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1、第二节 生物学的研究方法教材分析(一)教学分析:本节课以一个经典的实验统领全部内容,是新的课程标准中第一个一级主题“科学探究”在初一学生面前第一次较完整的显现。经典实验中蕴藏了科学的实验思想、巧妙的实验设计方法。在教学过程中应注意挖掘其中内涵,以经典实验为载体,培养学生科学的思维和能力,以求初步认知科学的方法。要让学生改变过去注重知识记忆的倾向,形成积极主动的学习态度,让学生利用探究的思路,学会寻求多种途径方法获取知识,养成科学的精神和能力,本节课起着“抛砖引玉”的作用。如何引导学生从日常生活、生产实际或者学习中发现与生物学相关的问题;如何让学生描述探究过程和结论;甚至如何设计对照实验等等,都
2、是备课过程中我们应该关注的。从学生喜欢的生活中的场景、情景入手选择与学生互动的内容是处理这节课首选方案。另外,还要有意对学生进行一种精神的熏陶,即科学是人类思考问题、解决问题的方法的活生生的探索过程,其中不仅能享受发现的乐趣、成功的喜悦;还要承受挫折的痛苦、失败的悲伤,要养成不屈不挠、敢于冒险、保持好奇、勇于创新的科学精神和科学态度。(二)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。2、明确“控制实验变量,设计对照实验”是实验成功的关键,并有兴趣参与课堂探究活动,愿与同伴合作。3、能从观察的现象中发现问题,设计一些简单实验。逐步养成独立学习的习惯。4、了解科学
3、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。(三)教学重点:巴斯德实验的分析与讨论;科学探究的一般过程。(四)教学难点:从巴斯德实验的过程中,概括出科学探究的大致过程;从已知科学知识与所发现问题的冲突中,筛选出有研究价值的问题。教学准备:多媒体课件;巴斯德实验的教学录象片断;巴斯德的生平录象片断;学生每小组一碗已经变酸的肉汤 、部分豌豆种子等。教学程序:一.问题感知,情景切入 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
4、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1.实物感知:一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
5、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。(二)假设的确定让学生分组,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.投影展示友情提示: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
6、的实物照片,供学生选择。材料当然一定要充足。 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,
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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。教学设计说明:这节课的核心内容是生物学的研究方法,但我们要让学生得到的不仅仅是简单化了的六个环节,因为在每一个环节中,都隐含着很多科学的思考与方法,整个的探究过程,隐含着情感、态度和价值观的培养和引领。下面就设计作一简要说明:一、通过探讨巴斯德实验,明晰科学探究的一般过程。并且在各个环节中注意了细节的处理。如问题的提出:注重了教材知识内容的衔接,并在设
15、计中引导学生关注生活本身,在观察中发现问题,并通过思考的过滤筛选出“价值问题”。培养了问题意识,强化了“问题源于生活”。使学生身在生物小课堂,心在生活大世界。让生活成为学生的教科书。二、通过分析曲颈瓶,突出科学实验设计中的原则。巴斯德的曲颈瓶体现着他精巧的构思和严谨的实验设计原则,那便是设计试验的关键是避免无关变量因素的干扰,在其中我注意了两条线索:一条是介绍试验的方法和设计,另一条是实验研究的过程,并用后者统领前者,形成如下的教学思路:巴斯德发现肉汤变酸为何变酸可能是微生物引起 肉汤装瓶、煮、【观察】 【发现问题】 【提出假设】 【设计、实施实验】直颈中变酸、曲颈瓶中不酸 打破曲颈瓶口,肉汤
16、接触空气,变酸【分析结果】 【设计实验】(对比试验)结果证明肉汤变酸是因为空气中微生物导致 【分析结果,得出结论】其中包含的对照原则,是我们以后教学中的难点问题,在这节课的处理中,只是让学生有了一些感性认识。三、通过介绍巴斯德,进行情感教育。巴斯德在逆境中奋斗,正是现在的学生中所缺少的挫折教育的最好素材,他以自己坚忍不拔的毅力对人类做出了巨大的贡献,让学生在其中受到精神鼓舞和教育。本节课的最后提出的“科学家应具备的素质”,不仅是这节课的回味,也是学生整个求学生涯中应该思考和完成的“作业”。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