李佩寧+++魏來

自然演化的道理就是“物競天擇，適者生存”。生物在大自然的無數(shù)種可能性中，經(jīng)過環(huán)境和物種間彼此的挑戰(zhàn)，最強的與最好的被保留下來。今天的進化論已經(jīng)在其先驅達爾文所提出的理論基礎上，得到各種實證和修訂。不管人們對于進化原因如何解釋，不管進化論可能怎樣繼續(xù)發(fā)展和演變，自然界中生物進化的事實總是抹殺不了的。對于這一重要的生物學理論，學生不僅要理解其理論層面的概念，更重要的是能夠對其進行有一定深度的探索性的實證。生物的進化一定要符合自然的要求，無論是作為進食的嘴、吻與喙，作為觀察所需的眼睛，還是提供保護色和保暖作用的皮毛，提供捕食和抓取功能的四肢，生物是在自然淘汰的情況下最終選擇了適合自己生存的器官的外形與功能。

一、課程重點

討論不同進食的鳥喙所起到的功能作用及其進化，通過動手實驗來明白進化論的實質內涵。積累科學探究的方法，培養(yǎng)學生分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)的能力。

【涉及領域】工程、數(shù)學、生物學、物理學

【建議年級】小學高年級

【建議時間】125分鐘

二、課程任務

通過動手操作，引導學生能夠根據(jù)鳥喙的外形判定其大概習性，同時對比其與生活中的哪種工具的形狀和功能相近，然后根據(jù)實驗結果推論出各種形狀的鳥喙吃哪些食物占優(yōu)勢；能說出各種不同形狀的鳥喙對鳥類生活具有什么好處。分析數(shù)據(jù)并處理數(shù)據(jù)。

三、課程步驟

1.導入（25分鐘）

【第一步】簡要介紹達爾文和進化論。查爾斯·羅伯特·達爾文是英國生物學家、進化論的奠基人。曾經(jīng)歷了5年的環(huán)球航行，對動植物和地質結構等進行了大量的觀察和采集。在他的著作《物種起源》中，提出了生物進化論學說。除了生物學以外，他的理論還對人類學、心理學、哲學的發(fā)展具有重要影響。恩格斯將進化論列為19世紀自然科學的三大發(fā)現(xiàn)之一。

達爾文在《物種起源》中論證了兩個問題：第一，物種是可變的，生物是進化的；第二，自然選擇是生物進化的動力。生物都有繁殖過剩的傾向，而生存空間和食物是有限的，生物必須“為生存而斗爭”。在同一種群中的個體存在著變異，那些具有能適應環(huán)境的有利變異的個體將存活下來，并繁殖后代，不具有有利變異的個體將被淘汰。如果自然條件的變化是有方向的，則經(jīng)過長期的自然選擇，微小變異會得到積累而成為顯著變異。由此可能導致亞種和新種的形成。

【第二步】教師展示不同鳥類的圖片（見圖1，依次為白頭海雕、黃嘴栗啄木鳥、野鴨、白鵜鶘、丹頂鶴），讓學生觀察它們的不同，尤其是喙的部分，即堅硬的殼狀嘴，讓學生討論如下問題。

（1）白頭海雕捕食小型動物和其他鳥類，它的喙有什么特點？

（2）黃嘴栗啄木鳥捕食樹干上的昆蟲及幼蟲，它的喙有什么特點？

（3）野鴨喜好雜食，它的喙有什么特點？

（4）白鵜鶘捕食中型魚類，它的喙有什么特點？

（5）丹頂鶴捕食小型魚類和蝦，它的喙有什么特點？

通過討論，讓學生概念性地獲得相關知識：鳥類的喙與其食性密切相關，短而直的喙是食蟲鳥的喙，強大末端有彎鉤的喙主要以鳥獸等為食，長而直的喙主要以魚蝦為食，強直且尖銳的喙以昆蟲為食，扁的喙以雜食性居多。此時不要求學生歸納，但是要求學生能根據(jù)鳥類名稱和其食物性質一一對應地說出鳥喙的特點和原因。

2.宣布任務和小組準備（10分鐘）

【材料】筷子、塑料勺子、塑料叉子、硬紙板、寬膠帶、塑料飲料瓶（統(tǒng)一用小雪碧或小可樂瓶）、剪刀、熱熔膠槍、松緊皮筋、毛根、小木棒、塑料袋

【任務】讓學生觀察給定的材料，每人要在材料中選出一部分制作一個“鳥喙”。 鳥喙必須可以操作，而非僅僅是個模型，并且要設計食道以便吞下食物。然后完成以下任務。

（1）檢驗這種“鳥”在野外生存情況如何；

（2）計算自己制作出的鳥喙“吃進的食物量”占食物總量的百分比；

（3）在比賽完成后要觀察能“吃進食物總量”最多的幾個鳥喙的構造。

向學生出示評價量規(guī)（見表1）。在小組準備中，要給學生足夠的時間用來獨立思考他們的設計方法，并討論這種想法，將設計方案畫出來并寫出制作鳥喙所需的材料，學生在最終展示中要解釋如何使用這些材料并證明這些材料可以做出較好的鳥喙。

3.任務的執(zhí)行（30分鐘）

每個學生允許選擇一個問題向教師請教解決的辦法，教師則應當盡量使用提示性問題來回答，尤其要提示學生思考的出發(fā)點。在制作過程中，要鼓勵學生模仿真正的鳥喙來完成制作。另外，材料一經(jīng)選定，每人只允許進行一次材料的添加或變更。

【頭腦風暴】學生討論如何設計和制造鳥喙。教師適時提問和提示：

（1）如何模仿制作鳥喙？先考慮使用什么樣的材料，然后思考需要用幾片材料來拼接制作鳥喙。

（2）怎樣才能讓鳥喙更好地吞食圓形食物？怎樣才能讓鳥喙更好地吞食長條形食物？

【小組交流】讓學生初步做好鳥喙后，去其他組看一看，進行觀摩和觀察。教師適時提問：

（1）其他組的設計有什么優(yōu)勢和劣勢？

（2）其他組的鳥喙是模仿了哪種鳥類？是捕食較大食物、較小食物、還是雜食的？

【評估與改良】教師視具體情況提問：

（1）哪些設計是有效的，哪部分需要重新設計與改善？

（2）是否在吞食食物的咬合過程中出現(xiàn)了困難？是否在吞咽（令食物進入食道）過程中出現(xiàn)了困難？

【測試準備】教師宣布以下要求：

（1）每人會拿到一個大小相同的紙杯，作為鳥的“胃”，用于儲存“食物”。測試考察的“食物”必須能夠進入“胃”里。

（2）測試分為4輪，每組每輪有15秒鐘的時間去捕捉“食物”。教師計時，也可以由小組長來完成這個任務。

（3）第一輪測試自由進行，沒有比賽。每個學生在這個階段努力適應自己“鳥喙”的使用方法。

（4）第二輪測試中由組內兩名學生進行比賽。

（5）第三輪測試中組內四人之間進行比賽。

（6）第四輪測試會限制“食物”的供給，4人共同捕捉同一批“食物”。

【第一輪測試】下發(fā)裝有“食物”的容器，例如一個碗（其中包括5顆軟糖、5顆大白兔糖、10顆水果硬糖）。讓學生數(shù)一數(shù)一共有多少個“食物”（20個），并記錄在表中。學生將紙杯靠近身體拿好并閉上眼睛。宣布開始后，睜開眼睛，要盡可能多地用自己制作的“鳥喙”捕捉食物。本組測試結束后，學生要數(shù)一數(shù)自己“吃到的食物”，即戰(zhàn)利品，計算其占總數(shù)的百分比，并記錄在表中。

【第二輪測試】在組內兩名學生中間放一張紙。將上一輪剩余的糖果放回“食物”容器。兩名學生將剛才第一輪“吃到的食物”拿出來，放在中間的紙上，各自數(shù)清，然后也放回“食物”容器。再一次做好“捕食”準備，開始計時后，要盡可能多地用“鳥喙”捕捉“食物”。本組測試結束后，數(shù)一數(shù)自己的戰(zhàn)利品，計算其占總數(shù)的百分比，記錄在表中。

【第三輪測試】如法炮制，在組內四名學生中間放兩張紙。將上一輪剩余的糖果放回各自的“食物”容器。四名學生將剛才第二輪“吃到的食物”再拿出，放在中間的紙上，各自數(shù)清。進行四人“捕食”比賽。測試結束后，數(shù)一數(shù)自己的戰(zhàn)利品，計算其占總數(shù)的百分比，記錄在表中。

【第四輪測試】拿出一個“食物”容器，其中有5顆軟糖和10顆水果糖，倒在白紙上，四人確認數(shù)量。再次進行“捕食”比賽。測試結束后，數(shù)一數(shù)自己的戰(zhàn)利品，計算其占總數(shù)的百分比，記錄在表中。

【正式比賽】限制“食物”供給，各小組之前測試中的優(yōu)勝者出列，與其他優(yōu)勝者一起共同捕捉同一批“食物”，數(shù)量由教師根據(jù)分組情況而定。

【賽后觀察】教師要帶領學生觀察設計較好的幾個“鳥喙”的構造，并從形態(tài)以及堅固性等方面進行點評。

4.總結與反思

引導學生進行總結與反思以下內容。

（1）歸納不同的鳥喙適合吃什么樣的食物？（分析食物特性，如大小、形狀、軟硬度等。）

（2）在制作中哪些材料是必要的？為什么？

（3）你們觀察到“食道”起了什么樣的作用？哪個小組在這方面制作得最好？為什么？

（4）拓展思考：觀察鑷子、尖嘴鉗子、湯匙和起釘器，歸納這些工具各像哪種鳥類的喙。

5.課后作業(yè)

讓學生獨立完成實驗說明的寫作，要求用課堂中模擬捕食測試中的現(xiàn)象來完整地分析機械鳥喙。

（責任編輯 郭向和）