第一节 动物的运动

《动物的运动》实验的设计和创新素材

一、使用教材

人教版八年级上册《生物学》第五单元第二章第一节《动物的运动》。

二、实验器材

自制“肌肉牵动骨运动”模型：人上肢骨模型、带减速齿轮的电机、导线、干电池、宽扁橡皮筋、PVC板，红色气球等

有生理活性的保留坐骨神经的牛蛙后肢标本、任氏液、锌铜弓、剥离分针、、软木板、回形针、蛙钉等。

三、实验创新/改进要点

创新1.实验材料的创新

教材建议使用的“鸡翅材料”存在有以下不足：①不能展示肌肉收缩与神

经之间的关系；②不能展示肌肉自动收缩的过程，而是人为手拉动肌肉牵动骨动；

③不能真实展示肌肉只能收缩拉动骨不能推动骨复位的特点，学生认为鸡翅材料

的肌肉是没有生理活性的，不能完全展示它的性质。这样，学生就不能对运动获

取较为全面的感性认识，对运动概念也会理解不到位。

克服的方法：经多次尝试，我发现有“生理活性的保留坐骨神经的牛蛙后肢

标本”能克服原材料的不足。用锌铜弓刺激该标本的坐骨神经，可使坐骨神经产

生神经冲动，引起后肢肌肉收缩拉动骨绕关节运动，运动现象明显。锌铜弓操作

简便安全。

创新2.调整实验顺序

教材中的实验顺序：先依次观察“骨”→“关节”→“骨骼肌”→最后了解“三者如何配合完成运动”，学生的认知为：由里→外，由部分→整体。这不符合由表及里的观察顺序，也不符合学生从“现象”到“本质”的认知规律，所

以将顺序调整为：先探究“三者如何配合完成运动”→再依次了解三者的结构特点，这就符合学会的认知规律。

创新3：课后制作“肌肉牵动骨运动模型”的创新

使用新教材教学后学生制作模型能想到将电池，导线，马达等物理电学中的材料运用到该模型制作中，用来模拟神经对运动的调控。

四、实验原理/实验设计思路

在尊重教材的前提下，挖掘新材料，改变实验方法，设计了基于课本但高于课本的探究活动：学生从体验运动开始，利用新材料（有生理活性的保留坐骨神经的牛蛙后肢）从现象入手探索出运动的基本原理和结构基础，再应用制作模型，呈现出：现象→本质→应用的认知过程。

五、实验教学目标

（1）知识与技能：概括运动系统的组成（结构基础）；

描述骨、关节、肌肉之间的协调配合完成运动的过程（运动原理）。

（2）过程与方法：在设计探究动物运动的过程中，学生提升实验设计与创新思维能力、观察能力、归纳总结能力。

（3）情感态度与价值观：学生认同结构和功能相统一的生物学观点。

学生主动追求健康的生活方式。

六、实验教学内容

课堂实验由四个小实验组成：①探究骨、关节、肌肉协调配合完成运动；②观察肌肉及肌肉附着与骨的方式；③观察关节，思考关节的运动中的作用；④观察骨，识别与运动相关的四肢骨的形态和名称。第一个实验是根据学情和新材料设计的创新实验。

课后学生用所学知识制作“肌肉牵动骨运动模型”，下节课用自制的模型讲解骨、关节、肌肉配合完成运动的过程。

七、实验教学过程

(一)“体验运动”导入新课，激发兴趣

从学生课前进行的“起立坐下”引入。

【设计意图】：学生“亲身体验运动”，感知“运动即物体位置的变化”；总结参与运动的主要结构：骨、关节、肌肉（即运行系统的组成）。

追问：这三者如何协调配合完成运行？启发学生思考、引入探究实验

（二）“探究运动”收获知识、提升能力

实验一：探究骨、关节、骨骼肌协调配合产生运动

创设情景，提出疑问：先将完整的牛蛙后肢固定于软木板上（如图1所示），用锌铜弓刺激标本的坐骨神经，观察后肢的运动情况。

【设计意图】：创设情景，先整体直观感知运动的过程，提出疑问（神经传来了刺激，肌肉有收缩，后肢运动了，但为什么“位置”没改变？）、设计实验方案，解决疑问的科学探究过程，培养学生科学探究思维。

最终方案如下：（1）制作两个标本，只保留腓肠肌剥离后其他肌肉制作的牛蛙后肢标本和只保留胫骨前肌的牛蛙后肢标本，固定软木板上（如图2，图3）。

（2）锌铜弓刺激只保留腓肠肌标本的神经，观察到：腓肠肌收缩牵动足跟绕踝关节后提，且足不可自主复位。（此步骤学生可多次操作反复观察）（3）锌铜弓刺激只保留腓肠肌标本的神经，观察到：胫骨前肌收缩牵动足面绕踝关节上提，且足不可自主复位。（此步骤学生可多次操作反复观察）通过实验学生得出结论：①运动受到神经的调控；②神经传来刺激，骨骼肌收缩，牵动骨绕关节运动；③肌肉只能拉动骨而不能推骨复位，与骨连接的肌肉至少两组肌肉。由实验结论可说明新材料、新实验克服原材料的问题，突破了教学难点。

再追问：“骨、关节、骨骼肌在结构上有什么关系，使三者可协调配合完成运动呢？”激发学生对结构的探索，进而完成实验二、三、四。这种由“功能”

激发对“结构”的探索，使学生认同结构与功能相统一的生命观念，培养了学生生物科学素养。

（三）课后探索，启迪思维

学生根据本节所学知识，课后制作“肌肉牵动骨运动的模型”。

以前学生制作的模型（如图4）：

现在学生制作的模型（如图5）：

与前一种模型相比，现在模型的特点，学生能想到将电池，导线，马达等物理电学中的材料运用到该模型制作中，用来模拟神经对运动的调控。

（介绍模型：）来看模型：人上肢骨，皮筋模拟肱二头肌、肱三头肌，上边的马达带动肱二头肌“收缩”，牵动骨绕肘关节，完成屈肘运动；下面的马达将带动肱三头肌“收缩”完成伸肘运动。

该模型能作为教具，使“运动过程”直观、形象的展示在学生面前。

【设计意图】：借助物理模型的建构，培养实践创新能力，发展学生的理性思维，加深对运动原理的理解。

八、实验效果评价

1.挖掘的新材料，激发了学生的创新意识，促使了“新模型”的诞生。学生在创作新模型的过程中，也提升了自身的实践综合能力和思维创新能力。

2.利用新材料，设计出的基于课本又高于课本的探究活动，使学生从现象入手探索出运动的基本原理和结构基础，再应用制作模型，呈现出：现象→本质→实践应用的认知过程。

3.该实验设计体现了课标所倡导的以“探究”为特点的主动学习。注重培养学生生命观念、科学探究、科学素养等生物学学科核心素养。