优秀STEAM案例 | 外星生物——环境如何塑造生命形态

课程背景与目标：有没有外星生物这个问题困扰了人类很久，至今也没有答案。通常人们会觉得，人类在宇宙中并不孤单，能够孕育出生命的星系也不只有太阳系一个，但目前依然没有找到其他有生命的星系，不过这并不妨碍我们畅想一下外星动物的外貌功能和习性。

低年级学生处于学习知识和发展想象力的高速期，通过学习外星球环境、合理想象，了解空间星球环境，理解生物进化论的有关知识。

课程领域：生物、天文、物理、地理、语文

建议年级：二年级

建议时间：160分钟

课程任务：学生通过了解地球上的各类环境条件，进而了解生物在环境中的进化，在此基础上学习太阳系的有关知识，并设想各个星球上的生物如何进化以适应星球的条件。

此外，通过创造生物的方式，探索自然科学中生物、地理、天文之间的相互作用，提升想象能力。

教学过程

一、地球上的生命形态与环境条件(20分钟)

1.引发话题(5分钟)

教师可以通过多种形式引发学生对外星生物的讨论。例如,在电影《阿凡达》《星球大战》，动画片《太空娃娃》《最强战士之迷你特工队》等影视作品中，外星生物都长什么样?让学生形容一下某个角色的形象。

2.了解地球上的生命形态(5分钟)

教师可以带领学生针对以下问题开展探究。

地球上有哪些不同类型的生命形态？

如病毒、细菌、真菌、植物、动物等,教师可以配上照片为学生讲解。

身边的动物有哪些种类？

粗略地可以分为脊椎动物,如哺乳动物、两栖动物、鸟类、爬行动物、鱼类无脊椎动物,如原生动物、线形动物、软体动物等,教师可以配上照片为学生讲解。

你熟悉的身边的动物都以什么为食?

3.了解地球上的环境条件(5分钟)

教师可以带领学生针对以下问题开展探究。

你了解的动物通常生活在哪些环境中?

空中、平原、森林、草原、高原、江河湖海等,教师可以配上照片为学生讲解。

地球环境有哪些气象指标？

温度、湿度、风力、降雨量、降雪量、气压,教师可以配上照片为学生讲解。

你身边的动物进化出怎样的身体结构以适应这些环境?

例如,众多动物进化出眼睛,陆地动物进化出肺部和灵活的四肢,鸟类进化 轻巧的翅膀,鱼类进化出可以辅助呼吸的鱼鳔等。

4.地球上的神奇生物(5分钟)

从下述动物中选取几个例子,让学生玩看图片“找茬”游戏,看看能不能发现隐藏的动物。之后,教师讲解一些环境影响动物进化的例子,让学生了解环境如何影响动物的进化。

撒旦叶尾壁虎(保护色+拟态)

水滴鱼(胶质状身体,可以生活在深海)

叶海龙(保护色+拟态)

雪人蟹(在深海生活,感官退化)

安哥拉兔(经济和观赏价值

雀尾螳螂虾(捕食武器厉害,猎食范围广泛)

角蝉(保护色+拟态)

二、太阳系的行星探秘(30分钟)

1.阅读资料(5分钟)

教师为学生准备太阳系各个行星的资料,资料通常包括各个行星的照片、地形条件、大气组成、表面温度条件、自转周期、公转周期、是否有水、与地球的距离等。教师也可以找适合学生阅读的科普书籍让学生阅读。

2.做一颗行星模型(15分钟)

(1)四人一个小组,选择一颗行星进行重点研究。

(2)从教师给出的资料中提取信息,用A4彩纸制作一张该星球的名片。

(3)教师为各组学生准备气球、彩笔、卡纸,让学生根据教师提供的行星照片,制作一个外观相似的气球行星。

(4)在教室中悬挂气球行星,在行星下方悬挂其名片

3.小组汇报(10分钟)

各小组派代表向全班汇报小组的研究结果,讲解行星的特点。

三、地球上的极端环境条件(40分钟)

1.导入(15分钟)

教师给出以下极端地区的照片,并描述这些极端地区的环境特征。

严寒的南北极:出示照片,介绍温度、风力、风速、四季变化等内容 。

高压海底:出示照片,介绍压力、温度、光线、含氧量等内容。

炽热的火山口:出示照片,介绍温度、含氧量、酸碱性等内容。

高温干燥的沙漠:出示照片,介绍温度、湿度、早晚温差、沙尘等内容。

高辐射地区:出示照片,介绍辐射强度及其对人类的影响。

海拔400米以上的山区:出示照片,介绍辐射强度、含氧量等内容,并简述高原反应 。

2.认识在极环境下生存的生物(15分钟)

哪些生物生活在这些极端环境下?它们进化出怎样的身体结构以适应环境?教师重点介绍各种极端环境下生存的生物。

严寒的南北极:介绍北极熊、企鹅 。

高压海底:介绍巨型等足虫、角高体金眼鯛。

炽热的火山口:介绍氧化硫硫杆菌。

高温干燥的沙漠:介绍沙鼠、骆驼。

高辐射地区:介绍伊朗巨鼠。

海拔4000米以上的山区:介绍地衣。

3.拓展问题(10分钟)

如果让企鹅生活在你的城市,需要给它创造一个什么环境?

如果让家猫看到伊朗巨鼠,你觉得家猫会怎么想?

四、执行任务(70分钟)

1.出示任务和评价量规(15分钟)

(1)任务:以小组为单位,通过制作或绘画创造一个想象中的外星生物,在全班展示并说明这个生物可以生活在太阳系的哪颗行星上。

(2)材料:橡皮泥、棉签、牙签、毛茛、纽扣、白纸、彩笔

(3)评价量规:

外星生物制作评价量规

1分

2分

3分

创造力

有明显的模仿痕迹

有创新点

别出心裁,创新合理

逻辑性

没有逻辑

理由阐述体现出一定的逻辑性,但存在漏洞

阐述比较有逻辑性和科学性

作品形式

无成型作品

完成了绘画作品

完成了手工作品

组内合作

由少数组员完成所有工作

所有组员都参与到任务中, 但分工不是很明确

分工合理,合作顺畅

展示

单人展示,存在表述不清晰

两人展示,合作效果一般

全体组员共同展示,分工合理,表述清晰

2.执行任务(40分钟)

学生以小组为单位进行外星生物制作。

3.展示与思考(15分钟)

思考可以与学生的展示共同进行,教师可以要求学生在展示的时候思考并回答以下问题中的一个问题,以完成本环节。

你们组主要采纳了哪名组员的想法?你觉得有创造力吗?为什么?

你们组成功地完成了任务,能详细介绍你们组设计的外星生物的哪个器官使得它能在外星球上生存吗?

你们组有没有从其他组借鉴一些做法?借鉴了什么?为什么?

要使你们设计的外星生物在这颗行星上生存,它需要具备哪些身体特征?

文章来源：《美国STEM课例设计》

作者：陈如平、李佩宁

转自：STEAM教师

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原标题：《优秀STEAM案例 | 外星生物——环境如何塑造生命形态》

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