資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第3節 生物學研究的基本方法 教學設計
課題名稱 3.1.1 水、溫度、空氣、光等是生物生存的環境條件 生物研究的基本方法 單位 XX中學 執教者 XXX
解讀課標 本節是2022年版的義務教育生物學課程標準中的課程內容三《生物與環境》中的大概念5《概念3 生物與環境相互依賴、相互影響，形成多種多樣的生態系統》里的重要概念《3.1 生態系統中的生物與非生物環境相互作用，實現了物質循環和能量流動》當中的次位概念《3.1.1 水、溫度、空氣、光等是生物生存的環境條件》，課程標準提出，要針對學生的年齡特點創設情境，引導學生能夠從生物學現象中發現和提出問題、收集和分析證據、得出結論。綜合運用生物學和其他學科的知識、方法與實驗操作技能，采用探究實驗等活動形式，引導學生將零散的事實性知識歸納，最終形成科學概念。
解讀學生 1.前面兩節課學生通過合作探究方法認識了生物和生物學，如何研究生物學，生物學家是怎么進行實踐的，同學們充滿了好奇。 2.學生具備一定的觀察能力，應在學生觀察的基礎上，引導學生思考、討論，進行歸納實驗的方法步驟。 3.學生有一定分析和解決問題的能力以及小組合作能力，應讓學生嘗試設計“探究影響鼠婦分布的環境因素”的探究實驗。
解讀教材 教材分析 本課時選自北師大最新版七年級冊生物學第一單元《探索生命奧秘》第1章《認識生物和生物學》第3節《生物學研究的基本方法》，屬于概念《3.1 生態系統中的生物與非生物環境相互作用，實現了物質循環和能量流動》當中的次位概念《3.1.1 水、溫度、空氣、光等是生物生存的環境條件》里的內容。本節課要重點解決“如何研究生物學”的問題。教材提供“響尾蛇追蹤獵物”實驗的相關材料，讓學生分析，歸納出探究實驗的方法步驟，學習案例后，讓學生設計“探究影響鼠婦分布的環境因素”實驗，力圖讓學生在真實實驗中，體驗和經歷探究實驗法研究的過程和方法。
教學目標 1、通過分析“響尾蛇追蹤獵物”實驗過程，歸納出探究實驗的方法步驟，發展科學思維。 2、會設計“探究影響鼠婦分布的環境因素”實驗，發展探究實踐核心素養。 3、關愛實驗生物對象形成態度責任核心素養。
教學重點 探究實驗的一般流程。
教學難點 設計“探究影響鼠婦分布的環境因素”實驗。
解讀方法 教學方法 情境教學法、任務驅動法、直觀教學法
學習方法 自主學習法、合作探究法、觀察法、討論法
教學手段 多媒體教學、八桂教學通平臺、希沃白板5
教學過程 教學環節 教學內容 教師活動 學生活動 設計意圖
問題導入 【播放響尾蛇捕食老鼠的視頻】 師：通過前面的學習，同學們已經認識了生物和生物學，知道了生物學對人類生活影響之大，那么如何研究生物學呢？今天我們就一起來體驗一下科學家研究生物學的過程，在上新課之前，先來觀看一段視頻，看完視頻相信你們會想更深入的去了解最后的真相。 認真觀看響尾蛇捕食老鼠的視頻 通過視頻，為學生創設一個探究情景，激發學習興趣，導出本節課的學習內容。
任務驅動 解決問題 【學習任務一】如何研究生物學——分析響尾蛇追蹤老鼠案例 師：好，視頻就播放到這里，同學們看到響尾蛇這個捕食情景，有沒有產生什么疑惑？ 生：我看到響尾蛇捕捉到老鼠后并沒有馬上吃掉它，而是又把它放走了，我很好奇，它最后能不能再次追蹤到它，又是靠什么去追蹤的？ 通過觀看視頻，學會提出問題
師：嗯，是的，這確實是很讓人不解，這就是同學們通過現象，產生的問題，那能不能把這個問題完善一下？ 生：響尾蛇是通過什么來追蹤老鼠？
師：很好，根據現象提出一個問題，這也是科學家要探究的問題，那下來科學家又怎么進一步去發現和驗證呢？請同學們自主閱讀教材P20-22的內容，獨立思考后，小組討論以下幾個問題：①實驗中兩只死老鼠的唯一區別是什么 ②為什么要設計一只沒有被響尾蛇襲擊的死老鼠 ③實驗法研究一般包括哪幾個步驟 討論完成后，選一個問題回答。 自主閱讀教材P20-22的內容，獨立思考后，小組討論代表發言 生1：實驗中兩只死老鼠的唯一是：一只被蛇咬過，另一只沒有被咬過。被咬過的有蛇的毒液。 生2：這樣有對比，更有說服力。 生3：實驗的方法步驟包含以下幾個：發現并提出問題、收集與問題相關的資料、提出假設、設計實驗方案、實施實驗并記錄、分析實驗現象、得出結論。 通過自主閱讀，小組討論，得出實驗法的基本程序，發展科學思維。
師：幾個小組的發言都非常好，這個響尾蛇追蹤老鼠的實驗，有兩組，這兩組實驗只允許有一個不同的條件，其余的條件都相同，這樣得出結論的原因就比較明確，象這樣的實驗我們把它稱為“對照實驗”，這個唯一不同的條件就是實驗變量，那你們能找到這個實驗中的實驗變量嗎？ 學生聽，思考，回答 生1：有沒有被咬過是實驗變量。 生2：我認為實驗變量是：毒液。有沒有被咬過是處理的手段。 通過響尾蛇追蹤老鼠的實驗分析，引導學生探索“對照實驗”設計需要注意的事項。
師：兩位同學都點出了不同的地方，老師覺得第2個同學的表達更加合理一些，那你們認為要遵循什么樣的原則，才能稱為對照實驗呢？ 生：應該至少要設置有兩組，另外要保證只有一個實驗變量。
師1：XX同學分析歸納得非常不錯，在設計對照實驗時，最關鍵的是要學會控制變量，要遵循實驗變量的單一性原則。在兩組裝置里，經過處理的偏離常態組是實驗組；沒有處理的常態組是對照組。若只做一次實驗，所得出結論可能不準確，我們怎么做，才能讓誤差更小些？ 師2：對的，這就叫重復實驗，對于一些實驗來說，它是有數據可量化的，多次實驗有多個數據，可以取平均值，那樣可以減小誤差。為了避免偶然因素，實驗對象數量不要太少。 生：我認為如果只做一次，結論不一定準確，為了讓結論更準確，可以進行多次實驗。
師：那如果結論跟假設不一致怎么辦呢？能改結論嗎？ 生：如果結論跟假設不一致，不能改結論，要實事求是，但是可以改假設，然后再重新實驗。
任務驅動 解決問題 【學習任務二】如何研究生物學——設計探究影響鼠婦分布的環境因素 師：同學們通過對響尾蛇追蹤老鼠實驗的分析，體驗了探究的過程，也知道了實驗法的基本程序和設計應注意的事項，為了檢驗同學們的學習成果，我們將按小組來實踐。首先，請匯報課前老師布置捕捉鼠婦的任務（讓每人在生活的小區或校園中尋找并捕捉10只鼠婦。)完成情況，你在捕捉鼠婦時﹐發現鼠婦生活在什么環境中 生1：我在石塊下發現。 生2：我在花盆下發現。 生3：我在堆積很久的雜物下發現。 生4：我在堆了很久的草堆下發現。 …… 通過課前捕捉鼠婦活動，讓學生自己發現問題，自己確定探究主題，培養探究實踐能力
師：那你們覺得這些環境最利于鼠婦生活的是什么環境因素呢 然后確定這個因素為探究實驗的條件。每個小組選一個探究主題，現在就選第一小組來打個樣，你們說說看，你們要探究什么環境因素對鼠婦分布的影響？ 第1小組組長：我們覺得都是在比較暗的地方才能找到鼠婦，我們可以探究光對鼠婦分布的影響。
師：非常好，那么其他小組的同學呢？你們覺得影響鼠婦分布的還有什么因素？ 其他組代表：濕度吧，鼠婦在的土壤都是比較潮濕的。我們可以探究濕度對鼠婦分布的影響。
師：非常好，其他組也需要確定一個探究主題，然后按實驗法的基本程序進行設計實驗，要求：①有探究主題②提出問題，要用問句③假設，要用陳述句④設計方案，可以用簡圖畫，配簡單文字。⑤實施實驗作記錄，要有記錄方式，比如表格或者是曲線，柱狀等。⑥組內分析現象，寫出結論。（把設計方案要求，展示在屏幕上），開始分組活動。 學生按小組討論，按要求設計 設計要求明確，讓學生有方向進行合作探究，養成嚴謹的科學態度
老師巡堂指導學生 （10分鐘后） 師1：我發現有個別小組大概已經設計出來了，我們一起來看一下，請這小組的代表上來展示，其他小組先聽，幫他們想想，還有什么需要完善的。 師2：非常好，同學們的實驗方案設計基本上完成，希望課后大家要繼續去完成這個實驗，來驗證結論跟假設是否一致。 先完成的某一小組投屏展示，說明。 其他組發現問題提出。 通過展示樣本，直觀教學，讓學生在互動中，完善各自的方案。
課堂總結 老師和學生通過思維導圖共同總結 落實教學目標，發展學生探究實踐的能力。
練習鞏固 展示【數字教材】的內嵌資源完成教材中的練習； 使用【數字課件】的習題庫添加練習。 做練習 對所學知識進行鞏固。
拓展延伸 小組完成本小組設計的探究實驗方案 通過實踐，鞏固學生對實驗法的基本程序的理解 引導學生課后動手形成探究實踐的核心素養。
學習評價 項目細則分值自我評價小組評價綜合評價 【學習任務】如何研究生物學——分析響尾蛇追蹤老鼠案例 能說出實驗法的基本程序10能把實驗案例中科學家的每個活動環節對應到實驗法的基本程序的各個步驟，如：提出問題——響尾蛇如何追蹤老鼠？ 20能說出實驗案例中的實驗變量10 【學習任務】如何研究生物學——設計探究影響鼠婦分布的環境因素能說出設計對照實驗遵循的原則10能根據個人發現鼠婦的環境來提出問題10能對以上的問題作出假設10能參與小組實驗方案設計和實施20能如實地記錄實驗結果，表達交流10總分100
板書設計 第3節 生物學研究的基本方法 實驗法的基本程序 發現并提出問題、收集與問題相關的資料、提出假設、設計實驗方案、實施實驗并記錄、分析實驗現象、得出結論 對照實驗 1.遵循單一變量原則 2.至少有兩個實驗裝置： 實驗組（經過處理的、偏離常態組） 對照組（不經過處理的、常態組） 3.重復實驗：減小誤差 4.數量不能太少：避免偶然性
教學效果 1.通過分析響尾蛇追蹤老鼠的實驗，學生自主探索實驗法的基本程序。 2.通過設計“探究影響鼠婦的分布的環境因素”實驗，加深了對實驗法基本程序的理解，也讓學生更深刻地體驗到設計對照實驗時需要注意的問題。發展了學生的探究實踐能力。 3.實驗完后，讓學生把鼠婦放回大自然，形成關愛生命的生命觀念。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
21世紀教育網(www.21cnjy.com)北師大版七年級上冊大單元設計案例
第一單元：探索生命的奧秘（自然單元）
作者：黃惠榮
一、單元（或主題）教學設計說明：
本單元對應《義務教育生物學課程標準（2022年版）》學習主題二“生物的多樣性”，需要幫助學生形成重要概念2.1“對生物進行科學分類需要以生物的特征為依據”，另外還涉及到學習主題三“生物與環境”。本單元是全書的開篇，單元前言的生物圈牽引出了很多問題，而這些問題就在本單元的三節內容中一一讓同學們展開有趣的探索，通過讓學生描述生物的多樣性，區別生物與非生物并說出生物的特征，初步體會生物的多樣性和統一性，幫助學生形成生命觀念，更好地從生物學視角，認識生物的生命特征、生命活動的過程和規律、生物與環境關系等。再讓學生簡單描述生物學家進行的科學活動及生物學發展的簡要歷程，認識生物學是研究生命的科學。在這過程中，所運用的分析，歸納，綜合等方法，很好地發展了學生的科學思維。在第三節中讓學生說出生物學研究的基本方法及實驗探究的一般步驟，初步建立探究實踐意識，發展科學探究能力。
本單元教學設計中，充分體現以學生為主體的課堂模式，尋求貼合學生生活的情境，如展示各種豐富的圖片、視頻，引導學生再舉生活中常見的生物或所知道的珍稀物種。設計符合學生的實踐活動，如嘗試收集我國瀕危或滅絕的生物資料，制作生命檔案冊等活動，通過小組分析響尾蛇實驗及嘗試設計對照實驗等多種途徑，有效培養學生探究實踐的核心素養。
二、單元（或主題）學習目標與重點、難點：
（一）課程標準的相關要求∶
大概念 重要概念 次位概念
概念2 生物可以分為不同的類群，保護生物的多樣性具有重要意義 2.1 對生物進行科學分類需要以生物的特征為依據 2.1.1 根據生物之間的相似程度將生物劃分為界、門、綱、目、科、屬、種等分類等級 2.1.2 “種”是最基本的生物分類單位
概念3 生物與環境相互依賴、相互影響，形成多種多樣的生態系統 3.1 生態系統中的生物與非生物環境相互作用，實現了物質循環和能量流動 3.1.1 水、溫度、空氣、光等是生物生存的環境條件 3.1.6 生物圈是包含多種類型生態系統的最大生態系統
本單元屬于學習主題二“生物的多樣性”和主題三“生物與環境”的內容。通過本單元的學習，學生認識到生物圈有著生物生存所需要的陽光、空氣、水等條件，是最大的生態系統，生物圈中有著形形色色的生物，體現了生物的多樣性與統一性，初步形成生態觀和進化與適應觀等生命觀念，通過闡述生物學家所進行的科學活動和生物學發展史，以及實驗探究的設計分析等活動發展了學生的科學思維和探究實踐的 質疑、理性包容的態度責任。
本單元從生機盎然的生活情景出發，導出精彩的形形色色的生物，用問題導出第二節生物學是探索生命的科學。再通過問題導向，和任務驅動學生探索響尾蛇是通過什么標記去追蹤中毒的獵物的，設計對照實驗活動，讓學生體驗探究實踐過程，并關注生物的生命，從而理解探究實踐的方法步驟和形成生物與環境關系的生命觀念，養成愛護動物和環境的生態觀，以及勇于探究實踐的核心素養。
（二）根據新課程標準和學生實際，設計單元學習目標與重點難點如下∶
單元學習目標：
1.描述生物的多樣性，區別生物與非生物并說出生物的特征，初步體會生物的多樣性和統一性。形成進化與適應觀、生態觀等生命觀念。（生命觀念）
2.簡單描述生物學家進行的科學活動及生物學發展的簡要歷程，認識生物學是研究生命的科學。在描述中所運用的分析、歸納、綜合方法利于發展學生的科學思維。（科學思維）
3.說出生物學研究的基本方法及實驗探究的一般步驟，初步建立探究實踐意識，發展科學探究能力，體驗發揚嚴謹求實、勇于質疑的科學態度。（探究實踐、態度責任）
重點、難點
重點：
1.描述生物多樣性，認識物種多樣性、生態系統多樣性和遺傳多樣性的內在聯系。
2.區別生物與非生物，舉例說明生命的基本特征。
3.收集生物學家工作的有關圖片，簡單描述生物學家進行的科學活動。
4.收集有關生物科學史上著名科學家的圖片和主要成就的資料，通過資料交流，簡單描述生物學發展的簡要歷程，能將教材中的科學家和他們的主要貢獻聯系起來。并說明生物學的研究對象和研究意義，認識生物學是研究生命的科學。
5.說出生物學研究的基本方法及實驗探究的一般步驟，初步建立探究實踐意識，發展科學探究能力。
6.嘗試設計“探究影響鼠婦分布的環境因素”探究活動，學會控制實驗條件、使用實驗數據建立一個表格如實記錄，樹立愛護實驗動物等態度責任。
難點：
1.描述生物多樣性，認識物種多樣性、生態系統多樣性和遺傳多樣性的內在聯系。
2.收集有關生物科學史上著名科學家的圖片和主要成就的資料，通過資料交流，簡單描述生物學發展的簡要歷程，能將教材中的科學家和他們的主要貢獻聯系起來。并說明生物學的研究對象和研究意義，認識生物學是研究生命的科學。
3.說出生物學研究的基本方法及實驗探究的一般步驟，初步建立探究實踐意識，發展科學探究能力。
4.嘗試設計“探究影響鼠婦分布的環境因素”探究活動，學會控制實驗條件、使用實驗數據建立一個表格如實記錄，樹立愛護實驗動物等態度責任。
三、單元（或主題）內容結構設計圖及說明：
本單元的第1課時主要認識生物，通過觀察圖片、交流課前收集的資料來形成探究實踐和發展科學思維的核心素養，并形成進化和適應觀的生命觀念。第2課時主要是通過交流課前材料分別展示生物學家不同的科學活動和不同階段不同生物學家根據不同的研究對象采取的不同方法，揭示了生物學的發展史長河中，生物研究方法的演變；生物技術的演變等生命觀念。第3課時通過分析和設計探究實驗發展科學思維和探究實踐能力。并讓學生關愛做實驗的動物，形成態度責任的核心素養。
課時安排：本單元安排3個課時。
四、單元教學評思路設計
為了實現2.1.1 根據生物之間的相似程度將生物劃分為界、門、綱、目、科、屬、種等分類等級；2.1.2 “種”是最基本的生物分類單位；3.1.1 水、溫度、空氣、光等是生物生存的環境條件；3.1.6 生物圈是包含多種類型生態系統的最大生態系統的學習目標，將圍繞以下核心問題展開，這幾個核心問題將通過3個教學任務來解決。同時，在學習評價中，將以課堂表現、成果展示、評價量規等多種形式促進學生學習及評估學生的學習效果，具體如下：

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