第三节 生物学的探究方法
一、学习目标
1.概述生物学的研究方法和科学探究的大致过程。
2.体验科学探究是人们获取科学知识、认识世界的重要途径之一。
二、重难点
1.概述科学探究的主要步骤。
2.学会运用科学探究的方法解决问题，设计简单的实验。
3.明确对照实验的重要性。
三、问题导学
探点一：关于巴斯德实验
仔细体会巴斯德关于“使肉汤变酸的微生物是来自空气还是来自肉汤本身”的科学探究的过程，思考：
（1）巴斯德的研究是为了解决：使肉汤腐败的微生物是来自 还是从空气进入的。他根据提出的问题和先期的研究，作出科学假设是：肉汤腐败是由微生物引起的，这些微生物来自于 。
（2）在巴斯德实验中，曲颈瓶的设计妙在：空气可以进入，但空气中的 不能进入。
（3）在巴斯德实验中，设置A瓶的作用是进行对照
（4）根据研究结果,巴斯德可以得的结论是：使肉汤腐败的微生物来自空气，而不是来自肉汤本身。
探点二：探究的基本过程
巴斯德证明自己假设的过程,就是一个科学探究的过程,由此可总结出（小组讨论解决）:
（1）科学探究可分为哪 、 、 、 、
、 六个过程。
（2）体会每个过程的意义：能够提出有研究价值的问题，并作出符合科学事实的 ，是探究成功的前提。制定出恰当的科学探究计划，则是探究成功的 。探究计划包括 和 ，以及所需要的材料、用具等。
（3）通过巴斯德的实验，你认为科学探究过程中，作出的假设一定会与实验结论一致吗？如果不一致，应该如何处理？（不一定，如果不一致，尊重实验结论。应大胆修正实验假设。）
探点三：探究的常用方法
小组共同搜集资料，总结探究方法。
1.可供生物学探究采用的方法很多，如 、 、测量法、 等。在实际工作中，往往多种探究方法并用。
2.在课本上标明观察法、实验法、测量法、调查法，并注意区分。
第三节 生物学的探究方法
【教学目标】
1.分析和讨论“巴斯德实验”过程，概述科学探究的大致过程和研究方法。
明确“控制实验变量，设计对照实验”是实验成功的关键。
2.能从观察的现象中发现问题，设计实验，并逐步养成独立学习的习惯。
3.了解科学家的工作方法和思维方法，体会科学家严谨求实的科学态度和锲而不舍、勇于探索的科学精神。
【重难点】
1.概述科学探究的大致过程和研究方法。
2.能自主发现问题，设计一些简单实验。
【教学准备】
多媒体课件；巴斯德实验的教学录像片断；巴斯德的生平录像片断；学生每小组一碗已经变酸的肉汤 、部分豌豆种子等。
【教学过程】
一、创设情境、导入新课
1.屏幕出示在医院里，一医生正在询问一名全身过敏的学生的最近几天的饮食。创设问题情境：全身过敏的原因是什么呢？
2.学生畅所欲言，发表各自的高见：可能是吃鱼的原因，可能是吃蟹子的缘故……从生活中的事例引导学生根据生活经验进行猜想，这是解决问题的前提。
3.教师进一步启发学生：如何验证你的猜想呢？引导学生集思广益寻求解决问题的方法。对于学生的方法进行积极的评价，并追问：试着回忆一下其中有哪些十分重要的环节？
4.学生的回答可能不够严谨，教师要多鼓励。科学探究的方法能使我们有效地解决日常生活中的问题，也一定能帮我们解决生物学上的疑难问题；那么科学家是怎样进行探究的？从而引入课题。
二、自主学习，过程显现
（一）发现并提出问题
1.实物感知：以小组为单位分发小碗肉汤，请学生用各种感官来辨认肉汤或者观察肉汤后，用语言描述它的特征。
2.问题筛选：提倡学生就肉汤的特征提出问题，并确认其中较有研究价值的。说出筛选问题的理由。在这一环节中，体现了问题源于对生活细致的观察与思考，引导学生以后对生活的关注。
假设的确定
（二）作出假设
让学生分组，并鼓励学生对自己提出的问题所导致的结果做出大胆的猜测，并且可以在多种设想的结果中，选择一种设计。如肉汤变酸是空气中的物质落在肉汤上形成的等。
（三）制定计划
1.方案设计的优劣往往决定着研究的方向和问题能否解决，因此实验中应提醒学生注意以下方面：
（1）实验中用到了什么原理？
（2）试验需要哪些材料和用具？写出试验步骤。
（3）实验中可能出现什么问题？
（4）实验中遇到意外的事故如何处理？
（5）试验过程中小组人员的分工如何？
教师可以作为资源的提供者，提前在屏幕上打出很多实验仪器的实物照片，供学生选择。
2.用实物展示台交流各组的计划：就其中可操作性强、材料廉价等方面进行比较。
3.出示巴斯德实验的课件：告知学生在两个世纪前，人们遇到了同样的问题，被困惑了长达20年之久，是一位法国生物学家巴斯德为此做出了突出贡献；并播放影视片断，简单介绍巴斯德。
4.投影巴斯德实验的问题讨论：
（1）根据老师所出示的材料，以小组为单位说出巴斯德的研究是为了解决什么问题？
（2）他根据提出的问题和早期的研究，做出了什么样的科学假设？和你的假设有何不同之处？你和巴斯德相比，谁的问题更有研究价值？说出理由。
在学生讨论的过程中，能够针对自己的问题、假设与科学巨匠相比，若问题相近，可以让学生触摸到科学的真实，为以后更多的科学探究活动奠定良好的情感基础；若有不同，更能帮助学生寻找其中的原因，引导学生积极思维、大胆猜测，进而培养尊重事实、敢于怀疑、勇于反思的科学素质。
（四）实施计划
1.利用实物投影和课件的相互切换：让学生对照巴斯德的实验过程，找出自己在设计中有哪些可取之处？有哪些地方需要改进的地方？并在交流的过程中，教师不断地加入到学生的思维快乐中，对问题达成共识，对语言表达进行激励和评价，达到师生的共享和合作。
2.展示巴斯德实验中的两种烧瓶，出示问题：在巴斯德的实验中，设计的曲颈瓶妙在何处？
在这个过程中，学生不一定说出“变量”或者“对照”这些准确的词语，但他们的脑海中确实意识到了这个问题是实验成败的关键，所以他们的思维闸门猛然打开，顿悟中会出现不少的亮点：如，（1）针对问题：肉汤变酸是肉汤内的物质所为，设计的实验是两个直颈的烧瓶的处理是在肉汤煮沸后，一个密封瓶口，一个瓶口敞开，对比肉汤的变化。（2）针对问题：肉汤变酸是空气中的物质所为，便在巴斯德的曲颈瓶的精巧的构思中感受到了智慧的魅力，体会到发现的快乐。
3.设置递进问题，形成问题链条：在巴斯德的实验中，除了控制变量之外，还应注意哪些问题，才能保证结果的准确、可信？
学生可以借鉴生活经验，说出实验需要规范的实验操作程序、仔细观察、勤于记录、尊重实验现象等等，这种积极地参与，即创造出了一种学习的心理气氛，形成了富有个性的讨论空间。又对信息进行了积累和处理。利于引导学生进入下一个教学环节：对实验法和观察法的认识。
4.实验法、观察法的延伸
（1）屏幕出示教材中的“思考与练习”：没有观察就没有科学，科学发现在于仔细的观察中。以及孟德尔对豌豆种子的文字描述：要么是圆形或近似圆形的，表面即使不光滑，也只有浅浅的凹痕；要么是带有棱角的不规则形，而且表面有深深的皱褶。
（2）分发豌豆种子：让学生观察它的形态特点，尝试用自己的语言说明。
（3）点化“思维迷雾”：你认为科学家要得到一定量的证据，还可以通过什么途径获得？
通过学生自己与科学家的文字对比，体会语言准确的重要。再对照教材中相关链接中的定义，检查自己语言的到位程度。在此过程中，让学生体会到了生物探究采用的方法有很多，除了上述方法之外，还有测量法、调查法等等，殊途同归，科学的过程中没有一定之规，根据自己的大胆设想，符合科学的思维创新应该大力提倡，当然在其中也有“不着边际”的猜想类回答，初一的学生应该以鼓励为主要评价方式，给学生的思维“呼吸”的空间。
（五）得出结论
①细节分析：巴斯德的实验中，实验现象说明了什么问题？得出了什么结论？
②“思维障碍设置”：你能否设想一下，如果当时烧瓶中的肉汤在巴斯德打断曲颈瓶前都变酸了呢？巴斯德会如何处理以后的实验？
这些问题的提出，不在于学生的答案是否正确，而是让他们意识到实验现象、数据的处理与实验结论密切相关；探究过程往往不是一次就顺利完成的，需要反复探索，不断改进探究方法，才能证明自己假设是否成立，让学生自己感受到探究中不仅讲究方法，而且还要专注、细心和契而不舍。精神的东西只有学生体验和感悟才能起到教育的功效。
（六）表达交流
找出你在这节课中，从别人的身上得到的启示有哪些？让学生在其中意识到交流的重要。能从周围获取有用的信息，使思维更有灵性。
三、归纳总结，知识凝练
（一）引导小组合作交流，归纳科学探究的一般过程和研究生物学的基本方法。这是一个学生思维升华的阶段，充分利用群体的智慧，使学生的分析能力和综合能力得到进一步提升。让学生运用归纳、概括等方法对获取的信息进行整理加工，从而构建知识框架。
巴斯德证明自己假设的过程，就是一个科学探究的过程，回忆整个过程：
（1）生物学科学探究的一般过程大致包括哪几个步骤？
（2）爱因斯坦说过：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”想一想，科学探究成功的前提是什么？成功的关键是什么？
（3）整个过程中采用了哪些生物学研究方法？
（二）补充说明：无论是实验探究、调查探究还是资料分析探究等活动，大体上都包含提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论和表达交流等程序，只是侧重点和难点不尽相同。在今后的学习中我们再去逐一体会和感悟。
（三）学习知识的目的在于运用知识去解决生活中的实际问题，将知识与现实生活和实际紧密结合。问题设置如下：
（1）初一新生刚入学，学校将为每个学生建立健康档案（身高、体重、视力、有无家族遗传病等），请你想一想将用到哪些研究方法？
（2）请大家观看一段“青霉素是怎样被发现的？”影片，请分析这个过程符合科学探究的一般程序吗？从中你有什么启发？
（3）小明同学非常喜欢观察、思考生物现象。雨后的一天下午，他仔细的观察地上的蚯蚓，想到了一个问题：蚯蚓生活在地下的土中，它们到底喜欢明亮还是喜欢黑暗？你能根据小明的问题，提出自己的假设并设计一个探究活动吗？
1、小组合作，找出解决问题的方法，组内交流，达成共识。尤其对于（2）、（3）两题应进行充分的交流。让学生学会运用生物学研究的方法解决实际问题，培养学生的探究意识。
2、积极鼓励学生课下独立学习，按照科学探究的一般程序自己设计，自己动手，完成探究活动。
3、鼓励学生在学习和生活中要善于观察和发现问题。想一想，你还能提出哪些有价值的问题？
课堂小结：引导学生从知识、方法等方面谈自己本节课的收获，让学生在求知中体验，在体验中求知，从中感受到成功的乐趣。
【当堂检测】
1．科学探究的一般过程的排列顺序是( )
①发现问题并提出问题②作出假设③表达交流④制定计划⑤实施计划⑥得出结论
A．①②③④⑤⑥ B．①②④⑤⑥③
C．①②④③⑤⑥ D．①②④⑤③⑥
2．在探究“光对鼠妇生活影响”的实验中，将实验盒一边遮光，另一边不遮光，这是为了( )
A．提供一种无光的条件 B．便于观察
C．控制变量 D．设置一个对照实验
3．生物科学工作者利用_________、_________、_____________、_________等方法来研究生物科学，其中_________是现代生物学研究的重要方法。
4．探究的一般过程是从_________开始的。然后可以根据自己的_________和_________，_________尝试着对这一问题的答案作出_________。
【板书设计】
第三节 生物学的探究方法
科学探究的一般步骤：
1提出问题:要具有研究价值。
2作出假设：符合科学事实（前提）。
3制定计划：制定恰当的科学探究计划（关键）。
4实施计划：包括方法和步骤，以及所需材料和用具等。
5得出结论：要实事求是。
6表达交流：总结实验设计的不足与改善方法。
【教学反思】
本节课创设问题情境从学生的生活经验和知识背景出发，可以让学生感觉到所面临的问题是熟悉的，同时又是新奇的、富有挑战性的，从而使学生处于一种想知而未知、欲罢而不能的心理状态，引起强烈的求知欲望。例如：上课开始，创设与生活相关的问题情境：以学生全身过敏，过敏的原因是什么呢？从而引导学生作出猜测，并试图查出原因。在此过程中，即使学生对“科学探究”有了感性认识，又产生了强烈的学习动机和探索知识的情感。
科学知识教育是科学素质教育的有效载体，科学知识的积累、创造与发展都是一代代科学家艰辛探索的智慧结晶，其科学发现的过程就是最直观生动的素材。但是，在这节课的教学中，学生对科学探究，由于是第一次接触，所以课堂的推进是有挑战的。要想让学生系统而条理的运用多种研究方法，调动各种思维形式，使探究成为一种学习中的习惯。思维途径需要在以后的学习中，潜移默化的浸透和完善。
