资源简介

生命科学学科《探究某一因子改变对生态瓶的影响》教案
探究某一因子改变对生态瓶的影响（第1课时）
一、教材分析
本实验选自上海教育出版社初中《生命科学》第二册第五章“生态系统”，第3节“生态系统的稳定性”，是本册教材唯一要求达到C级水平的实验。本实验要求学生独立设计正确的实验方案，通过建立一个模拟生态系统，改变其中某一因子，提出假设，记录现象，解释实验原理，认识其对生态系统稳定性的影响。
在教材中，共分为“实验目的”、“实验内容”、“方法与技能”、“实验建议”以及“讨论”五个子栏目。特别是在“方法与技能”中介绍了如何进行实验设计，对实验设计的原则结合实例作了一个较为全面、完整的叙述，要求学生遵照实验设计的原则，自己进行正确的实验设计。
二、学情分析
通过教材前四章的学习，学生在学科意识上已经对生命科学有了初步的认识；但在学科知识上，学生更多地停留在诸如“生物的类群”这样较为具像的知识层面，在理解“影响生态系统稳定性的各种因素”这样抽象内容的过程中会遇到一定困难。另一方面，学生对于生命科学实验设计的主要原则和基本方法比较陌生，需要教师较多和较为细致的引导。
此外，初二学生乐于在集体中凸显个人价值，又极易被挫折感打击积极性。故而在实验课中，采取分组合作的实验模式，充分利用学生的心理特质，鼓励学生交流实验设计，营造自信大胆的课堂氛围，提高学生的专注度。
三、设计思路
本实验在设计和观察上有较高的要求，顺利完成实验设计并进行合理有效的实验观察、记录，最终得到有价值的结论，对大多数学生是一个挑战。故将1课时扩容为2课时，设置合适的认知梯度，为不同接受水平的学生营造皆有所得的活力课堂。在教学环节的安排上，主要遵循探究实验的一般步骤：提出问题——作出假设——设计实验方案——进行实验（观察记录）——结果分析——得出结论。第1课时主要包括前三个步骤，第2课时包括后三个步骤。
课前，教师制作“实验设计三原则”微课，供学生自学，并将微课截图作为本节课的情境引入，为实验方案设计时的实际应用奠定基础。首先通过“提出问题”这个环节，让学生明确本节课的实验目的。后将“作出假设”这一环节拆分成两部分：1.完成实验设计前对实验结果的初步预测。2.完成实验设计和生态瓶制作后对本组实验结果的具体预测。在“作出假设”的过程中给予学生足够的时间交流思考，提升学生的思维品质和容量。在“设计实验方案”环节，基本遵循“个人思考——组内完善——组间交流——确定实验方案”四个步骤，鼓励学生推敲细节，尝试批判性思考。利用工作单引导学生明确观察、记录的要求，略微弱化对观察、记录过程的细节指导，为第2课时预留试错空间。本节课利用小组合作学习的优势，鼓励学生体验生态瓶制作的完整过程，感受生命科学实验的严谨性和科学性。
四、教学目标
1. 经历实验方案设计的过程，学会并运用实验设计三项基本原则。
2. 分析影响生态系统稳定性的各种因素，通过小生态瓶的设计和制作，探究某一因子改变对生物生存的影响。
3. 通过设计制作生态瓶的过程，感受生命科学实验的严谨性和科学性，提高合作学习能力。
五、重点和难点
1. 教学重点
（1）实验方案的设计；
（2）分析影响生态系统稳定性的各种因素。
2. 教学难点
运用实验设计三原则科学合理地设计实验方案。
六、教学准备
1. 预实验；微课制作；教学课件制作；
2. 实验工作单设计；
3. 实验器材准备：金鱼藻、小锦鲤、池塘水、自来水（除氯）、广口瓶、烧杯、凡士林（护手霜）、保鲜膜、橡皮筋、粉笔、小黑板、实验因子贴纸、标签纸、吸铁石等
七、教学过程
【第1课时】
教学环节 教师行为 学生行为 教学说明
新课导入 展示《实验设计“三板斧”》微课截图。引导学生回顾课前微课。复习实验设计三原则：1.单因子试验原则2.对照性原则3.平行重复原则 回顾有关实验设计三原则的微课内容。在课本上划出实验设计三原则的相应内容。 通过课前微课《实验设计“三板斧”》介绍实验设计三原则，激发学生的好奇心，提高学生的学习兴趣及学习自觉性。要求学生复习实验设计三原则，为本节课的实际运用奠定基础。
明确目的提出假设 引导学生明确实验目的，观察不同类型生态瓶的图片，介绍什么是生态瓶。提出问题：1.如果让你选择一个实验因子，你会选择哪一个？2.为什么要选择这个因子？3.怎么改变这个因子？4.你预测有什么样的实验结果？ 仔细阅读实验目的，并观察不同类型小生态瓶的图片。明确实验目的；根据图片中的提示和问题，选择感兴趣的实验因子，回答问题并进行第一次实验假设。 通过图片提示及一系列追问，引导学生对实验目的进行思考，鼓励学生开展实验假设，发散思维，提高思维的广度和深度。
完成实验方案设计 展示实验对照组的参考图。指导学生观察对照组中的组成因子，板书本课中4个待选因子（光照、水质、金鱼藻、小锦鲤）。提出问题：1.这四个因子中，哪些属于生物因子，哪些属于非生物因子？2.你想在实验中改变哪一个因子？3.怎么改变这一个因子？把学生分成四人小组，布置任务：每小组选择一个因子进行实验方案设计，完成实验组生态瓶设计图。利用工作单，完成实验方案设计，初步完成实验观察设计。 观察参考图，明确四个待选因子。思考问题，根据实际情况回答问题，在问答过程中体会实验设计的主要原则。以小组为单位，每小组选择一个变量，合作讨论完成初步方案设计，并将实验组设计图画在小黑板上。初步完成工作单中的“实验观察设计”，预设观察频率，观察及记录的内容。 缩小实验设计范围，提高课堂效率。根据上一个环节中学生独立完成的实验假设和初步构思，通过小组讨论发现问题，进行第一次组内完善，体现合作学习的优势。利用工作单，引导学生明确观察记录的要求，初步完成实验观察、记录的设计，为第2课时实验观察的试错预留空间。
实验方案交流展示 组织学生交流展示，在聆听学生交流的过程中发现问题，并提出问题，与学生共同讨论改进意见。要求学生仔细听取其他小组的实验设计方案，寻找本组存在的问题并改进。 分组交流实验设计方案。仔细倾听并寻找本组试验方案存在的问题。思考并讨论教师提出的问题，尝试解决问题。 通过组间交流学习，寻找其他组的实验设计出现的问题，尝试批判性思考。根据其他组出现的问题，寻找自己组实验方案的不足之处，完成第二次组内方案的完善。
进行实验（生态瓶制作） 教师展示已经完成的对照组生态瓶，师生共同讨论，完善实验细节。强调实验要点及注意事项：1.生态瓶瓶口密封的材料及方法。2.生态瓶标签填写的内容及粘贴的位置。组织学生实验：各小组根据实验方案，领取相关实验材料，制作实验组生态瓶。巡视并答疑。 仔细观察对照组生态瓶，根据观察结果提出或解决问题，完善并改进实验细节，明确实验要点。各小组领取相应实验材料，小组合作制作实验组的生态瓶。 通过解决课堂中生成的问题，对实验方案设计中未提及的几个重要细节问题进行补充强调。根据完善后的方案，选择相应的材料，小组合作制作实验组生态瓶，体验生态瓶制作的完整过程。（对照组生态瓶由教师负责制作完成，每个小组只需制作1个实验组生态瓶。）
课堂小结 1.请学生复述实验设计三原则。2.请学生预测实验结果，并说明理由。 复述实验设计三原则。分享个人的实验预测和原因。 首尾呼应，检验学生的学习成果。在完成生态瓶制作后，对实验结果进行预测，并对该因子改变时影响生态瓶稳定性的原因思考。
布置课后任务 布置观察任务：1.实验期为1周 2.每日至少1次观察（中午12:00~12:30） 和1次记录（带好实验工作单）。 明确每天的实验观察和记录任务。 明确实验观察任务，为第2课时奠定基础。
七、板书设计
探究某一因子改变对生态瓶的影响
一、实验设计三原则
1.单因子试验原则
2.对照性原则
3.平行重复原则
二、实验方案设计表
因子组别 小锦鲤（条） 金鱼藻（根） 水质（池塘水/自来水） 光照（有/无）
对照组 1 1 池塘水 有
实验组1
实验组2
实验组3
实验组4
附件一：
《探究某一因子改变对生态瓶的影响》实验工作单
1、 实验目的
通过小生态瓶的设计与制作，探究某一因子改变对生物生存的影响，理解影响生态系统稳定性的各种因素，并学会设计实验。
2、 实验步骤
1. 实验假设
你会选择哪一个实验因子？
为什么要选择这个因子？
怎么改变这个因子？
你预测有什么样的实验结果？
2. 实验设计
实验日期： 第 小组 实验因子：
因子组别
对照组
实验组
请在小黑板上绘制实验组设计图（可参考后面的对照组设计图），并用文字加以说明（独到创新之处请重点标明哦）。
3. 观察设计（观察频率为 ）
实验起始日期： 第 小组 实验因子：
观察日期
《探究某一因子改变对生态瓶的影响》对照组设计图
小锦鲤（1条）
金鱼藻（1根）
400ml池塘水
空气
橡皮筋
保鲜膜
抹在瓶口的凡士林
光照
1

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