生物科学的学习过程教案
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第二节 生物科学的学习过程
引课：最近在我们周围出现的最为频繁的一个词应该就是甲流了，发现有异常情况应该及时上报，尤其是发烧的同学。同时，保持教室、寝室通风。除了做好预防工作之外，还有一种方法能够让你彻底不用担心感染，就是打疫苗。这些疫苗是怎么生产的呢？首先，科学家必须在实验室里分离出这些病菌，并搞清它们的致病原理；然后再根据病毒或者细菌的类型研制出相应的减毒活疫苗或者灭活疫苗。而这一系列的过程就是科学实验的过程，此过程中要遵循的科学方法及基本原则是什么？这一节课就带大家去感悟、体验学习生物科学的正确方法，并尝试像科学家一样地探索、实验。
1、 科学家不断实验：挑战“自然发生说”
首先我们先看一下科学是如何不断的实验挑战“自然发生说”的。
1. 自然发生说：认为生物体是从无生命物质中迅速而直接产生的，把生命说成是可以随时随地自然发生的。比如，腐草为荧，腐肉生蛆，蝉固朽木所化也。是关于生命起源的一种假说，除了自然发生说之外还有神创论，化学起源说等。
2. 请同学看雷迪的实验，回答下面的问题：
（1） 雷迪的实验考察了几个变量，他们是什么？
（2） 雷迪的实验是支持还是不支持自然发生论，得出了怎样的实验结论？
（3） 雷迪实验成功的关键是什么？
总结：雷迪实验的科学之处有二，一是设计了对照，二是实验中只有一个变量。对照和变量问题都是设计实验所要遵循的基本原则，这里就跟大家介绍一些实验应该遵循基本原则。
（1） 单一变量原则
变量：是指实验中可以被控制的特定因素或条件。
自变量：也称实验变量，指实验中实验者具体控制，操纵的因素或条件。
因变量：也称反应变量，随自变量的变化而变化的变量。
无关变量：也称控制变量，指实验中除自变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。
在科学实验要遵循单一变量的原则，不论实验中有几个变量都应做到一个实验变量只观测一个反应的变量。一次只考察一个变量，尽可能避免一些无关变量的干扰。该原则可以使实验中的复杂关系简单化，使结果更准确。
（2） 对照原则
对照是中学实验设计中最常用的原则，通过设计对照实验，既可以排除无关变量的干扰，又可以增加实验结果的可信度和说服力。对照实验包括实验组和对照组。实验组是接受自变量处理的对象。对照组通常不接受自变量的处理。常用的对照类型有一下几种：
空白对照：对照组不做任何处理，如雷迪没和苍蝇接触的肉属空白对照。
互相对照：利用几个实验组互相对照，不另设对照组。（斯巴兰扎尼实验）
自身对照：实验与对照在同一对象上进行。（如质壁分离实验）
条件对照：实验组一种处理，对照组另一种处理。
（3）平行重复原则
平行重复原则要求控制某种因素的变化强度，在相同的条件下重复实验，观察其对实验结果的影响程度。任何实验必须有足够的实验次数，才能避免结果的偶然性，使得出的结论科学准确。
（4）等量性原则
（5）科学性原则
实验原理要符合科学原理，实验材料要恰当，实验方法要科学严谨。
3. 请同学们看尼达姆的实验
（1） 尼达姆的实验得出什么结论？
（2） 尼达姆的实验严谨吗？哪些地方有漏洞？
（3） 实验可取的地方？（不仅用肉汤还用了植物种子和杏仁煮汤）
4. 大家都很聪明，都具备了科学家的思想，因为你们的想法和两个多世纪前的意大利科学家斯巴兰扎尼的想法是一样样的。请同学们看斯巴兰扎尼的实验。
（1） 斯巴兰扎尼的实验考察了几个变量？分别是什么？（温度，是否完全密封）
（2） A组与B组结合，考察的是什么变量？可得什么结论？
在塞软木塞的条件下考察加热时间的影响。在没有完全密封的情况下，与加热时间无关，都被污染
（3） A、C组结合，考察的是什么变量？可得什么结论？
加热时间相同的情况下，考察是否完全密封的影响，在加热两分钟的情况下，与是否密封无关，都污染。
（4） B、D组结合，考察的是什么变量？可得什么结论？
在加热一小时的情况下，密封的没有被污染
（5） C、D组结合，考察的是什么变量？可得什么结论？
都密封的情况下，污染情况受加热时间的影响。加热时间长不会被污染。
（6） 如果斯巴兰扎尼只做A、D组合或者B、C组合能说明问题吗？
（7） 所有的这些组合，即斯巴兰扎尼的实验说明了什么问题？
是否污染受密封条件及加热时间（原有微生物有没有完全杀死）两因素的影响。
5. 同学们和斯巴兰扎尼一样有了科学家的思想，但这并不能决定你就有了科学家的素质，除了要思想上的亮点之外，还要了解科学的实验方法，不然只有一点思想上的萌芽，没有科学的实验验证也不能得出正确的结论。那么科学的实验包括哪些步骤呢？生物科学的一般实验程序是什么呢？
通过观察提出问题-----提出假设-----设计并完成实验-----分析数据得出结论
6. 斯巴兰扎尼的实验虽然很成功得出了微生物不能自然发生，但还有不足的地方，有人认为他的烧瓶中缺乏足够的空气，因而不能否定自然发生说。雷迪的实验也只是说自然发生未被证实，而没有完全否定。但是有一个很牛的，可以说基本上我们每个在坐人都和他有点关系的人巴斯德他又做了两个实验彻底的否定了自然发生说。为什么说每个人都和他有关系呢，大家都喝过盒装的牛奶吧，牛奶的消毒就是用他发明的消毒法---巴氏消毒法。手术消毒也是因为他而最先提出来的。请同学们巴斯德的实验。
实验一，利用高山上的无菌空气
实验二，设计巧妙的鹅颈瓶。使尘埃沉积在曲颈部而不致进入瓶中，瓶子虽未密封也能保持无菌。
实验的结论：微生物不是从营养液中自然发生的，而是来自空气。
二、像科学家一样的实验：科学实验
科学研究过程中会不断发现问题，问题的解决离不开我们对问题的探究，离不开实验设计。只有学会用科学的方法进行探究，进行实验，我们才会透过生命现象看本质，了解生命的奥妙。
科学探究的大体过程如下：
观察-----通过观察提出问题-----作出假设-----设计实或者探究的方案验-----按照方案进行探究或者实验-----收集，分析数据或结果-----得出结论。
结合雷迪和斯巴兰扎尼的实验分析：
雷迪：提出问题：蛆从哪里来
作出假设：苍蝇与腐肉接触是生蛆的原因
实验探究
得出结论：地球上所有的生物都来自生殖
斯巴兰扎尼：提出问题：尼达姆在实验时对肉汤加热的时间是否足够长，微生物可能通过软木塞进入瓶内。
作出假设：如果对盛有肉汤的密封烧瓶加热煮沸时间足够长，则能杀死全部微生物。放置一段时间后，肉汤也不会被污染。
得出结论：生命不能自然发生
1. 请同学看书上“观察”
（1） 观察的定义：用一种或多种感官去收集有关的信息
（2） 分类：直接观察；间接观察（使用辅助仪器）
（3） 要求：真实，准确。内容如实，重点，明确地记录在笔记本上
2. 请同学看“测量”
多次测量求平均值；正确使用测量工具；使用标准计量单位记录。
3. 请同学看“实验设计”
巧妙的设计实验是生物科学研究中检验预测正确性的最佳途径。
4. 收集和分析数据
寻找内在规律，通过实验报告的形式与他人交流。
5. 安全试验
理解并遵守
部分资料
完整实验包含的基本内容
1． 实验课题：实验名称
2． 实验原理
3． 实验目的
4． 材料用具
5． 实验操作方法及步骤
6． 观察、记录实验现象或实验数据
7． 现象分析与总结
疫苗是将病原微生物（如细菌、立克次氏体、病毒等）及其代谢产物，经过人工减毒、灭活或利用基因工程等方法制成的用于预防传染病的自动免疫制剂。疫苗保留了病原菌刺激动物体免疫系统的特性。当动物体接触到这种不具伤害力的病原菌后，免疫系统便会产生一定的保护物质，如免疫激素、活性生理物质、特殊抗体等；当动物再次接触到这种病原菌时，动物体的免疫系统便会依循其原有的记忆，制造更多的保护物质来阻止病原菌的伤害。
引课：最近在我们周围出现的最为频繁的一个词应该就是甲流了，发现有异常情况应该及时上报，尤其是发烧的同学。同时，保持教室、寝室通风。除了做好预防工作之外，还有一种方法能够让你彻底不用担心感染，就是打疫苗。这些疫苗是怎么生产的呢？首先，科学家必须在实验室里分离出这些病菌，并搞清它们的致病原理；然后再根据病毒或者细菌的类型研制出相应的减毒活疫苗或者灭活疫苗。而这一系列的过程就是科学实验的过程，此过程中要遵循的科学方法及基本原则是什么？这一节课就带大家去感悟、体验学习生物科学的正确方法，并尝试像科学家一样地探索、实验。
1、 科学家不断实验：挑战“自然发生说”
首先我们先看一下科学是如何不断的实验挑战“自然发生说”的。
1. 自然发生说：认为生物体是从无生命物质中迅速而直接产生的，把生命说成是可以随时随地自然发生的。比如，腐草为荧，腐肉生蛆，蝉固朽木所化也。是关于生命起源的一种假说，除了自然发生说之外还有神创论，化学起源说等。
2. 请同学看雷迪的实验，回答下面的问题：
（1） 雷迪的实验考察了几个变量，他们是什么？
（2） 雷迪的实验是支持还是不支持自然发生论，得出了怎样的实验结论？
（3） 雷迪实验成功的关键是什么？
总结：雷迪实验的科学之处有二，一是设计了对照，二是实验中只有一个变量。对照和变量问题都是设计实验所要遵循的基本原则，这里就跟大家介绍一些实验应该遵循基本原则。
（1） 单一变量原则
变量：是指实验中可以被控制的特定因素或条件。
自变量：也称实验变量，指实验中实验者具体控制，操纵的因素或条件。
因变量：也称反应变量，随自变量的变化而变化的变量。
无关变量：也称控制变量，指实验中除自变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。
在科学实验要遵循单一变量的原则，不论实验中有几个变量都应做到一个实验变量只观测一个反应的变量。一次只考察一个变量，尽可能避免一些无关变量的干扰。该原则可以使实验中的复杂关系简单化，使结果更准确。
（2） 对照原则
对照是中学实验设计中最常用的原则，通过设计对照实验，既可以排除无关变量的干扰，又可以增加实验结果的可信度和说服力。对照实验包括实验组和对照组。实验组是接受自变量处理的对象。对照组通常不接受自变量的处理。常用的对照类型有一下几种：
空白对照：对照组不做任何处理，如雷迪没和苍蝇接触的肉属空白对照。
互相对照：利用几个实验组互相对照，不另设对照组。（斯巴兰扎尼实验）
自身对照：实验与对照在同一对象上进行。（如质壁分离实验）
条件对照：实验组一种处理，对照组另一种处理。
（3）平行重复原则
平行重复原则要求控制某种因素的变化强度，在相同的条件下重复实验，观察其对实验结果的影响程度。任何实验必须有足够的实验次数，才能避免结果的偶然性，使得出的结论科学准确。
（4）等量性原则
（5）科学性原则
实验原理要符合科学原理，实验材料要恰当，实验方法要科学严谨。
3. 请同学们看尼达姆的实验
（1） 尼达姆的实验得出什么结论？
（2） 尼达姆的实验严谨吗？哪些地方有漏洞？
（3） 实验可取的地方？（不仅用肉汤还用了植物种子和杏仁煮汤）
4. 大家都很聪明，都具备了科学家的思想，因为你们的想法和两个多世纪前的意大利科学家斯巴兰扎尼的想法是一样样的。请同学们看斯巴兰扎尼的实验。
（1） 斯巴兰扎尼的实验考察了几个变量？分别是什么？（温度，是否完全密封）
（2） A组与B组结合，考察的是什么变量？可得什么结论？
在塞软木塞的条件下考察加热时间的影响。在没有完全密封的情况下，与加热时间无关，都被污染
（3） A、C组结合，考察的是什么变量？可得什么结论？
加热时间相同的情况下，考察是否完全密封的影响，在加热两分钟的情况下，与是否密封无关，都污染。
（4） B、D组结合，考察的是什么变量？可得什么结论？
在加热一小时的情况下，密封的没有被污染
（5） C、D组结合，考察的是什么变量？可得什么结论？
都密封的情况下，污染情况受加热时间的影响。加热时间长不会被污染。
（6） 如果斯巴兰扎尼只做A、D组合或者B、C组合能说明问题吗？
（7） 所有的这些组合，即斯巴兰扎尼的实验说明了什么问题？
是否污染受密封条件及加热时间（原有微生物有没有完全杀死）两因素的影响。
5. 同学们和斯巴兰扎尼一样有了科学家的思想，但这并不能决定你就有了科学家的素质，除了要思想上的亮点之外，还要了解科学的实验方法，不然只有一点思想上的萌芽，没有科学的实验验证也不能得出正确的结论。那么科学的实验包括哪些步骤呢？生物科学的一般实验程序是什么呢？
通过观察提出问题-----提出假设-----设计并完成实验-----分析数据得出结论
6. 斯巴兰扎尼的实验虽然很成功得出了微生物不能自然发生，但还有不足的地方，有人认为他的烧瓶中缺乏足够的空气，因而不能否定自然发生说。雷迪的实验也只是说自然发生未被证实，而没有完全否定。但是有一个很牛的，可以说基本上我们每个在坐人都和他有点关系的人巴斯德他又做了两个实验彻底的否定了自然发生说。为什么说每个人都和他有关系呢，大家都喝过盒装的牛奶吧，牛奶的消毒就是用他发明的消毒法---巴氏消毒法。手术消毒也是因为他而最先提出来的。请同学们巴斯德的实验。
实验一，利用高山上的无菌空气
实验二，设计巧妙的鹅颈瓶。使尘埃沉积在曲颈部而不致进入瓶中，瓶子虽未密封也能保持无菌。
实验的结论：微生物不是从营养液中自然发生的，而是来自空气。
二、像科学家一样的实验：科学实验
科学研究过程中会不断发现问题，问题的解决离不开我们对问题的探究，离不开实验设计。只有学会用科学的方法进行探究，进行实验，我们才会透过生命现象看本质，了解生命的奥妙。
科学探究的大体过程如下：
观察-----通过观察提出问题-----作出假设-----设计实或者探究的方案验-----按照方案进行探究或者实验-----收集，分析数据或结果-----得出结论。
结合雷迪和斯巴兰扎尼的实验分析：
雷迪：提出问题：蛆从哪里来
作出假设：苍蝇与腐肉接触是生蛆的原因
实验探究
得出结论：地球上所有的生物都来自生殖
斯巴兰扎尼：提出问题：尼达姆在实验时对肉汤加热的时间是否足够长，微生物可能通过软木塞进入瓶内。
作出假设：如果对盛有肉汤的密封烧瓶加热煮沸时间足够长，则能杀死全部微生物。放置一段时间后，肉汤也不会被污染。
得出结论：生命不能自然发生
1. 请同学看书上“观察”
（1） 观察的定义：用一种或多种感官去收集有关的信息
（2） 分类：直接观察；间接观察（使用辅助仪器）
（3） 要求：真实，准确。内容如实，重点，明确地记录在笔记本上
2. 请同学看“测量”
多次测量求平均值；正确使用测量工具；使用标准计量单位记录。
3. 请同学看“实验设计”
巧妙的设计实验是生物科学研究中检验预测正确性的最佳途径。
4. 收集和分析数据
寻找内在规律，通过实验报告的形式与他人交流。
5. 安全试验
理解并遵守
部分资料
完整实验包含的基本内容
1． 实验课题：实验名称
2． 实验原理
3． 实验目的
4． 材料用具
5． 实验操作方法及步骤
6． 观察、记录实验现象或实验数据
7． 现象分析与总结
疫苗是将病原微生物（如细菌、立克次氏体、病毒等）及其代谢产物，经过人工减毒、灭活或利用基因工程等方法制成的用于预防传染病的自动免疫制剂。疫苗保留了病原菌刺激动物体免疫系统的特性。当动物体接触到这种不具伤害力的病原菌后，免疫系统便会产生一定的保护物质，如免疫激素、活性生理物质、特殊抗体等；当动物再次接触到这种病原菌时，动物体的免疫系统便会依循其原有的记忆，制造更多的保护物质来阻止病原菌的伤害。