那里面可能有骨头

时间：2023-08-26 百科知识版权反馈

【摘要】：）如果你想要给学生举一个关于这个过程的例子，你可以想想恐龙。在“恐龙”这个词开始出现之前，世界各地的人们发现了很多巨大的骨头。科学家们坚信，大部分恐龙都是恒温动物，而蜥蜴却是一种冷血动物。另外，关于恐龙的“恐怖”，我们会认为大多是因为其巨大无比的体型，而这一点也慢慢被证实是错误的。本课的题目是《那里面可能有骨头》，不过作为老师，你不要告诉学生他们会在猫头鹰食丸中发现骨头。

7.那里面可能有骨头

3节课，每节课90分钟

STEM说明：生命科学

写作活动：技术写作、创意写作、叙述写作

该教案根据丹尼尔·约翰逊的创作课堂编写。

嘘……这是一个秘密。本课将重点关注科学如何应对未知。

在本课中，学生们将扮演生物学家和侦探双重角色，对一个神秘物件（猫头鹰食丸）进行详细的分析，并且尝试重现在该神秘物件中发现的生物种类。通过反复多次分析（整合之前分析收集的信息、同事们分享的想法和更完善的背景信息），从每一次分析中获得更多的信息，根据这些信息，学生们不断完善自己关于这个神秘物件的假说。在进行技术类实验记录的写作的同时，学生们还有机会进行一些科幻写作。

之前我们曾将这个教案命名为“猫头鹰食丸”，随后我们将题目改为“鸟类和骨头”，之后我们又进行了修改。我们不希望学生通过任何方式获得关于本课要研究的神秘物件（也就是猫头鹰食丸）的任何信息。学生们一开始知道得越少，他们越能够切身体会到，收集更多的直接证据，多进行一些研究，收集更多的背景知识，能够帮助科学家们获得更好的结论。

随着课堂的进行，学生们会慢慢了解神秘物件里面有些什么，以及这些东西怎么会出现在神秘物件中。根据这些了解，学生们对神秘之物也会有越来越合理的猜测。所以，本课让学生们有机会全身心投入到科学实践中。学生们会提问题、分析数据，并根据手头的信息去建构、完善和修改自己对问题的解释。

学生们必须参与到基于事实证据的讨论中，在获得信息的同时，还将对信息进行评估，最后还将与同伴进行信息的沟通与交流。学生们还需要整合自己观察到的信息，并且考虑先前掌握的知识和一些从外界获得的信息。上面提到的这些，都是学生们在活动中需要一直进行的任务——这些任务并没有先后顺序，而是贯穿活动始终，并且需要反复进行的——跟实践型科学家一样！（关于迭代的更多内容，详见《科学百科》。）

如果你想要给学生举一个关于这个过程的例子，你可以想想恐龙。在“恐龙”这个词开始出现之前，世界各地的人们发现了很多巨大的骨头。古代中国人认为这些是神话中出现的龙的骨头，而欧洲人则认为这些骨头来自巨人（人类）。随着越来越多的化石的发现，这些化石之间丝丝缕缕的关系也慢慢重见天日。 1842年，理查德·欧文将斑龙、禽龙和海拉尔龙分成一组，将其归为“dinosauria （恐龙总目）”，dinosauria这个词在希腊语中的大概意思是“恐怖的蜥蜴”。

然而，“恐怖的蜥蜴”这样的设想最终还是土崩瓦解了。随着越来越多的化石被发现，我们对恐龙有了越来越多的了解，慢慢意识到恐龙其实一点也不像是蜥蜴。科学家们坚信，大部分恐龙都是恒温动物，而蜥蜴却是一种冷血动物。恐龙的腿部也要比蜥蜴直一些。另外，关于恐龙的“恐怖”，我们会认为大多是因为其巨大无比的体型，而这一点也慢慢被证实是错误的。后来我们慢慢发现了许多恐龙化石，有些恐龙的大小跟我们的家猫或者是鸽子差不多大。

提到鸽子，可以顺便跟学生说一下，鸽子其实也是一种恐龙。很多化石证据（这其中包括很多带有羽毛的恐龙化石）证明，现在的鸟类的祖先是恐龙中的手盗龙类。如果你愿意的话，你可以将鸽子、鸵鸟、企鹅或者隼等鸟类归到“恐龙”的名下（“鸟”这个词还是比较精确的，正如“鸟类恐龙”）。

总之，了解越多，越能够对我们的进一步学习有所帮助，同时，利用目前已知的信息，做出最合理的猜测，这也是科学过程的一部分。在这个学习的过程中难免会有出错的时候。在本课中，老师不用给学生很多信息，既不需要跟他们过多说明他们要研究的对象，也不需要跟他们讲解应该怎样进行研究，鼓励学生们尝试不同的方式，不断思考自己的方式方法，根据实验中获得的反馈，对实验的方式方法进行修改（关于科学领域中“犯错误”的相关内容，详见《阅读指南》中的《“犯错误”是正常的》部分）。

虽然本课的最大卖点在于神秘性，不过如果学生们知道或者发现了神秘之物的真相，课堂也不会因此而结束。随着课堂的进行，某些之前对这方面就稍有了解的学生会兴奋地喊出神秘之物就是猫头鹰食丸。慢慢地，学生们会就神秘之物到底是什么做出自己的决定，然后报告自己完成了任务。不过，课堂不会就此结束。提醒学生，在我们进行的这些活动中，我们都非常注重直接证据——他们手头上有些什么，以及随后他们想要跟同学们分享哪些信息。

更重要的是，对于证据的强调能够略微调整课堂的方向。让学生们明白，一个好的科学理论要能够经得起各种质疑，这一点非常重要。从现在开始，今后所有的笔记和讨论都将围绕证据展开，这些证据如何肯定或否定假说，同时，根据证据，判断某一个假说是否成立。（基于课程的目的，本次活动中的假说既包括被普遍接受的猫头鹰反吐出来的食丸，也包括学生提出来的其他任何假说。关于假说和证据的更多内容，请参见《科学百科》。）

第一课时：探索发掘

在本课进行的过程中，要时刻注意不要将假定当作真相。本课的题目是《那里面可能有骨头》，不过作为老师，你不要告诉学生他们会在猫头鹰食丸中发现骨头（尽管他们基本上百分之百都能够找到）。如果在进行关于猫头鹰食丸的剖析或讨论的过程中，学生开始提出找到的骨头就是骨头，不要承认！问问学生，为什么他们认为找到的就一定是骨头呢？与此类似，在接下来的课堂上，不要告诉学生他们要重构一种生物或动物。如果学生认为自己重构出来的骨架是一种动物的话，问问学生为什么他们会这么认为。

课前准备

为了节省课堂时间，你可以事先布置好解剖操作台。如果教室里的课桌是几名学生共用一张的话，每张课桌上备一份解剖操作工具应该就足够了。每个解剖操作台都应该配有几个钳子或镊子、放大镜、棉签、牙签、一碗水、药用滴管、纸巾、迅得胶点或透明胶带、无光纸板、索引卡、剪刀、直尺以及标本袋。

你是如何解决谜团的？科学家们是如何解决谜团的？（15分钟）

让你的学生根据以下提示，写下问题的答案[1]：

如果你在你家门口发现一个神秘的包裹，你会怎么做？

如果你听见包裹里面有声响，你会怎么做？

将你所做的事情一步一步写下来，要尽可能详尽。例如：“首先，我会，然后，我可能会或者，同时，我肯定还会 ……”

你处理谜团的过程与科学家们处理谜团的过程有哪些相同和不同之处呢？

与全班一起就学生们的想法进行简单讨论。尽可能多地将学生的想法在黑板上写下来！这时候也可以使用T型表来进行记录，一栏用来记录学生们的想法，而另一栏用来记录学生们认为科学家们是怎么回答科学问题和解决科学谜团的。

剖析这一神秘之物（15分钟）

跟学生们说明，接下来的几个活动的目的，在于让学生们了解科学家们是如何尝试着去回答问题的。接下来你会给学生们一个神秘的物品，他们将通过个人（或小组）的努力，试着去揭开这一物品的神秘面纱。告诉学生们，如果他们当中有哪些同学知道（或者自认为知道）这个神秘之物是什么，这些同学也要当作自己不知道，他们应该小心注意不要与其他同学分享过多的信息，除了那些不知晓谜底也能够知道的内容，其他的内容不要在课堂上提及，也就是说，不要有任何引导性的结论或问题，同时也绝对不能够说出这个神秘之物到底是什么。

如果班上有那种会忍不住将答案脱口而出的学生，要提醒这些学生发言之前要先举手。老师可以将一个猫头鹰食丸高高举起，然后问问学生，看看有没有人知道这是什么。如果有学生知道的话，要对此表示肯定，然后提醒这些学生，哪怕他们只透露一点点内容，也会影响整个班级这堂课的学习。

接下来，让学生们知道这些生物样本通常都非常容易被损坏，在处理这些样本的过程中需要非常小心。跟学生们讲讲在类似的情境中（化石发掘或考古发掘的过程中），一不小心就会弄坏化石或者古器物，同时也可能会弄乱其位置，而位置是搞清楚化石或者其他物品是什么的重要线索。

跟平时一样，模仿是非常重要的，在本教案的第一节课上更是如此。让学生们围成一圈，看看你是怎么剖析猫头鹰食丸的（如果可能的话，你也可以借助数码相机和数字投影仪）。在正式上课之前，老师应该自己先试着操作一遍！你对猫头鹰食丸越是熟悉，在接下来的几分钟里，你就越能够更好地向学生们展示如何进行记录，以及如何面对错误。

在解剖操作台上，用台上的各种工具小心翼翼地将猫头鹰食丸分解拆开，一边从食丸中取出各种碎片，一边用迅得胶点或透明胶带将这些碎片固定在无光纸板上。一边操作，一边向学生们解释。（迅得胶点和透明胶带都是可以被移动的，而这正是我们想要的效果；学生们在尝试弄清楚这些碎片是什么的过程中，可能需要来回移动这些碎片。）在这一过程中，你还需要跟学生们强调每一个碎片的重要性。一定要小心，不要弄丢任何碎片。

在这一过程中，一定要好好记录其中的每一步，可以在黑板上记录，也可以借助投影仪，让所有同学都可以看见你的笔记。（你可能会需要一个助教或者一个学生来协助你完成这一步。）

下面是一个例子：

我加入了水，发生了什么？

接下来，我试着用将样品分离。发生了什么？

有一件事情尤为重要，你一定要跟学生强调在科学中记录的必要性。在科学领域，实验和各种过程的可重复性对于再次验证和接受结果来说非常重要。当事实跟计划不一致的时候（就算是一致的也要记录），只有原原本本记录下发生的现象和这一现象如何发生，科学家们才能够就此进行沟通交流与合作，才能够进一步完善自己的研究。

进行到这时候，可以让学生们看看当研究过程中出现某些问题，或者出了某些错误的时候，会发生什么情况。在这种情况下，我们仍可以从中学到一些内容，将你观察到的现象写下来：

我试着用钳子将某个东西拉出来。不过由于用力过猛，我将这个东西弄断了，可能还弄断了其他的东西。现在我知道在处理的过程中要轻柔一些，同时，我必须清楚地认识到可能里面有一些东西被我弄断了，或许我可以弄清楚我弄断了什么东西，然后将其复原。

在课堂上，你应该强调犯错误是科学过程中再正常不过的事情了。让学生们明白，在这节课上，他们难免会犯一些错误，但是他们可以跟专业的科学家们一样，从这些错误中学习。

将神秘之物分解（40分钟）

接下来，往每一个解剖盘中发放一个猫头鹰食丸。记住，要事先将骨骼信息表收起来，同时不要告诉学生们这个神秘之物是什么东西！指导学生们使用解剖操作台上面的工具，小心地分解手头上的神秘之物。学生们应该一边进行分解，一边将他们从中取出的任何碎片用迅得胶点或透明胶带固定在无光纸板上。提醒学生们要记得在实验日志中详细记录自己的实验过程和结果。如果没有选用实验日志的话，也可以记录在其他地方。让学生们知道，一份好的实验记录还应该包括这个过程的绘图记录。（如果你能够给学生们提供数码相机，或者学生们的手机有照相功能的话，允许学生们使用这些设备！如果使用设备的话，学生们最好是每两人一组来进行实验，他们可以轮流担任摄像。不过，就算学生们能够用照相的方式来进行实验记录，绘图仍是学生们发现有意思细节的最好方式。）

随着课堂的进行，学生们可能会因为不知道自己发现的东西是什么而感到沮丧（在本课的一些时刻特别容易出现这种情况），鼓励学生自己给这些东西命名。这样做完全没有问题，科学家们也会这么做。

整合学生们对神秘之物的探索发现（20分钟）

向全班同学提问，让他们说说看，根据他们的猜测，这个神秘之物从哪里来，有什么特性，它里面有一些什么东西（让学生们说出他们的几个猜想，几个就足够了）。在目前这个阶段，学生们的任何猜想都是可接受的。将这一分享环节控制在五分钟以内。

如果还没有提及的话，可以跟学生们说一下，学生们所研究的对象，有可能之前不是按照现在这种构造存在的。给学生们一点点时间去理解这一点，然后让学生们进行本课时的最后一个活动：想象一下他们在神秘之物中所发现的神秘碎片可以怎样组合会更加合理，充分利用迅得胶点和透明胶带，让学生根据自己的思考，在无光卡纸上，重新整理这些碎片。（可能的话，学生们应该用拍照的方式对这个过程进行记录！）如果你的学生有时间的话，让他们在自己的实验日志中记录下自认为自己发现的对象（曾经）是什么。他们可以（也应该）在日志中画一些图示！让学生们一定要记录下自己得出这个结论的原因及证据，同时还应该记录下目前仍存在的疑问。

在本课时的末尾，学生们应该小心翼翼地将自己整理好的样品放进样品袋。不过在那之前，可以让学生们选出自己最感兴趣的一块碎片，用迅得胶点将其固定在索引卡上，然后在索引卡上写下自己的名字。收集这些索引卡，在下节课中，你将会使用这些索引卡来进行教学。

第二课时：假定

准备阶段

在第二课时上课之前，如果有时间的话，取出上节课从学生（或小组）手中收集的索引卡，在教室里面设置多个观察台，然后将这些贴有学生们感兴趣的碎片的索引卡摆放在观察台上面（你可以将索引卡对折，这样就可以将之立起来摆放在桌面）。如果没有时间的话，你也可以在做完课堂介绍之后，利用学生们写作的时间布置索引卡。

“科学家们”准备好了吗？（5分钟）

如果需要的话，可以让学生们重新取回自己的猫头鹰食丸，以及最初的复原物和笔记。给学生们几分钟的时间进行回顾，再次将自己当作一名好奇的科学家。

编写故事：它曾经是什么（25分钟）

在开始之前，再次提醒学生们，如果他们之前就知道神秘之物是什么的话，千万不要告诉其他同学。在引导学生进行讨论和评价的时候，你可以用类似下面这样的问题开头：“那些之前没有见过这样东西的同学，有没有人可以告诉我……”或“如果你不知道这些是什么……”。

让你的学生们发挥想象力，想想眼前的神秘之物（猫头鹰食丸及食丸中的东西）之前到底是什么，然后将自己的想法写下来。它可能会是什么？为什么会变成现在这个样子？这意味着什么？

在进行这一环节的时候，创意写作和科学写作之间的分界线变得十分模糊。这一环节的写作必须多少依赖于事实依据，学生们要根据从食丸中收集的信息来进行写作。然而，仅仅根据食丸中的东西，学生并不能够了解所有事情，所以，学生们必须进行某些猜测——当然，学生们所知道的内容也不尽相同，有的知道得多一些，有的知道得少一些。在这一环节中，学生们可以结合眼前所看到的事实和自己的想象，描述任何自认为合理的情况——这原来是一个有胚胎的蛋；某种类似人的怪物；根据猫头鹰食丸残留的多种动物的遗骸，学生可能会认为这是一种从嘴里往外吐昆虫的三头老鼠。这些想法在目前这一环节都非常棒，而至于这些猜测有没有可能是正确的，我们稍后（几分钟后）再进行讨论。

怎样的假说才是一个好的假说？（15分钟）

请一些学生与其他同学分享自己写的内容。在听完几个学生的分享之后（注意，学生可以只分享其中的一部分），问问学生，有没有谁认为自己的故事是一个非常合理的假说？如果你还没有跟学生提过假说这个词的话，现在就是一个极好的机会。学生们很快就会开始思考自己故事的内容，在自己的解剖活动过程中，有没有哪些证据有可能可以支持自己的故事？老师应该大概了解一下，看看哪些学生认为自己的故事是合理的假说，而哪些学生却不这么认为。利用这个机会，引导学生们进行讨论，看看怎样的假说（或猜测）是合理的。这一环节的关键问题是：我们怎样证实（推翻）这一假说？

在这里要注意，学生们的任务不是去推测一个猜想正确的可能性有多大。学生们要考虑的应该是这个假说到底是不是合理的——也就是说，这个猜测是否能够被证实或者被推翻。这是一个有效假说的要求之一，此外，有效的假说还应该具备其他条件，比如简单等（关于假说的更多内容，请参见《科学百科》）。

进一步观察神秘之物里面的东西（25分钟）

现在，是时候进一步来看一看学生们从猫头鹰食丸里面发现的好玩的东西了。让学生们观察观察台上所有的索引卡，边观察边将索引卡上的东西画下来，最后挨个儿猜猜这些东西到底是什么（然后用他们观察到的证据来支持自己的猜测）。你可以借助一个铃铛或者一个计时器来加速这一进程，让学生们在规定时间内完成任务，比如每个观察台两分钟（当然你也可以根据你学生的实际情况进行，对时间进行调整）。

实验室会议：就假说进行讨论（20分钟）

组织学生进行一场讨论，看看学生们提出的这些形形色色的假说（或者关于神秘之物或其任何组成部分的猜测）的价值怎么样，试着去整合学生对于不同神秘之物所作出的假说，看看有没有哪些观点是学生们相对普遍认同的，而哪些是普遍不认同的。一定要将前面提到的关键问题再一次提出来：我们怎样证实（推翻）这一假说？理想情况下，你的学生应该已经有一些可以被证实或推翻的猜测。如果没有的话，适当提醒学生，让他们知道能够被证实或者能够被推翻是合理假说的重要特点，然后让他们根据这一点对自己的猜测进行修改。完成这一步之后，将活动的重点转移到对假说的证实和推翻上。问问学生：

注意，到这一环节，很多学生可能会从针对食丸中不同东西的各种假说，自己慢慢将重点转移到对食丸本身的假说上。

问题的提出，往往会促使人去寻找答案，然而，这个答案可能会引出更多的问题。有时候，还没有找到问题的答案，其他的问题已经开始出现。一定要让学生们知道，这种情况是正常的——这也是科学实践的一部分。

学生们很可能会因为不知道某个事物的名字而感到沮丧。让学生们知道，如果需要的话，他们可以自行给这些事物起一个暂时的名字。当学生们在讨论中使用到这些命名的时候，他们应该要让其他“科学家们”清楚，这个名字是他们自己起的，然后跟其他“科学家们”介绍这一名字具体指的是什么。

如果学生们提出，要是早一点进行这种讨论就好了，让学生们知道，他们这种想法是完全正确的——好的科学家在开始工作之前，会尽可能收集各种各样的信息，包括与同行们讨论和辩论中所获得的信息。

如果学生们没有提到任何相关内容的话，你也可以自己提出来。让学生们知道在最后一个课时开始之前，他们需要权衡非常多的信息和证据，以便最后能够揭开神秘之物的面纱。

第三课时：进一步观察

本课时中，学生们的任务跟前两个课时中的任务基本一致（回顾一下之前关于迭代的评论）。记住，本课的重点在于让你的学生们了解科学家们是如何一步一步获得更多的信息的。最后这一课时将会让学生明了这一点。

正如所有科学一样，本课的任务有时候会有点难度，而且会反复让学生做重复的事情。不过如果一切都按计划推进的话，你的学生对于课堂，应该还是有一定的好奇心和学习动力的。承认你的学生在本课中所做的所有努力，让学生们回顾一下自己在上节课所分享的观点，以及他们从其他“科学家们”那里收集到的观点，强调这些信息对于接下来这个环节非常重要。尽量让学生们保持兴奋的状态，直到课堂结束。

课堂进行到这一课时，是时候将之前收起来的骨骼信息表拿出来。如果你购买的猫头鹰食丸没有附送骨骼信息表的话，你可以登录http://www.carolina.com/teacher-resources/Interactive/basic-information-on-owl-pellets/tr11103.tr，下载PDF格式的样表。这个信息表能够帮助学生确定从食丸取出的神秘碎片（也就是骨头），而通过这一环节，学生们也将终于解开谜团。

真相时间（10分钟）

问问学生，有没有觉得自己离谜底越来越近，然后让学生们知道，接下来，你将会跟他们分享一些线索。告诉学生们，这些神秘之物（猫头鹰食丸）很可能是在森林或农场中发现的，大部分都是在树的旁边找到的，当然也有一些会藏在谷仓或者其他地方。你甚至可以告诉学生，这个神秘之物的名字是“食丸”。

然后让学生们自由讨论。因为你前面提到了树，学生们会想起类似鸟和啮齿动物这样的森林动物（可能在此之前，已经有学生提到过这样的假说）。在合适的时机，问问学生们需不需要你提供一些图表来帮助他们进一步调查，比如老鼠、松鼠、麻雀甚至猫头鹰的骨骼图。随后，将之前收起来或者你事先打印的骨骼信息表发给学生。（如果可以的话，我们建议你给学生们提供完整的动物骨骼图，而不是随食丸附赠的那些骨骼对比信息表。如果给学生们提供完整的动物骨骼图的话，这些骨骼图上的信息不会与学生们从食丸中提取出来的骨骼完全一致，学生们就会有更多的问题，于是就产生了继续调查研究的动力。）

重组神秘之物中的骨骼（40分钟）

给学生们布置任务，让他们利用自己收集到的信息，重新回顾自己之前拼摆的骨骼标本和画的草图。（这时候，学生们可以取回自己之前拿去展示的索引卡，将上面的碎片重新放回自己的无光卡纸上。）让他们想想，这些碎片可以怎样拼装在一起？可能有一些骨骼碎片跟学生手头上的任何骨骼图都对不上号，提醒学生们要将这些不相符的部分自己记录下来。学生们可能会发现，在根据自己的想法对骨骼进行重组的过程中，有很多部分他们找不到对应的碎片，这时候，他们应该重新回顾自己的食丸，看看能不能从中找到这些缺失的碎片，以完成骨骼重组。

过程反思讨论：如何借助已有知识来发现新知识（10分钟）

让学生们说说看，在第二次对已发现事实进行综合考虑的时候，跟第一次进行这种基本任务相比较有什么不同？当然了，在第二次做这件事的时候，学生们通过更有效的沟通，所掌握的信息要比第一次多一些。他们的猜测（假说）是否发生了变化？你可以简单问问学生，通过重组这些碎片，他们是否从中获益，具体是怎样获益的？可能有一些学生会说讨论环节对他们启发最大，也有一些学生可能会认为骨骼信息表最重要，可能还有一些学生会认为找到食丸的地点才是最重要的。大部分学生可能会认为以上所有这些信息都是非常重要的。

神秘之物到底是什么？（20分钟）

一旦学生们通过集体讨论，基本上确定了神秘之物到底是什么（猫头鹰食丸），让学生们写下什么是猫头鹰食丸，为什么它会是现在这个样子，要求学生在写作过程中，要有凭有据，这里的凭据不仅仅是从食丸中获得的证据（例如：哪一块骨头或其他部分对于解开这个谜团特别重要），还包括从其他来源获得的证据（例如：骨骼图、发现地点或其他信息是如何发挥作用，帮助自己解开谜团的）。

再一次跟学生们强调，如果他们还有尚未解决的问题的话，那实在是太棒了（不是无关紧要，而是非常好！）——真实的科学研究就是这样的！告诉学生，一定要将这些问题记录下来。

注意，学生们在这一环节中回答的问题，跟在第二课时中“编写故事：它曾经是什么”环节中的问题在本质上是一样的。在这里，创意写作和科学写作之间的界限相对比较模糊。在现阶段，学生们虽然掌握了更多的证据，不过他们依旧有许多空白需要填补——而且如果新问题出现的话（也就是说，如果学生们更清楚地意识到自己还有未知的事情的话），学生们还可能会面临新的空白。跟本课的其他内容一样，这也是科学过程的一部分。学生们通过回顾之前的观点，根据新掌握的信息和问题对观点进行更新。其实，我们可以把科学看作是一个永无止境反复改进的过程。

如果学生们创作热情高涨，让学生们假装自己是一群研究员，在一个偶然的机会发现了之前的探索者留下来的笔记（可以用他们自己在本课中所做的笔记）。在笔记中，解释了神秘之物及其中包含的东西，还注明了一些可能的调查研究方向。根据上面这些信息，学生们可以进行创意写作，将自己融入这一神秘探索情节，就新的假说进行写作。科学其实就是解决谜团的过程，而发现令人兴奋的新证据，跟读到推理小说中一个出人意料的情节，其实没有什么两样。

最终结论（10分钟）

让学生们分享自己到目前为止所得出的完整答案，并让他们说说自己还有些什么问题没有解决。对学生们表示祝贺，恭喜他们成功解开了一个谜团的大部分谜底。同时，引导学生们想想自己还能够通过其他什么方式，去继续他们的调查研究，这一点也很重要！

如果学生们真的想知道的话，你可以告诉学生，神秘之物其实是猫头鹰食丸。不过要点到为止，除了名称，不要告诉学生们其他相关的内容！学生们应该对自己可以继续进行其他的调查研究感到兴奋。

教师阅读材料

（这部分是学生要通过调查研究发现的内容）[2]

鸟类是非常奇妙的，而猫头鹰更是如此！为什么呢？因为鸟类跟我们不一样——也跟大部分的哺乳动物不一样。鸟类的行为跟我们有着很大的不同，我们可以从它们的行为中学到很多。

举个例子，鸟类进食时不会咀嚼食物。大部分的鸟会将自己的食物整个吞下——不过一些体型比较大的猎食鸟类（如鹰）会用啄、拉等方式，将大的猎物撕成小碎片。许多鸟类（不包括猫头鹰）拥有一个专门用来储存食物的嗉囊，这是鸟类喉咙附近一个囊状部位，也是食管的一部分，这种结构是鸟类所独有的。

猫头鹰是猎食鸟类的一种。猫头鹰会捕食猎物，而且捕食的时间大多是在晚上。不同种类的猫头鹰个头差距很大（姬鸮的个头还不到六英寸，约15.2厘米，而大雕鸮的体型可以达到17英寸，约43.2厘米），它们的猎物大小也会有很大的差别。大雕鸮会将小的猎物（如啮齿动物、小老鼠等）整个吞下，而如果是大一些的猎物，它们会将猎物啄成小块（如浣熊、天鹅和小的鳄鱼等）。体型小的猫头鹰大多以昆虫为食，中等体型的猫头鹰除了吃昆虫之外，还会猎食一些小的哺乳动物（啮齿动物等）、鸟类和爬行动物。

几乎所有鸟类的胃都由两部分组成，每一部分有自己独特的功能。因为猫头鹰没有嗉囊，所以食物会通过食管直接进入到它的胃部。首先，食物会到达腺胃，腺胃会分泌酶和酸开始食物的消化过程，然后，食物会进入肌胃，也就是所谓的砂囊。砂囊有一层厚厚的肌肉层，是用来碾碎食物的器官。肌肉层强有力的运动，腺胃中的酶和酸，再加上小砂石的摩擦，这三者共同作用，帮助消化分解被吞下的猎物中有用的部分。猎物的皮肤、羽毛、肌肉、脂肪和内部器官都可以被分解，随后这些分解了的食物就会进入肠道，然后食物中的营养会通过肠道进入猫头鹰的血液中。

那些没办法在砂囊中被消化分解的部分（包括骨头、牙齿和皮毛），如果直接进入肠道的话，会有一定的危险，但是，猫头鹰必须通过某种方式将这些残渣排出体外，否则的话，它的砂囊一下子就会被填满，这样一来，猫头鹰也就没办法进食了。

所以，猫头鹰的砂囊进化出了类似垃圾压缩机一样的功能。猫头鹰将那些没办法被消化的物质压缩成一个紧实的小球，然后它可以通过食道，将这个小球吐出来（反吐）。往往在猫头鹰进食几个小时之后，食丸就已经成型，做好了反吐的“准备”，不过猫头鹰有时也会将食丸在自己的砂囊中存放长达20个小时。要注意的一点就是猫头鹰在将砂囊中的食丸吐出来之前，它们是没办法进行下一次进食的。猫头鹰往往会在自己的巢或者栖木上将自己的食丸吐出来。

通过猫头鹰食丸，我们可以研究猫头鹰及其饮食习惯。鸟类学家（研究鸟类的科学家）、生态学家和环境保护者都会利用猫头鹰食丸来开展这些研究，并且了解猫头鹰生活的环境。因为猫头鹰的消化完整保留了猫头鹰所猎食动物的大部分骨骼，科学家们可以通过分析猫头鹰食丸来了解猫头鹰的饮食习惯，了解这个习惯随季节会发生什么变化等等。而在研究其他动物的时候，要知道该动物胃里面有些什么东西，往往要先将其杀死后通过解剖才可以实现。

猫头鹰食丸不是粪便！不过，猫头鹰也会有粪便（类似粪便的排泄物）。猫头鹰粪便（跟其他鸟类一样）会从猫头鹰的肛门排出。此外，与其他鸟类一样，猫头鹰的排泄物是液态的，由白色和黑色的成分组成。黑色部分里面包含了食物通过肠道消化吸收后剩下的废弃物，这跟哺乳动物的排泄物（粪便）其实是很相像的。而因为鸟类没有膀胱，所以它们的排泄物其实是尿液（肾脏的排泄物——鸟类“粪便”中白色糊状的部分）和肠道排泄物的混合物。这些混合物会储存在一个叫作泄殖腔的地方，随后会通过肛门排出体外。

注意事项：本教案包含两个“STEM课外探究”活动，这两个活动其实本质上是一样的，都是解剖鸡翅。第一个活动相对来说提供了比较多的指导，让学生们一步一步按指导操作，同时，每一步还配有关于这一步内容的信息。而第二个活动相对来说就比较开放，鼓励学生通过自己的探索去学习。作为老师，你对你的学生自然是最了解的，选择你认为对你的学生来说更有意思、可以学到更多的那个活动，将活动材料复印给学生，让他们带回家完成（如果将两个活动的材料都让学生带回去的话，学生可能会弄混）。

STEM课外探究：为谜团建模

数百年来，不计其数的科学家和医生对人体非常着迷。一代又一代的科学家和医生前赴后继，致力于揭开人体脏器运转之谜。

在解决这些谜团的过程中，科学家和医生们还需要面对另一个挑战，即在人体上进行实验是非人道的。由于这个原因，生物学家经常要依赖于系统模型来帮助他们研究人体是如何运转的，以及如何增进人的健康，提高生活质量。系统模型指的是其他与我们人类在某些生物特征方面相似的生物体（除了系统模型，还有其他类型的模型存在，如缩比模型、抽象数学模型等等）。生物学家可以从对一个单细胞受精的蛋（按生物学的说法，应该称为受精卵）、小虫子和果蝇（是的，我说的就是那些经常停在你放在厨房里的香蕉上的讨人厌的飞虫）的研究中学到很多关于人类发育方面的知识。此外，科学家们通过对大鼠小鼠的研究，学到了非常多的关于健康和疾病（以及如何治愈疾病）方面的内容。

在课堂上，你在神秘的食丸中发现了骨头，并且努力对这些骨头进行重组，还原了之前靠这副骨头生存的动物可能的面貌。通过这种重组，你可以充分了解你所发现的这种生物的骨骼是如何排列的。不过，骨头与骨头之间，是靠什么相互连接的呢？在我们人类身体中，骨头是通过什么连接起来的呢？你的骨头和肌肉是如何共同协作，让身体的行动成为可能的呢？

所需材料

重要安全提示：生鸡肉可能会携带沙门氏菌，这是一种致病的病毒。在进行本次探索的过程中，不要用手去触碰脸部，而且完成任务之后，一定要用热肥皂水将手和所有工具（剪刀、烘焙纸及桌面）清洗干净。

现在我们已经准备好活动的材料了，是时候开始了！解剖的第一步，将准备好的鸡翅摆放在烘焙纸上，用竹签或牙签穿刺鸡翅。

1.人和鸡都有皮肤

花一些时间研究一下皮肤。

活动步骤和注意事项：

2.皮肤下面的组织

接下来，让我们来考虑肌肉。

活动步骤和注意事项：

3.再挖深一些

接下来，我们将进一步观察肌肉是如何工作的。

活动步骤和注意事项：

◆ 肌肉是否还能起到拉力的作用？

◆ 肌肉与骨头的分离对骨头的正常运动有没有什么影响？

4.肱骨与尺骨是相连的

接下来，让我们一起来观察一下骨头。

活动步骤和注意事项：

5.好好观察骨头的每一部分

让我们一起来观察一下骨头的末端。

活动步骤和注意事项：

结束后，记得用热肥皂水将手和所有器具清洗干净！

STEM课外探究：解剖外星生物

其实，我们要学生解剖的就是一个鸡翅，不过主要思路是一样的。

在科幻小说中，我们可以找到很多这样的情节：好奇的外星人为了弄清楚人体是如何运作的，于是绑架了我们人类；或者是人类偶然发现了外星飞船的残骸，于是立马开始研究这些外星人到底长什么样。你也可以参与到这其中来，但是因为我们很难找到外星人的身体部位，所以我们建议你用鸡翅代替。鸡翅就是普通的鸡翅，你可以在当地超市里买到。

稍微花一点时间，让自己进入状态。你是一名科学家，你现在在顶级秘密基地51区，刚刚有人将最近发生的外星飞船坠毁事故的受伤者送了进来。你的任务是通过解剖来了解这个外星物种。如果你觉得这个情境有些奇怪的话，我们稍微解释一下为什么要设置这样的情境。如果你对某个事物是有一定了解的，根据你之前的经历和知识，你会对这个事物存在一定的预判。但如果你正在研究某个你完全不了解的事物的话，那么你可能会用一种比较开放的思维面对这个事物。如果你是这个世界上迄今为止唯一一名解剖过这个外星物种的科学家的话，你一定会有很多发现。

所需材料

将外星生物的手臂摆放在烘焙纸上，用竹签或牙签对手臂进行穿刺，开始解剖！下面是几个小贴士：

1. 你的解剖过程越系统，你就越有可能去了解一些信息。在医学院，学生们在解剖的时候往往会按照从外往内的顺序进行，也就是说，在下刀之前，他们会首先观察外表面（皮肤），然后进入下一层，下一层研究完了再接着进入下一层，以此类推。

2. 建立联系。在你进行解剖的过程中，将你在外星生物手臂上的发现与对自己身体的观察发现进行比较和对比。在这个过程中，你完全可以活动自己的手臂（以及外星生物的手臂），没有关系。你的手臂和外星生物的手臂有什么异同？我们不仅可以通过事物的相似点来了解新事物，还可以通过事物的不同点来了解新事物。

3. 你可以切除和破坏研究对象的某些部位。通过破坏研究对象的某些部位，可以帮助我们验证一些想法，看看研究对象究竟是如何工作的。科学家和工程师们经常这么做。如果你留意到某个有意思的部分，例如连接外星生物不同骨骼的部分（如果该外星生物有骨骼的话），你可以尝试移动周围的组织，看看这个连接部分起到什么作用，然后将连接部分破坏（或切除），看看会发生什么情况。

4. 享受研究的过程。

5. 在实验结束后，自己动手打扫卫生，这样你的家人才会允许你今后继续在家里进行STEM课外探究活动。

不要阅读这一部分（除非你碰到难题了）

下面是一些可以促进你思考的问题，可以帮助你继续推进你的解剖实验。

皮肤

肌肉

◆ 肌肉是否还能起到拉力的作用？

◆ 肌肉与骨头的分离对骨头的正常运动有没有什么影响？

骨骼

结束后，记得用热肥皂水将手和所有器具清洗干净！

[1]注意这一提示与第1课“日光节约时制”中《STEM课外探究：科学黑盒子》的相似性。你尽可以让学生独立完成这一活动。

[2] 这部分信息来源如下：