐龙脚掌后发现,恐龙脚印面积越大,它们的体型一般也越大。依据问题2,学生观察发现兽脚类恐龙的脚印前脚掌清晰而后脚掌不明显,推测它们运动时是前脚掌着地。针对问题3,学生将鸟类脚趾和恐龙脚趾对比后,发现兽脚类脚趾与鸟类脚趾最接近,猜测兽脚类恐龙可能演化成了鸟类。
教学分析:这一环节学生先要学会仔细观察,找出观察对象的特点,再加以合理的分析与推理。强调学生观察和记录(记录小组成员身高与脚长数据)要细致,才能找出脚印化石之间的相似与差异;推理过程应科学合理。
实践与验证
在上个环节的基础上,学生根据学习单上科学家提供的恐龙脚印和身高数据,通过计算推测恐龙身高与脚长的比例大约是4∶1。在验证脚印与体型体重环节中,学生穿上不同形状的恐龙脚掌鞋套在海绵上行走,测量海绵下陷的高度后发现鞋套(脚掌)面积越大,海绵下陷越小。然后,学生在教室参与压力压强小实验并到科技馆亲身体验钉床后发现:当重量一定时,受力面积越大,压强越小,因此理解了体重大的恐龙,只有脚掌面积大才能行走自如。依据问题2,辅导员让学生参与50米跑和50米走,体验跑步时只有前脚掌落地的感觉。接着,让学生体验趣味实验,了解作用力与反作用力。学生分别坐在带轮子的椅子上互推,借助游戏体会前脚掌着地时可获得向前的反作用力,使速度变快。针对问题3,科技辅导员组织学生观看4D电影《重返白垩纪》,验证兽脚类恐龙大部分是肉食性恐龙,善于奔跑;影片还演示了兽脚类恐龙的一支最终演化成鸟类的过程。
教学分析:学生通过动手实践和亲身体验,能够加深对脚印所含信息的认知。通过穿鞋套行走和钉床体验,让学生明白脚印的形状不仅和动物体重有关,还和压力与压强有关。通过推椅子游戏,使学生把前脚掌着地的化石脚印与动物获得向前的反作用力相联系,理解脚印为什么可提供恐龙奔跑状态的证据。这一环节既是探究的深入,也是对学生分析推测正确与否的检验。
交流与总结
学生分组进行讨论得出结论:恐龙脚印越长、面积越大,恐龙的体型越大;兽脚类恐龙大部分是肉食类恐龙,善于奔跑;兽脚类恐龙的一支演化成鸟类。在科技辅导员指导下学生进一步讨论环境如何变化致使恐龙灭绝,然后每组制作漂流瓶倡议保护环境。学生将制作的环保倡议书放入漂流瓶,悬挂在教室的学习角,让学生对探究活动的收获与感悟通过“漂流”的方式传递下去。
教学分析:该环节通过每组选一名代表进行总结和分组制作漂流瓶的活动,分享了组员对恐龙身高、体型、运动特点及演化的认识,以及对保护环境的思考。
创新点与亮点
多学科跨界融合
课程以恐龙脚印为探究聚焦点,结合科技馆矿石、化石标本、力学等多学科展品展项,涉及痕迹学、力学、运动力学、古生物学等多学科知识,在活动中力图为学生营造多学科、多视角、多思维维度的探究过程。
活动形式多样
活动采用丰富多样的探究手段,突出“演”“探” “创”“展”。在活动中不仅穿插动手小制作、小实验、漂流瓶成果展示等,还有团队竞赛、情境导入、趣味实验课等多种活动表现形式,将情境再现、观察分析、实验体验、联想推理等多种方式巧妙融合在一起,突出运用科技馆特有资源对化石进行科学解密的探究主题。
多种教法、学法灵活应用
活动强调以学生为主体,学生既是探究的主体,又是动手的主体、体验的主角。在活动中灵活运用情境教学法、PBL教学法等多种教学方法,使学生在连贯有趣的活动中体验“假设—验证—得出结论”的过程。活动中贯穿观察、提问、设想猜测、动手实验、亲身验证、成果展示、表达交流等多种活动内容,让学生在体验科学探究的过程中,建构基础性科学知识,获得初步探究能力,培养学生的辩证思维。
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