自由探究——动物与环境
自然（科教版）教材编写组 张瑞芳
单元概述
本单元的设计目的是让学生通过自由探究，亲历选题——准备——研究——总结——发表的过程，以培养学生的自主探究的兴趣，锻炼学生的自主探究能力。在探究了一些动植物的结构和功能之后，学生将自由探究一种动物的某个身体特征与生活环境之间的关系。本研究，为学生创设了一种适合他们兴趣和自我发展的开发性学习时空，为学生提供了一个多渠道获取知识，理解自然现象的机会。
单元教学目标
1． 通过自由探究，理解动物的身体特征与它们所处的环境相适应。 2． 通过自由探究，自觉提高环保意识。
3． 通过经历自由探究的过程，培养选题、收集资料、设计实施方案、总结成果和发表的能
力。
单元教学活动结构图
教学活动准备一览表
第1课时（对应教材p95）
本课教学目标
1． 通过收集资料，了解一些动物的生活环境、身体特征和生活习性，培养收集资料的能力。 2． 通过选题、制定方案，明确研究目的、对象、方法和步骤。 3． 通过实施方案，理解动物的身体特征与它们所处的环境相适应。
版面说明
学生课前通过各种渠道收集动物的 相关资料。
提示研究的主要步骤：明确目的、 设计方案、实施方案。
教学建议
１、课前收集资料，课中交流。
２、研究方案的确定直接关系到研究的进展，因此在学生设计研究方案时，可采取小组
讨论，集体交流的方式，使学生得到启发和帮助。
３、学生在课后实施方案时，教师要经常关心，了解学生研究情况，予以必要的指点和
帮助。
第２课时（对应教材p96）
本课教学目标
１．过归纳总结和交流，进一步理解动物的身体特征与它们所处的环境相适应。 ２．过写知识小报、展示研究成果，培养归纳总结的能力和表达的能力。 ３．通过讨论，树立保护环境的意识。
版面说明
提供知识小报的范例，提示知识小报
的项目。
教学建议
１．学生在课外完成知识小报。
２．鼓励学生制作图文并茂、版式应多样的知识小报。
３．学生在展示研究成果后，要接受大家的提问，听取大家的感想和意见。
课程资源
一、 参考资料
1．全身被毛是哺乳动物适应环境的一种有效方式，因为毛是无生命的，不会受到太阳辐射的灼伤，又能起到隔热的作用，使被毛与皮肤之间形成温度梯度。由于生境、季节的不同，各各物种的被毛的质量、组成、疏松程度等亦有差异。许多种类在不同的季节还有换毛的习性，通常一年有1一2次周期性的换毛，多在春秋季节进行有秩序地脱换，一般先从头部开始，夏毛短而稀，冬毛长而密。被毛在身体表面的覆盖并不是均匀的，一般腋下、腹股沟、阴囊、乳房等部位均裸露，如同一个气窗，可以调节体温。还有一些种类，如鲸、海豚等，体表无毛或几乎无毛，它们或者生活在温暖的水域，或者具有某些特化的组织，如厚厚的皮肤等，可以隔热。
2．斑马身上的条纹漂亮而雅致，是同类之间相互识别的主要标记之一，更重要的则是形成适应环境的保护色，作为保障其生存的一个重要防卫手段。在开阔的草原和沙漠地带，这种黑褐色与白色相间的条纹，在阳光或月光照射下，反射光线各不相同，起着模糊或分散其体型轮廓的作用，展眼望去，很难与周围环境分辨开来。这种不易暴露目标的保护作用，对动物本身是十分有利的。近年来的研究还认为，斑马身上的条纹可以分散和削弱草原上的刺刺蝇的注意力，是防止它们叮咬的一种手段，这种昆虫是传播睡眠病的媒介，它们经常咬马、羚羊和其他单色动物，却让很少威胁斑马的生活。这种保护色是长期适应环境和自然选择而逐渐形成的，因为历史上也曾出现过一些条纹不明显的斑马，由于目标明显，所以易于暴露在天敌面前，遭到捕杀，最后灭绝，在漫长的生物演化过程中逐渐被淘汰了。只有那些条纹分明、十分显眼的种类尚能生存到现在。人类从这种现象中得到了启示，将条纹保护色的原理应用到海上作战方面，在军舰上涂上类似于斑马条纹的色彩，以此来模糊对方的视线，达到隐蔽自己，迷惑敌人的目的。
3．骆驼鼻孔中的瓣膜和耳朵里的细毛可防风沙，从鼻子里流出的水还能顺着鼻沟流到嘴里。
4．拟态是指一种生物在外形、色彩，甚至行为上模仿另一种生物或非生物体，而使自己得到好处的现象。从模拟对象上看，拟态可分为模拟环境物和模拟动物两大类。模拟环境物的拟态生物，其模仿对象是生存环境中的植物叶片、枝条、花或其它不动的物体；模仿动物的拟态生物则以它的天敌所惧怕的动物，如猛禽、蛇、有毒昆虫等为模拟对象，这种模仿常常不仅包括外形、色彩、甚至还包括模拟动物的动作行为，是拟态中最为复杂的一种。总的来看，拟态在多数情况下是一些弱小的、较为低等的动物的自我保护方式。
你见过四川峨眉山的" 枯叶蝶" 吗？远远看见它，俨如一片挂在树枝上的" 枯叶" 。再仔细观察，却会发现这片枯叶有些异样，它叶尖向下，叶柄向上倒挂在树枝上，靠近树枝的一侧还有几条纤细的、似乎有点像昆虫肢脚的东西与树枝相连，叶缘上还露出一个尖尖的长着一对触角的小脑袋。当你走近时，它突然飞起，轻盈地逃到了另一树枝上。枯叶蝶模仿枯树叶的本能实在高，简直达到了惟妙惟肖的境地。
在我国南方竹林，还生活着另一类" 模仿专家" ，它就是竹节虫。它长可达33厘米，是世界上取长的昆虫，在我国有4科26种，分别是叶科、枝科、杆科和榛科。生活在云南红河洲、海南岛和西双版纳热带雨林中的一种竹节虫--东方叶螩，其腹部和背上的翅膀极像雨林中一片宽大的绿色阔叶树叶片，中间甚至还有凸起的叶片" 中脉" ，两边有" 支脉" ，圆圆的小头正好做" 叶柄" ，脚则伪装成被其它昆虫啃食过，残缺不全的小叶片，缺口处还会" 装" 上几个" 小虫洞"……
树林里，各种各样的叶片是昆虫模仿的主要目标。螽科昆虫，在世界上已知有1120属7000多种，我国有100多种。它们可以模仿1000多个种类植物的叶片，以及地衣、苔藓等。
除了叶片，还有花朵也成了动物的模仿对象。东南亚有一种红花螳螂，幼体时，身躯呈粉红色、腹部扁平、六只脚两侧也和叶一样有扁扁的很宽的突起物。不动时也很像一朵当地常见的兰科植物新开的花朵，连花瓣也清晰可见。这" 兰花" 很吸引一些贪吃花蜜的昆虫，一见就飞过去，却万万没想到这竟是自投罗网了，成了红花螳螂的美食。更为奇特的是，当红花螳螂长大了以后，它身体的粉红色又变成了白色，很像百合科植物的花了，连花蕊的点点棕黄也点缀在了翅膀上。这样自然也不乏自投罗网者。而它的天敌们--食虫鸟类和晰蜴又把它当成普普通通的花朵而不去攻击它。 对于绝大多数捕食者而言，粪便是绝不可能与食品划上等号的。一些凤蝶的幼虫似乎深知这点，在它们1-2龄时，身体呈黑褐色，上面布满了白色、黄色或黑绿色杂乱模糊的斑纹，体表上还有一些小小的刺状、瘤状突起，这一切使它看上去与一颗鸟粪无异。再贪食的鸟儿也不会对同类的粪便感兴趣。
一些鳞翅目昆虫的幼虫还" 发明" 了一种全新的装饰，那就是使自己变得" 可怕" 。如不少蝶和蛾类幼虫在胸背部装饰上一对眼睛一样的大圆斑，有眼眶、虹膜和瞳孔，看上去极象一条凶猛的小蛇。当受惊吓时，它们还会昂起头来，像蛇发起进攻时一样不停地摆动头部和膨胀的胸部，一下吓走了妄图捕食它的不少鸟类。 模仿其他生物、非生物的例子不胜枚举。然而，一些昆虫还能模仿自己，听起来很滑稽，却是事实。比如有一种叫斑马灰蝶的蝶类，它的两片后翅的末端长有纤细的尾突，每个尾突基部的臀角又长出一个小圆瓣，使它的后翅看上去更像头部，而且" 触角、眼睛" 都很齐全。捕食者进攻时，常常分不清哪一边是真正的头，以至难于下手而黯然离去。 拟态在昆虫世界里出现得更为广泛，但深谙此道的动物不仅仅有昆虫，一些在海底生活的鱼类也会把自己装扮成礁石，一些龟类使自己的壳看上去更象石头；无毒蛇也会模仿有毒蛇的花纹和姿态保护自己。 那么，是什么原因使不少昆虫学会了如此复杂的自我保护和防御方式呢？其实，昆虫的那些简单的由神经节或小的" 大脑" 所组成的神经系统从来就没有想到过要去模仿什么，它们只是在被动地接受选择。许多看似复杂的模仿动作，只不过是一些简单的应激反应而已。竹节虫、尺蠖等的装死，是因为突然受刺激后肌肉发生痉孪，无法活动，十几分钟后便恢复常态了。受惊后，昂起膨胀的头、胸部，左右晃动的蝶、蛾类幼虫，也只是外界的振动使它们的肌肉迅速收缩，体液被突然压向胸部，使它们看上去像是在恐吓对手罢了。观察发现，即使没有天敌，一阵大风吹动树枝，它们的反应也是相同的。总之，动物的拟态并非来自于主动的思考和努力，而是在亿万年的漫长进化过程中，以自然选择的方式来适应环境而已，这也是物竞天择、适者生存的自然法则。
5．任何生物为了生存，在其与生存环境的协调过程，往往通过其行为、生理或结构的改变来增加其存活和繁衍的机会。适应一词在生物学中有多种含义，譬如进化适应、生态适应、生理适应、行为适应和感觉适应等等。
进化适应是自然界对生物中广泛存在的变异进行选择的结果。自然选择使生物具有与环境相适应的外表形态结构，并且把它自己所携带的基因传给后代，这些基因进一步的繁殖，使适应环境的种群扩大并巩固下来。鱼类形态结构的适应，首先表现在体形。为适应水中生活，鱼的体形普遍为纺锤形，两头尖而中间凸，使其在水中不致于头尾过重而沉入水底。鲢、鳙的头虽大，但脑腔仅占头腔的1/10，头部多脂肪而使其比重轻，头虽大而轻。而生活在洞穴中的鳗鲡和黄鳝，为能迅速自如的出入洞穴，身体变成圆简形。鳐栖居于水底而身体变成平扁，所以这些都是体形对环境适应的结果。鱼类为了自如地停留在任何一处静止的水体中，为了保持平衡和游泳，鳍的变化起着极为重要的作用。
背鳍和臀鳍的生成，使鱼类在水中不会摇晃不定；胸鳍和腹鳍既可使身体平衡，并可起着划水的浆的作用；而尾鳍则成为掌握方向的舵。由于不同鱼类的生活环境不同，为了适应
环境，鱼鳍也就产生了多种多样的变态，如飞鱼的胸鳍特别延长，使飞鱼飞出水面时能作滑翔飞行；山溪急流中的腹吸鳅，胸鳍和腹鳍变成平扁的吸盘状，以使鱼紧贴在岩石上不被水冲走；而生活在大洋中的鮣鱼，为了保护自己，它的第一背鳍前移到头顶并变成一个大吸盘，平时依靠这个吸盘吸附在大鱼或船只的腹面，藉此躲避敌害和远游他处。比目鱼类为了适应于侧卧水底匍行，头两侧的眼睛转移到朝上一侧。
生活在水上层的鱼类，眼睛长在头顶两侧，底层鱼类则多偏下方，而洞穴中鱼类因长期见不到光亮，两眼退化成盲鱼。口颌的变化也很明显，肉食性鱼类的口阔大，如乌鳢、鳡、鲇等，食着生藻类的鱼类如白甲鱼、颜颌鱼的口在头下方，下颌有坚硬的角质层。对于一些底层不善游泳的肉食性鱼类，如鮟鱇等，口特别大，而且背鳍前几根鳍条前移至头顶，变成引诱小动物的钓丝和钓饵。而生活在急流中的鱼类，如墨头鱼等，口的下唇变成一个吸盘。七鳃鳗的口成圆形的吸盘，用以吸附于其它鱼类体表，从而吸吮它的血和肉。此外，鱼类为了适应环境，在体表及内腔各方面都有很多为适应环境的变化，所有这些变化都是在长期的进化过程所形成的改变。
二、
二、参考书目及相关网址
www.bjkp.gov.cn/dwly/dwzw
www.cwca.org.cn/science/other1.htm www.kepu.com.cn/gb/lives/fish/habit
教学札记