资源简介

第1章 认识生物和生物学
第3节　 生物学研究的基本方法
年级 七年级 授课时间 1课时
课题 第3节　生物学研究的基本方法
教材分析 《生物学研究的基本方法》是北师大版七年级上册生物教材第一单元《探索生命奥秘》中至关重要的一节内容。它处于整个初中生物学习的起始阶段，在教材体系里有着独特且关键的位置。从纵向来看，它承接小学科学课程中对科学探究的初步涉猎，如简单的观察活动、基础的实验操作体验等，将学生此前积累的零散探究经验进行系统整合与升华，正式开启初中阶段生物学科的科学性、逻辑性学习之旅。从横向视角出发，这部分内容与物理、化学等其他理科课程中的科学探究思维相互呼应、紧密相连，为学生构建跨学科的大科学研究思维模式打下根基，助力学生认识到科学研究方法在不同学科领域的通用性与重要性。此外，它更是后续深入学习各类生物知识，如细胞结构与功能、生物的新陈代谢、遗传与进化等内容的必备方法论基础，后续诸多实验探究、现象分析都将依赖于此节所阐述的研究方法展开，宛如一把钥匙，为学生打开探索生物世界奥秘的大门。
教学目标 1.分析响尾蛇是如何追寻其放走猎物的实例，讨论和归纳出实验法的基本程序，发展科学探究能力和思维能力。 2.运用观察、调查、实验等多种方法获得事实和证据，运用逻辑对证据、数据等进行分析和判断。 3.说出生物学研究的基本方法及实验探究的基本步骤，初步建立探究实践意识，发展科学探究能力。 4.初步感受探索生命奥秘的乐趣，体会生物学研究需要敢于质疑、严谨求真和理性分析等品质
教学重、难点 教学重点 1.响尾蛇迫踪猎物的研究方法分析。 2、科学研究的基本过程。 教学难点 1、如何引导学生正确运用不同的研究方法进行生物学研究。 2、培养学生的科学思维和实践能力。
教学过程
教学内容 教师活动 学生活动
新课导入 一根藤上两朵不同颜色的牵牛花，为什么会存在这种现象呢？如果要查明真相，应该如何去做呢？请同学们思考一下需要经过那些步骤呢？ 学生结合生活中的实例探究来导入本节新课。
新知探究 一、实验法的研究过程 二、生物学家进行各种科学活动 三、生物学经历了长期的发展历程 教师提问：“上节课我们初步接触了生物学研究的一些方法，大家还记得有哪些吗？谁能具体说说？”在学生回答后，进一步引导：“这些方法中，哪一种是最基本的呢？结合我们之前了解的科学探究案例想想。”最后总结：“没错，观察法、调查法、交流法、实验法都是生物学研究的基本方法，而实验法是其中最基本的，因为它能通过人为控制条件来精准探究变量之间的关系。” 教师播放响尾蛇捕食视频，介绍：“响尾蛇是一种毒蛇，长约 2 米，身体呈绿黄色，具有菱形黑褐色斑，尾端有角质环，运动时能发出声音。而且它捕获猎物后，会先注入毒液再放其逃走，过段时间再追寻吞食。”提问：“大家仔细想想，从响尾蛇这种独特的捕食行为中，我们能提出什么值得探究的问题呢？”引导学生聚焦：“大家提出的问题都很有价值，其中最核心的就是‘响尾蛇是根据什么标记去追寻中毒的猎物的？’” 教师呈现资料：“响尾蛇视力差，只能感受光不能看清物体；眼下方有感受热的结构，但猎物会跑远；舌能感受气味；未被咬伤的动物不会触发其追踪行为。”组织小组讨论：“结合这些信息，大家分组讨论一下，响尾蛇可能通过什么来追寻猎物？每组选一个代表说说你们的想法。”在学生讨论后，引导得出：“综合大家的讨论，我们可以作出这样的假设 —— 响尾蛇是根据自己毒液的气味来追寻受伤的猎物的。” 教师提问：“有了假设，我们该怎么设计实验来验证呢？实验设计可不是随便进行的，它有几个重要原则，大家知道是什么吗？”讲解原则：“实验设计有三个原则，分别是设置对照实验、控制单一变量、重复实验（减少实验误差）。设置对照实验就是要有实验组和对照组；控制单一变量是指除了要研究的因素，其他条件都要相同；重复实验是为了让结果更可靠。”展示实验方案：“这里有两组实验方案，实验组是用被蛇咬过的死老鼠，沿弯曲路径拖动；对照组是用未被蛇咬的死老鼠，沿相同弯曲路径拖动。大家分析一下，这两组实验的唯一变量是什么？为什么要设置对照组呢？”引导学生理解：“这个唯一变量就是‘是否被响尾蛇咬伤（即是否有毒液气味）’，设置对照组是为了排除其他因素的干扰，让我们能确定是毒液气味在起作用。”” 教师介绍：“科学家们按照设计好的方案，重复做了很多次实验，并且详细记录了响尾蛇的追踪情况。”展示结果：“实验结果显示，响尾蛇能追寻到被咬过的老鼠，不能追寻到未被咬过的老鼠。大家把这个结果记下来。” 教师提问：“看到这样的实验结果，大家能分析出什么呢？为什么响尾蛇会有这样的表现？”引导学生得出结论：“被咬过的老鼠身上有响尾蛇的毒液，所以有特殊气味，响尾蛇就是根据这个气味来追寻的；而未被咬过的老鼠没有毒液气味，所以响尾蛇不会去追寻。这就说明我们之前的假设是成立的 —— 响尾蛇是根据自己毒液的气味来追寻受伤的猎物的。” 教师引导：“我们通过响尾蛇的案例，一步步了解了实验法的研究过程，现在大家试着梳理一下，实验法的一般步骤有哪些呢？”在学生回答后，总结：“实验法的一般步骤是发现并提出问题→收集信息→作出假设→设计实验方案→实施实验并记录→分析实验现象→得出结论。”再次强调：“同时，我们一定要记住实验设计的三个原则 —— 设置对照实验、控制单一变量、重复实验。” 教师陈述情境：“小明帮妈妈种绿豆时发现，窗台上光照充足的种子和角落里不见阳光的种子几乎同时发芽，去菜园也看到埋在土里不见光的菜籽发了芽，玻璃瓶里阳光下的豌豆也发芽了。于是他产生了疑问。”引导学生按步骤探究：1. 提出问题：“大家说说，小明会提出什么问题呢？”2. 作出假设：“根据小明看到的现象，我们可以作出什么假设？”3. 设计实验：“这个实验的单一变量是什么？对照组和实验组分别是什么？其他条件要注意什么？”4. 分析数据得出结论：“展示实验数据后，提问‘从数据中能得出什么结论？假设成立吗？’” 1. 学生回忆并积极回答，如 “有观察法，就是用眼睛看生物的特征”“还有实验法，通过做实验来研究” 等。2. 学生思考后回答 “实验法是最基本的”，并简单说明理由，比如 “实验可以控制条件，更准确地找到原因”。 1.学生认真观看视频，了解响尾蛇的特征和捕食行为。 2. 学生思考后提出问题，如 “响尾蛇为什么不马上吃掉猎物，要等一会儿呢？”“它怎么知道逃走的猎物在哪里呢？” 等。3. 学生明确核心问题，集中注意力准备探究。 1.学生阅读资料，获取关于响尾蛇的关键信息。 2. 小组内积极讨论，各抒己见，比如 “可能靠舌头感受的气味”“会不会是毒液有特殊气味，它能闻到” 等。3. 各小组代表发言，学生认同并明确假设内容。 1.学生思考后回答 “不知道” 或说出自己的猜测，如 “可能要做两次实验对比”。2. 学生认真听讲，理解实验设计的三个原则。3. 学生对比两组实验方案，思考后回答：“唯一变量是老鼠有没有被蛇咬过。设置对照组是为了看看没有毒液气味的时候，响尾蛇会不会追踪。 1. 学生认真听教师介绍实验实施过程。2. 学生记录实验结果，有的会小声议论 “果然和我们想的一样”。 1. 学生思考后回答：“因为被咬过的老鼠有毒液的气味，响尾蛇能闻到，所以能找到；没被咬过的没有，就找不到。”2. 学生认同结论，理解假设成立的依据。 1. 学生回忆整个过程，尝试说出步骤，如 “首先要提出问题，然后作出假设” 等。2. 学生对照总结的步骤，完善自己的思路，记住实验设计原则。 1. 学生根据情境回答提出的问题：“种子萌发是否需要阳光？”2. 学生作出假设：“种子萌发不需要阳光。”3. 学生回答：“单一变量是光。对照组是有光的组，实验组是无光的组。其他条件如水分、温度都要相同。”4. 学生分析数据后得出：“种子萌发不需要阳光，假设成立。”
【习题巩固】 1．在设计探究实验时，下列能作为一组对照实验的变量的是（　　） A．温暖、潮湿 B．有光、无水 C．干燥、湿润 D．有空气、无光 解析1．C 【分析】对照实验是在研究一种条件对研究对象的影响时，所进行的除了这种条件不同外，其他条件都相同的实验，这个不同的条件，就是唯一变量。一般的对实验变量进行处理的，就是实验组，没有对实验变量进行处理的就是对照组。为确保实验组、对照组实验结果的合理性，对影响实验的其他相关因素应设置均处于相同且理想状态，这样做的目的是控制单一变量，便于排除其它因素对实验结果的影响和干扰。 【详解】A．温暖、潮湿涉及温度和湿度两个变量，不符合单一变量原则，A不符合题意。 B．有光、无水包含光照和水分两个变量，无法确定结果由哪个变量引起，B不符合题意。 C．干燥、湿润仅水分条件不同，其他条件相同，满足单一变量要求，C符合题意。 D．有空气、无光包含空气和光照两个变量，导致变量不唯一，D不符合题意。 故选C。 2．为了探究土壤质地对番茄植株生长的影响，某小组同学栽培了4 棵番茄植株并开展了栽培实践活动。下列做法中不合理的是（　　） A．用不同的土壤栽培植株 B．按番茄习性定期浇水 C．观察即可，无需记录 D．得出结论并展示交流 2．C 【分析】对照实验是在研究一种条件对研究对象的影响时，所进行的除了这种条件不同外，其他条件都相同的实验，这个不同的条件，就是唯一变量。一般的对实验变量进行处理的，就是实验组，没有对实验变量进行处理的就是对照组。为确保实验组、对照组实验结果的合理性，对影响实验的其他相关因素应设置均处于相同且理想状态，这样做的目的是控制单一变量，便于排除其它因素对实验结果的影响和干扰。 【详解】A．本实验是探究土壤质地对番茄植株生长的影响，变量是土壤质地，所以用不同的土壤栽培植株，故A符合题意。 B．按番茄习性定期浇水，是为了保证除土壤质地外，其他条件相同且适宜，遵循单一变量原则，故B符合题意。 C．在科学探究中，观察的同时需要及时记录实验现象和数据等，这样才能对实验结果进行分析和总结，“观察即可，无需记录” 无法准确得出土壤质地对番茄植株生长影响的结论，故C不符合题意。 D．得出结论并展示交流，是科学探究的重要环节，通过交流可以完善实验和结论，故D符合题意。 故选C。 3．人们常说“隔夜的水不能喝”，真的是这样吗？小明根据已有的经验，认为这可能是因为隔夜水细菌数量会增多。从科学探究的角度来看，小明的看法相当于（　　） A．提出问题 B．作出假设 C．制定计划 D．得出结论 3．B 【分析】科学探究的基本步骤包括提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达与交流。 【详解】A．“提出问题”是明确探究的方向，例如“隔夜的水不能喝吗？”，而小明的看法是对问题的可能解释，故A不符合题意。 B．“作出假设”是基于已有知识和经验对问题答案的推测，小明认为隔夜水细菌数量增多属于假设，故B符合题意。 C．“制定计划”是设计实验方案，而题干未涉及实验设计，故C不符合题意。 D．“得出结论”需通过实验验证后才能得出，题干未进行实验，故D不符合题意。 故选B。 4．我国劳动人民在长期生活中总结的谚语：“蜻蜓飞得低，出门带蓑衣”“鸡迟宿，鸭欢叫，风雨不久到”，主要运用的科学方法是（ ） A．调查法 B．实验法 C．比较法 D．观察法 4．D 【分析】生物学方法是人们在研究生命现象和生命活动规律过程中所采用的包括观察法、调查法、实验法、比较法、模拟法等多种手段，以获取生物学知识、揭示生物学原理和解决生物学问题的各种途径和方式。 【详解】A．调查法是为了达到设想的目的，制定某一计划全面或比较全面地收集研究对象的某一方面情况的各种材料，并作出分析、综合，得到某一结论的研究方法。一般需要明确调查目的和调查对象，制定合理的调查方案等，比如人口普查、调查某种植物的分布范围等，A不符合题意。 B．实验法就是利用特定的材料和器具，在一定的条件下，通过有目的、有步骤的操作和观察、记录、分析，发现或验证科学结论。这些谚语并没有提到任何实验操作或控制条件，B不符合题意。 C．比较法是通过观察、分析，找出研究对象的相同点和不同点；比如比较不同植物的形态结构、比较不同动物的生活习性等，C不符合题意。 D．观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表，用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象，从而获得资料的一种方法。劳动人民在长期的生产生活实践中，通过日复一日地观察总结出了这些谚语，所以这些规律的总结主要运用了观察法，D符合题意。 故选D。 5．每年3~5月是青蛙的繁殖高峰期。去年4月，小宇周末去家里的后山游玩时，发现后山的小溪中有许多小蝌蚪。他想探究水质对蝌蚪的生活是否有影响。他在小溪水流平缓处用细网将蝌蚪生活的区域围起来。数了一下，有68只蝌蚪。他再从中捞出34只，在附近找到了一个很脏的水坑，也用细网围住，将捞出的34只蝌蚪放入其中。每天放学后就去观察并记录蝌蚪存活的数量。 (1)小宇的实验设置的变量是 。 (2)小宇每组都有34只蝌蚪，而不是用一只做研究，其意义是 。 (3)根据小宇的实验结果可以得出的结论是 。 (4)你认为用细网将蝌蚪围起来有什么作用？ 。（写1点） (5)除（4）中细网的作用外，你认为还有哪些因素会 对实验结果产生影响？ 。（举1个例子） 5．(1)水质 (2)避免实验结果的偶然性，使实验结果更可靠 (3)水质对蝌蚪的生活有影响 (4)防止蝌蚪游出实验区域，干扰实验结果 (5)水温/水中氧气含量/食物量 【分析】（1）科学探究的基本过程：提出问题，作出假设，制定计划，实施计划，得出结论，表达与交流。（2）对照实验：在探究某种条件对研究对象的影响时，对研究对象进行的除了该条件不同以外，其他条件都相同的实验。根据变量设置一组对照实验，使实验结果具有说服力。一般来说，对实验变量进行处理的是实验组，没有处理且条件适宜是的是对照组。 【详解】（1）实验的目的是探究水质对蝌蚪的生活是否有影响，实验中，小宇将蝌蚪分别放入溪水和脏水坑中，其他条件（如蝌蚪数量、围网方式）保持一致，唯一改变的是水质，因此变量为水质。 （2）如果只用一只蝌蚪做研究，这只蝌蚪可能因为自身特殊情况（比如本身就生病等）影响实验结果，而使用多只蝌蚪可减少因个体差异或偶然事件（如某只蝌蚪先天缺陷）对结果的影响，使实验数据更具代表性。 （3）从数据可以看出，脏水坑中的蝌蚪随着天数增加，存活数量快速减少直至为0，而溪水中的蝌蚪存活数量相对较多，说明脏水坑的水质对蝌蚪生存不利，即水质对蝌蚪生活有影响。 （4）细网的作用是确保蝌蚪只能在设定的水质环境中活动，如果不用细网围起来，蝌蚪可能会从实验设置的区域游出，导致无法准确统计在该水质环境下蝌蚪的存活情况，围起来就能保证实验在设定的水质环境下进行，避免蝌蚪的迁移导致实验条件改变从而影响实验结果。 （5）除了水质，水温不同可能影响蝌蚪的新陈代谢等生理活动从而影响生存；水中氧气含量会影响蝌蚪呼吸，进而影响其生存；水中食物量如果不同，也可能影响蝌蚪的生长和存活等。 学生思考回答
课堂小结 教师引导：“这节课我们学习了生物学研究的基本方法，重点是实验法，大家回顾一下，实验法的步骤和原则分别是什么？”总结：“观察法、调查法、实验法等都是生物学研究的基本方法，其中实验法的步骤和原则非常重要，希望大家能在以后的探究中灵活运用，探索更多生命的奥秘。
板书设计 第三节生物学研究的基本方法 一、基本方法：观察法、调查法、实验法（核心） 二、实验法的一般步骤：提出问题→作出假设→设计实验→实施记录→分析现象→得出结论 三、实验设计三原则：1. 设置对照实验2. 控制单一变量3. 重复实验（举例：响尾蛇追踪猎物、种子萌发与阳光）
课后作业 课后作业1. 设计一个探究 “水温对金鱼呼吸频率影响” 的实验方案（需体现实验步骤和设计原则）。2. 阅读科学史故事（如孟德尔豌豆实验），分析其运用的研究方法。
教学反思 1. 需关注学生在实验设计环节的思维难点，可增加小组讨论时间，让学生自主设计方案后再点评。2. 响尾蛇案例与种子萌发案例的过渡可更自然，如增加 “生活中还有哪些现象可以用实验法探究” 的提问，引导学生自主举例。3. 习题巩固可增加开放性问题，如 “如何改进某实验方案”，提升学生的创新思维。

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