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第3节 生物学研究的基本方法 教学设计
课题名称 3.1.1 水、温度、空气、光等是生物生存的环境条件 生物研究的基本方法 单位 XX中学 执教者 XXX
解读课标 本节是2022年版的义务教育生物学课程标准中的课程内容三《生物与环境》中的大概念5《概念3 生物与环境相互依赖、相互影响，形成多种多样的生态系统》里的重要概念《3.1 生态系统中的生物与非生物环境相互作用，实现了物质循环和能量流动》当中的次位概念《3.1.1 水、温度、空气、光等是生物生存的环境条件》，课程标准提出，要针对学生的年龄特点创设情境，引导学生能够从生物学现象中发现和提出问题、收集和分析证据、得出结论。综合运用生物学和其他学科的知识、方法与实验操作技能，采用探究实验等活动形式，引导学生将零散的事实性知识归纳，最终形成科学概念。
解读学生 1.前面两节课学生通过合作探究方法认识了生物和生物学，如何研究生物学，生物学家是怎么进行实践的，同学们充满了好奇。 2.学生具备一定的观察能力，应在学生观察的基础上，引导学生思考、讨论，进行归纳实验的方法步骤。 3.学生有一定分析和解决问题的能力以及小组合作能力，应让学生尝试设计“探究影响鼠妇分布的环境因素”的探究实验。
解读教材 教材分析 本课时选自北师大最新版七年级册生物学第一单元《探索生命奥秘》第1章《认识生物和生物学》第3节《生物学研究的基本方法》，属于概念《3.1 生态系统中的生物与非生物环境相互作用，实现了物质循环和能量流动》当中的次位概念《3.1.1 水、温度、空气、光等是生物生存的环境条件》里的内容。本节课要重点解决“如何研究生物学”的问题。教材提供“响尾蛇追踪猎物”实验的相关材料，让学生分析，归纳出探究实验的方法步骤，学习案例后，让学生设计“探究影响鼠妇分布的环境因素”实验，力图让学生在真实实验中，体验和经历探究实验法研究的过程和方法。
教学目标 1、通过分析“响尾蛇追踪猎物”实验过程，归纳出探究实验的方法步骤，发展科学思维。 2、会设计“探究影响鼠妇分布的环境因素”实验，发展探究实践核心素养。 3、关爱实验生物对象形成态度责任核心素养。
教学重点 探究实验的一般流程。
教学难点 设计“探究影响鼠妇分布的环境因素”实验。
解读方法 教学方法 情境教学法、任务驱动法、直观教学法
学习方法 自主学习法、合作探究法、观察法、讨论法
教学手段 多媒体教学、八桂教学通平台、希沃白板5
教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图
问题导入 【播放响尾蛇捕食老鼠的视频】 师：通过前面的学习，同学们已经认识了生物和生物学，知道了生物学对人类生活影响之大，那么如何研究生物学呢？今天我们就一起来体验一下科学家研究生物学的过程，在上新课之前，先来观看一段视频，看完视频相信你们会想更深入的去了解最后的真相。 认真观看响尾蛇捕食老鼠的视频 通过视频，为学生创设一个探究情景，激发学习兴趣，导出本节课的学习内容。
任务驱动 解决问题 【学习任务一】如何研究生物学——分析响尾蛇追踪老鼠案例 师：好，视频就播放到这里，同学们看到响尾蛇这个捕食情景，有没有产生什么疑惑？ 生：我看到响尾蛇捕捉到老鼠后并没有马上吃掉它，而是又把它放走了，我很好奇，它最后能不能再次追踪到它，又是靠什么去追踪的？ 通过观看视频，学会提出问题
师：嗯，是的，这确实是很让人不解，这就是同学们通过现象，产生的问题，那能不能把这个问题完善一下？ 生：响尾蛇是通过什么来追踪老鼠？
师：很好，根据现象提出一个问题，这也是科学家要探究的问题，那下来科学家又怎么进一步去发现和验证呢？请同学们自主阅读教材P20-22的内容，独立思考后，小组讨论以下几个问题：①实验中两只死老鼠的唯一区别是什么 ②为什么要设计一只没有被响尾蛇袭击的死老鼠 ③实验法研究一般包括哪几个步骤 讨论完成后，选一个问题回答。 自主阅读教材P20-22的内容，独立思考后，小组讨论代表发言 生1：实验中两只死老鼠的唯一是：一只被蛇咬过，另一只没有被咬过。被咬过的有蛇的毒液。 生2：这样有对比，更有说服力。 生3：实验的方法步骤包含以下几个：发现并提出问题、收集与问题相关的资料、提出假设、设计实验方案、实施实验并记录、分析实验现象、得出结论。 通过自主阅读，小组讨论，得出实验法的基本程序，发展科学思维。
师：几个小组的发言都非常好，这个响尾蛇追踪老鼠的实验，有两组，这两组实验只允许有一个不同的条件，其余的条件都相同，这样得出结论的原因就比较明确，象这样的实验我们把它称为“对照实验”，这个唯一不同的条件就是实验变量，那你们能找到这个实验中的实验变量吗？ 学生听，思考，回答 生1：有没有被咬过是实验变量。 生2：我认为实验变量是：毒液。有没有被咬过是处理的手段。 通过响尾蛇追踪老鼠的实验分析，引导学生探索“对照实验”设计需要注意的事项。
师：两位同学都点出了不同的地方，老师觉得第2个同学的表达更加合理一些，那你们认为要遵循什么样的原则，才能称为对照实验呢？ 生：应该至少要设置有两组，另外要保证只有一个实验变量。
师1：XX同学分析归纳得非常不错，在设计对照实验时，最关键的是要学会控制变量，要遵循实验变量的单一性原则。在两组装置里，经过处理的偏离常态组是实验组；没有处理的常态组是对照组。若只做一次实验，所得出结论可能不准确，我们怎么做，才能让误差更小些？ 师2：对的，这就叫重复实验，对于一些实验来说，它是有数据可量化的，多次实验有多个数据，可以取平均值，那样可以减小误差。为了避免偶然因素，实验对象数量不要太少。 生：我认为如果只做一次，结论不一定准确，为了让结论更准确，可以进行多次实验。
师：那如果结论跟假设不一致怎么办呢？能改结论吗？ 生：如果结论跟假设不一致，不能改结论，要实事求是，但是可以改假设，然后再重新实验。
任务驱动 解决问题 【学习任务二】如何研究生物学——设计探究影响鼠妇分布的环境因素 师：同学们通过对响尾蛇追踪老鼠实验的分析，体验了探究的过程，也知道了实验法的基本程序和设计应注意的事项，为了检验同学们的学习成果，我们将按小组来实践。首先，请汇报课前老师布置捕捉鼠妇的任务（让每人在生活的小区或校园中寻找并捕捉10只鼠妇。)完成情况，你在捕捉鼠妇时﹐发现鼠妇生活在什么环境中 生1：我在石块下发现。 生2：我在花盆下发现。 生3：我在堆积很久的杂物下发现。 生4：我在堆了很久的草堆下发现。 …… 通过课前捕捉鼠妇活动，让学生自己发现问题，自己确定探究主题，培养探究实践能力
师：那你们觉得这些环境最利于鼠妇生活的是什么环境因素呢 然后确定这个因素为探究实验的条件。每个小组选一个探究主题，现在就选第一小组来打个样，你们说说看，你们要探究什么环境因素对鼠妇分布的影响？ 第1小组组长：我们觉得都是在比较暗的地方才能找到鼠妇，我们可以探究光对鼠妇分布的影响。
师：非常好，那么其他小组的同学呢？你们觉得影响鼠妇分布的还有什么因素？ 其他组代表：湿度吧，鼠妇在的土壤都是比较潮湿的。我们可以探究湿度对鼠妇分布的影响。
师：非常好，其他组也需要确定一个探究主题，然后按实验法的基本程序进行设计实验，要求：①有探究主题②提出问题，要用问句③假设，要用陈述句④设计方案，可以用简图画，配简单文字。⑤实施实验作记录，要有记录方式，比如表格或者是曲线，柱状等。⑥组内分析现象，写出结论。（把设计方案要求，展示在屏幕上），开始分组活动。 学生按小组讨论，按要求设计 设计要求明确，让学生有方向进行合作探究，养成严谨的科学态度
老师巡堂指导学生 （10分钟后） 师1：我发现有个别小组大概已经设计出来了，我们一起来看一下，请这小组的代表上来展示，其他小组先听，帮他们想想，还有什么需要完善的。 师2：非常好，同学们的实验方案设计基本上完成，希望课后大家要继续去完成这个实验，来验证结论跟假设是否一致。 先完成的某一小组投屏展示，说明。 其他组发现问题提出。 通过展示样本，直观教学，让学生在互动中，完善各自的方案。
课堂总结 老师和学生通过思维导图共同总结 落实教学目标，发展学生探究实践的能力。
练习巩固 展示【数字教材】的内嵌资源完成教材中的练习； 使用【数字课件】的习题库添加练习。 做练习 对所学知识进行巩固。
拓展延伸 小组完成本小组设计的探究实验方案 通过实践，巩固学生对实验法的基本程序的理解 引导学生课后动手形成探究实践的核心素养。
学习评价 项目细则分值自我评价小组评价综合评价 【学习任务】如何研究生物学——分析响尾蛇追踪老鼠案例 能说出实验法的基本程序10能把实验案例中科学家的每个活动环节对应到实验法的基本程序的各个步骤，如：提出问题——响尾蛇如何追踪老鼠？ 20能说出实验案例中的实验变量10 【学习任务】如何研究生物学——设计探究影响鼠妇分布的环境因素能说出设计对照实验遵循的原则10能根据个人发现鼠妇的环境来提出问题10能对以上的问题作出假设10能参与小组实验方案设计和实施20能如实地记录实验结果，表达交流10总分100
板书设计 第3节 生物学研究的基本方法 实验法的基本程序 发现并提出问题、收集与问题相关的资料、提出假设、设计实验方案、实施实验并记录、分析实验现象、得出结论 对照实验 1.遵循单一变量原则 2.至少有两个实验装置： 实验组（经过处理的、偏离常态组） 对照组（不经过处理的、常态组） 3.重复实验：减小误差 4.数量不能太少：避免偶然性
教学效果 1.通过分析响尾蛇追踪老鼠的实验，学生自主探索实验法的基本程序。 2.通过设计“探究影响鼠妇的分布的环境因素”实验，加深了对实验法基本程序的理解，也让学生更深刻地体验到设计对照实验时需要注意的问题。发展了学生的探究实践能力。 3.实验完后，让学生把鼠妇放回大自然，形成关爱生命的生命观念。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)北师大版七年级上册大单元设计案例
第一单元：探索生命的奥秘（自然单元）
作者：黄惠荣
一、单元（或主题）教学设计说明：
本单元对应《义务教育生物学课程标准（2022年版）》学习主题二“生物的多样性”，需要帮助学生形成重要概念2.1“对生物进行科学分类需要以生物的特征为依据”，另外还涉及到学习主题三“生物与环境”。本单元是全书的开篇，单元前言的生物圈牵引出了很多问题，而这些问题就在本单元的三节内容中一一让同学们展开有趣的探索，通过让学生描述生物的多样性，区别生物与非生物并说出生物的特征，初步体会生物的多样性和统一性，帮助学生形成生命观念，更好地从生物学视角，认识生物的生命特征、生命活动的过程和规律、生物与环境关系等。再让学生简单描述生物学家进行的科学活动及生物学发展的简要历程，认识生物学是研究生命的科学。在这过程中，所运用的分析，归纳，综合等方法，很好地发展了学生的科学思维。在第三节中让学生说出生物学研究的基本方法及实验探究的一般步骤，初步建立探究实践意识，发展科学探究能力。
本单元教学设计中，充分体现以学生为主体的课堂模式，寻求贴合学生生活的情境，如展示各种丰富的图片、视频，引导学生再举生活中常见的生物或所知道的珍稀物种。设计符合学生的实践活动，如尝试收集我国濒危或灭绝的生物资料，制作生命档案册等活动，通过小组分析响尾蛇实验及尝试设计对照实验等多种途径，有效培养学生探究实践的核心素养。
二、单元（或主题）学习目标与重点、难点：
（一）课程标准的相关要求∶
大概念 重要概念 次位概念
概念2 生物可以分为不同的类群，保护生物的多样性具有重要意义 2.1 对生物进行科学分类需要以生物的特征为依据 2.1.1 根据生物之间的相似程度将生物划分为界、门、纲、目、科、属、种等分类等级 2.1.2 “种”是最基本的生物分类单位
概念3 生物与环境相互依赖、相互影响，形成多种多样的生态系统 3.1 生态系统中的生物与非生物环境相互作用，实现了物质循环和能量流动 3.1.1 水、温度、空气、光等是生物生存的环境条件 3.1.6 生物圈是包含多种类型生态系统的最大生态系统
本单元属于学习主题二“生物的多样性”和主题三“生物与环境”的内容。通过本单元的学习，学生认识到生物圈有着生物生存所需要的阳光、空气、水等条件，是最大的生态系统，生物圈中有着形形色色的生物，体现了生物的多样性与统一性，初步形成生态观和进化与适应观等生命观念，通过阐述生物学家所进行的科学活动和生物学发展史，以及实验探究的设计分析等活动发展了学生的科学思维和探究实践的 质疑、理性包容的态度责任。
本单元从生机盎然的生活情景出发，导出精彩的形形色色的生物，用问题导出第二节生物学是探索生命的科学。再通过问题导向，和任务驱动学生探索响尾蛇是通过什么标记去追踪中毒的猎物的，设计对照实验活动，让学生体验探究实践过程，并关注生物的生命，从而理解探究实践的方法步骤和形成生物与环境关系的生命观念，养成爱护动物和环境的生态观，以及勇于探究实践的核心素养。
（二）根据新课程标准和学生实际，设计单元学习目标与重点难点如下∶
单元学习目标：
1.描述生物的多样性，区别生物与非生物并说出生物的特征，初步体会生物的多样性和统一性。形成进化与适应观、生态观等生命观念。（生命观念）
2.简单描述生物学家进行的科学活动及生物学发展的简要历程，认识生物学是研究生命的科学。在描述中所运用的分析、归纳、综合方法利于发展学生的科学思维。（科学思维）
3.说出生物学研究的基本方法及实验探究的一般步骤，初步建立探究实践意识，发展科学探究能力，体验发扬严谨求实、勇于质疑的科学态度。（探究实践、态度责任）
重点、难点
重点：
1.描述生物多样性，认识物种多样性、生态系统多样性和遗传多样性的内在联系。
2.区别生物与非生物，举例说明生命的基本特征。
3.收集生物学家工作的有关图片，简单描述生物学家进行的科学活动。
4.收集有关生物科学史上著名科学家的图片和主要成就的资料，通过资料交流，简单描述生物学发展的简要历程，能将教材中的科学家和他们的主要贡献联系起来。并说明生物学的研究对象和研究意义，认识生物学是研究生命的科学。
5.说出生物学研究的基本方法及实验探究的一般步骤，初步建立探究实践意识，发展科学探究能力。
6.尝试设计“探究影响鼠妇分布的环境因素”探究活动，学会控制实验条件、使用实验数据建立一个表格如实记录，树立爱护实验动物等态度责任。
难点：
1.描述生物多样性，认识物种多样性、生态系统多样性和遗传多样性的内在联系。
2.收集有关生物科学史上著名科学家的图片和主要成就的资料，通过资料交流，简单描述生物学发展的简要历程，能将教材中的科学家和他们的主要贡献联系起来。并说明生物学的研究对象和研究意义，认识生物学是研究生命的科学。
3.说出生物学研究的基本方法及实验探究的一般步骤，初步建立探究实践意识，发展科学探究能力。
4.尝试设计“探究影响鼠妇分布的环境因素”探究活动，学会控制实验条件、使用实验数据建立一个表格如实记录，树立爱护实验动物等态度责任。
三、单元（或主题）内容结构设计图及说明：
本单元的第1课时主要认识生物，通过观察图片、交流课前收集的资料来形成探究实践和发展科学思维的核心素养，并形成进化和适应观的生命观念。第2课时主要是通过交流课前材料分别展示生物学家不同的科学活动和不同阶段不同生物学家根据不同的研究对象采取的不同方法，揭示了生物学的发展史长河中，生物研究方法的演变；生物技术的演变等生命观念。第3课时通过分析和设计探究实验发展科学思维和探究实践能力。并让学生关爱做实验的动物，形成态度责任的核心素养。
课时安排：本单元安排3个课时。
四、单元教学评思路设计
为了实现2.1.1 根据生物之间的相似程度将生物划分为界、门、纲、目、科、属、种等分类等级；2.1.2 “种”是最基本的生物分类单位；3.1.1 水、温度、空气、光等是生物生存的环境条件；3.1.6 生物圈是包含多种类型生态系统的最大生态系统的学习目标，将围绕以下核心问题展开，这几个核心问题将通过3个教学任务来解决。同时，在学习评价中，将以课堂表现、成果展示、评价量规等多种形式促进学生学习及评估学生的学习效果，具体如下：
