资源简介

年级 七年级上册 科目 生物 教材版本 北师大版（2024） 备课教师 周次 班级
主题与课时 《1.3 生物学研究的基本方法》 课型 新授 审核人 学校
课标要求 以2022版《义务教育生物学课程标准》为依据，以“生命观念、科学思维、探究实践、态度责任”为核心素养育人主线。本节课对应课程内容“科学探究”学习主题，要求学生知道科学探究需要围绕已明确的问题进行设计并实施，掌握科学探究的一般方法。通过对响尾蛇追踪猎物经典探究案例的分析，理解实验法是生物学研究的重要方法，说出实验法研究的一般步骤，尝试设计简单的实验并控制实验条件。初步发展科学探究能力和科学思维能力，体会生物学研究需要具备勇于质疑、严谨求实和理性分析等品质。
学习目标 生命观念： 通过分析响尾蛇追踪猎物的案例，认识生物适应环境的独特特征（如响尾蛇的热感受器和毒液追踪能力），体会生物与环境的统一性。 科学思维： 通过分析响尾蛇探究实验的完整过程，归纳出实验法研究的一般步骤（提出问题、收集信息、作出假设、设计实验、实施实验、分析现象、得出结论），培养基于证据和逻辑的科学推理能力。 探究实践： 尝试运用实验法设计简单的探究实验，初步学会控制变量和设置对照实验的方法，提升科学探究的实践能力。 态度责任： 通过了解生物学研究的基本方法，体会科学探究的严谨性和系统性，形成勇于质疑、严谨求实、理性分析的科学态度。认同科学方法是揭示生命本质、掌握生命规律的关键工具。
重难点 重点： 说出实验法研究的一般步骤；理解对照实验和变量控制在实验设计中的重要性；区分实验法与其他科学探究方法（观察、调查等）的异同。 难点： 理解实验设计中对照实验的设置原则和单一变量原则；尝试根据探究问题设计简单的实验方案。
学习过程
（一）课前预习案 亲爱的同学，在第1节课和第2节课中，我们认识了形形色色的生物，了解了生物学家的工作和生物学的发展历程。那么，生物学家到底是怎样进行科学研究的呢？他们有哪些具体的方法？当我们面对一个未知的科学问题时，应该按照怎样的步骤来探究？本节课我们将一起学习“生物学研究的基本方法”，了解科学家常用的研究方法——观察法、实验法、调查法等，重点探究实验法的基本步骤，并通过响尾蛇追踪猎物的经典案例，体验科学探究的完整过程。 请同学们思考：如果你是一位生物学家，想要研究“响尾蛇是如何追踪猎物的”，你会怎样设计实验来验证你的猜想？课前请自主完成以下预习习题，初步感知本课核心知识点，为课堂探究做好铺垫。 预习填空题 1. 生物科学工作者利用观察、__________、实验等方法，观察、收集生物的科学事实。 2. __________是现代生物学研究的重要方法。 3. 实验法研究一般包括以下重要步骤：①发现并提出__________；②收集与问题相关的__________；③作出__________；④设计__________；⑤实施实验并记录；⑥分析实验__________；⑦得出结论。 4. 探究成功的前提是能够提出有研究价值的问题，并作出符合科学事实的__________；探究成功的关键是制订出恰当的科学探究计划。 5. 除了实验法以外，进行生物学研究还有其他许多方法，如观察、调查、__________等。 6. 在设计对照实验时，除了__________不同外，其他条件都应相同。 7. 科学探究往往是从__________开始的。 8. 响尾蛇的眼下方有一对能感受__________的结构，可以感受到较近的动物体温。 预习选择题 1. 生物科学工作者利用观察、调查、实验等方法，观察、收集生物的科学事实。其中，现代生物学研究的重要方法是（） A. 观察法 B. 调查法 C. 实验法 D. 分类法 2. 在“响尾蛇如何追踪它放走的猎物”的实验中，设计一只没有被响尾蛇袭击过的死老鼠的目的是（） A. 重复实验 B. 研究响尾蛇对老鼠体温的反应 C. 研究响尾蛇是否会袭击死的老鼠 D. 与被响尾蛇袭击中毒而死的老鼠进行对照 3. 科学探究成功的关键是（） A. 提出有研究价值的问题 B. 作出符合科学事实的假设 C. 制订出恰当的科学探究计划 D. 实施实验并记录数据 4. 在对照实验中，除了要研究的变量不同外，其他条件都应（） A. 不同 B. 相同 C. 随意变化 D. 部分相同 预习判断题 1. 实验法是生物学研究的唯一方法，不需要使用其他方法。（） 2. 在实验设计中，对照实验只需要有实验组，不需要对照组。（） 3. 科学探究往往是从问题开始的，提出问题是科学探究的第一步。（） 4. 通过分析实验结果，如果与预期一致，就可以得出结论；如果不一致，说明实验失败了，没有任何价值。（） 预习简答题 1. 请简要说出实验法研究的一般步骤（按顺序写出七个步骤）。 2. 你认为在科学探究中，提出问题和作出假设哪一个更重要？请说明你的理由。 （二）课中探究案 课堂学习中，我们将通过“认识生物学研究的基本方法”“探究实验法的一般步骤——以响尾蛇为例”“理解对照实验与变量控制”“区分不同的研究方法”等环节，深入了解生物学研究的基本方法。请跟随课堂节奏，认真完成以下探究习题与任务。 探究一：认识生物学研究的基本方法 生物科学工作者利用观察、调查、实验等方法，观察、收集生物的科学事实，然后在各种科学事实间建立起合理的联系，再寻找事实产生的原因，提出解释事实的各种假说和理论，并进行检验。其中，实验法是现代生物学研究的重要方法。 课堂探究习题： 1. 填空题：请根据所学内容填写。 （1）生物科学工作者利用__________、调查、实验等方法，观察、收集生物的科学事实。 （2）__________是生物学研究的重要方法。 （3）生物学研究还经常运用观察、调查、分类、__________、实验等多种方法获得事实和证据。 2. 选择题：以下哪个不属于生物学研究常用的方法（） A. 观察法 B. 实验法 C. 调查法 D. 想象法 3. 简答题：请列举生物学研究常用的方法（至少三种），并简要说明每种方法的特点。 4. 实践任务：请以小组为单位，讨论交流“在日常生活中，你曾经用过哪些类似科学探究的方法来解决问题”。 5. 判断题：生物学研究只需要运用实验法一种方法即可完成所有研究任务。【】 探究二：实验法的一般步骤——以响尾蛇为例 科学探究往往是从问题开始的。让我们以响尾蛇追踪猎物的经典案例为例，深入理解实验法的完整过程。 情境引入：响尾蛇捕获到猎物后，会迅速地将毒牙中的毒液注入猎物体内，但并不马上把猎物吞下，而是放猎物逃走。过一段时间后，响尾蛇再去追寻和吞食猎物。响尾蛇是根据什么标记去追寻中毒的猎物的？ 步骤一：提出问题 响尾蛇是根据什么标记去追寻中毒的猎物的？ 步骤二：收集信息 科学工作者首先收集和查找资料，获得下列有关信息： （1）响尾蛇的视力不好，它的眼只能感受可见光，而不能看清物体； （2）响尾蛇的眼下方有一对能感受热的结构，可以感受到较近的动物体温； （3）响尾蛇的舌能感受空气中的气味； （4）一只没有被响尾蛇咬伤的动物不能触发响尾蛇的追踪行为。 步骤三：作出假设 响尾蛇是根据自己毒液的气味来追寻受伤的猎物的。 步骤四：设计实验 实验1：从一个蛇洞里拖出一只被响尾蛇袭击中毒而死的老鼠，沿着事先设定的弯曲路径，拖一段较长的路程。观察到响尾蛇的头缓慢地左右移动，同时它的舌迅速伸缩并颤动着，然后它沿着设定的路径爬过来，最后追寻到那只中毒的死老鼠。 实验2：将一只没有被响尾蛇袭击过的死老鼠，按实验1的设计进行实验，结果发现响尾蛇没有去追寻这只死老鼠。 步骤五：实施实验并记录 步骤六：分析实验现象 步骤七：得出结论 课堂探究习题： 1. 填空题：请根据所学内容填写。 （1）科学探究往往是从__________开始的。 （2）在作出假设之前，需要收集与问题相关的__________。 （3）实验1中被响尾蛇袭击中毒而死的老鼠是__________组。 （4）实验2中未被响尾蛇袭击过的死老鼠是__________组。 2. 选择题：在响尾蛇实验中，实验1和实验2形成了一组（） A. 重复实验 B. 对照实验 C. 模拟实验 D. 调查实验 3. 简答题：请根据响尾蛇实验的案例，完整写出实验法研究的七个步骤，并简要说明每个步骤在案例中的具体内容。 4. 实践任务：请以小组为单位，根据响尾蛇实验的案例，讨论并完成以下任务—— （1）实验1中，科学工作者观察到响尾蛇的哪些行为？ （2）实验2中，响尾蛇为什么没有去追寻那只死老鼠？ （3）两个实验对比，可以得出什么结论？ 5. 判断题：在响尾蛇实验中，实验1和实验2的唯一区别是死老鼠是否被响尾蛇袭击过。【】 探究三：理解对照实验与变量控制 在实验设计中，对照实验和变量控制是至关重要的原则。对照实验是指除了要研究的变量不同外，其他条件都相同的实验。其中，接受变量处理的为实验组，未接受变量处理的为对照组。通过对照，可以排除其他因素的干扰，使实验结果更有说服力。 课堂探究习题： 1. 填空题：请根据所学内容填写。 （1）在对照实验中，除了要研究的__________不同外，其他条件都应相同。 （2）接受变量处理的为__________组。 （3）未接受变量处理的为__________组。 2. 选择题：某同学想要探究“光照对绿豆种子萌发的影响”，他设计了以下实验：甲组放在光照下，乙组放在黑暗中，其他条件（水分、温度、空气等）完全相同。在这个实验中，变量是（） A. 水分 B. 温度 C. 光照 D. 空气 3. 简答题：请解释什么是“单一变量原则”，并说明在实验设计中为什么要遵循这一原则。 4. 实践任务：请以小组为单位，设计一个简单的探究实验，要求： （1）提出一个可探究的问题； （2）作出假设； （3）设计对照实验，明确实验组和对照组，指出变量是什么； （4）预测可能的实验结果。 5. 判断题：在对照实验中，实验组和对照组可以有多个变量不同。【】 探究四：区分不同的研究方法 除了实验法，生物学研究中还经常运用其他方法：观察法——通过感官或借助仪器在自然状态下观察记录生物现象；调查法——通过收集数据、统计分析来研究群体特征；分类法——根据生物的相似性和差异性进行分类；建模法——通过构建模型来模拟和解释生命现象。 课堂探究习题： 1. 填空题：请根据所学内容填写。 （1）观察法是通过感官或借助__________在自然状态下观察记录生物现象。 （2）调查法是通过收集数据、__________分析来研究群体特征。 （3）建模法是通过构建__________来模拟和解释生命现象。 2. 选择题：某同学想要了解校园内植物的种类和分布情况，他应该采用的主要研究方法是（） A. 实验法 B. 观察法和调查法 C. 分类法 D. 建模法 3. 简答题：请简要说明观察法和实验法的主要区别。 4. 实践任务：请以小组为单位，讨论以下场景分别适合采用哪种研究方法，并说明理由。 （1）研究“不同温度对金鱼呼吸频率的影响” （2）调查“全班同学近视率的现状” （3）观察“蚂蚁的觅食行为” 5. 判断题：观察法和实验法是完全相同的两种研究方法。【】 探究五：课堂综合巩固提升 结合本节课全部知识点，完成综合习题，查漏补缺，深化对“生物学研究的基本方法”的理解。 1. 单选题：实验法研究的一般步骤中，第一步是（） A. 作出假设 B. 设计实验 C. 提出问题 D. 收集信息 2. 单选题：在对照实验中，除了要研究的变量不同外，其他条件都应相同，这被称为（） A. 重复原则 B. 单一变量原则 C. 对照原则 D. 随机原则 3. 多选题：以下属于生物学研究常用方法的有（） A. 观察法 B. 实验法 C. 调查法 D. 建模法 4. 综合简答题：请结合本节课所学，从“生物学研究的基本方法（至少列举三种）”“实验法的一般步骤（以响尾蛇实验为例）”“对照实验与变量控制”三个方面，向你的同学介绍“生物学研究的基本方法”。 5. 拓展思考：通过本节课的学习，你对科学探究有了哪些新的认识？如果在实验中得出的结果与假设不一致，你认为应该怎么办？请说明理由。
板书设计 第3节 生物学研究的基本方法 一、生物学研究的基本方法 观察法、调查法、分类法、建模法、实验法（重要方法） 二、实验法的一般步骤 ①提出问题 → ②收集信息 → ③作出假设 → ④设计实验 → ⑤实施实验并记录 → ⑥分析实验现象 → ⑦得出结论 三、对照实验与变量控制 实验组：接受变量处理 对照组：未接受变量处理 单一变量原则：除变量外，其他条件相同 四、响尾蛇实验案例 问题：响尾蛇根据什么标记追寻猎物？ 假设：根据自己毒液的气味 实验1：被袭击的老鼠 → 响尾蛇追踪 实验2：未被袭击的老鼠 → 响尾蛇不追踪 结论：响尾蛇是根据自己毒液的气味来追寻猎物的
参考答案
（一）课前预习案答案 预习填空题答案 1. 调查 2. 实验法 3. 问题、信息、假设、实验方案、现象 4. 假设 5. 分类（或建模） 6. 变量 7. 问题 8. 热 预习选择题答案 1. C 2. D 3. C 4. B 预习判断题答案 1. ×（生物学研究综合运用观察、调查、实验等多种方法） 2. ×（对照实验需要有实验组和对照组） 3. √ 4. ×（结果不一致时需要分析原因，可能需要修正假设或重新设计实验） 预习简答题答案 1. 实验法研究的一般步骤依次为：①提出问题；②收集信息；③作出假设；④设计实验；⑤实施实验并记录；⑥分析实验现象；⑦得出结论。 2. （开放题。示例：我认为提出问题和作出假设都很重要，缺一不可。提出问题是科学探究的起点，决定了研究的方向；作出假设是对问题的尝试性解释，为实验设计提供了依据。探究成功的前提是能够提出有研究价值的问题，并作出符合科学事实的假设。两者相辅相成，共同决定了探究的质量。） （二）课中探究案答案 探究一答案 1. （1）观察；（2）实验法；（3）建模 2. D（想象不属于科学研究的常用方法） 3. ①观察法——通过感官或借助仪器在自然状态下观察记录生物现象，不施加人为干预；②实验法——通过人为控制变量进行实验来探究生命规律，可以验证假设；③调查法——通过收集数据、统计分析来研究群体特征；④分类法——根据生物的相似性和差异性进行分类整理；⑤建模法——通过构建模型来模拟和解释生命现象。 4. （开放题，根据学生讨论情况作答） 5. ×（生物学研究需要综合运用观察、调查、实验等多种方法） 探究二答案 1. （1）问题；（2）信息；（3）实验；（4）对照 2. B（实验1和实验2形成对照，唯一区别是死老鼠是否被响尾蛇袭击过） 3. ①提出问题：响尾蛇是根据什么标记去追寻中毒的猎物的？②收集信息：收集关于响尾蛇视力、热感受器、舌的嗅觉功能等信息。③作出假设：响尾蛇是根据自己毒液的气味来追寻受伤的猎物的。④设计实验：实验1用被响尾蛇袭击中毒而死的老鼠沿路径拖动；实验2用未被响尾蛇袭击过的死老鼠按同样方式拖动。⑤实施实验并记录：观察并记录响尾蛇的行为。⑥分析实验现象：比较实验1和实验2中响尾蛇的不同反应。⑦得出结论：响尾蛇是根据自己毒液的气味来追寻猎物的。 4. （1）观察到响尾蛇的头缓慢地左右移动，舌迅速伸缩并颤动，然后沿着设定的路径爬过来，最后追寻到那只中毒的死老鼠。（2）因为这只死老鼠没有被响尾蛇袭击过，身上没有响尾蛇毒液的气味，所以不能触发响尾蛇的追踪行为。（3）响尾蛇是根据自己毒液的气味来追寻中毒的猎物的。 5. √（实验1使用的是被响尾蛇袭击中毒而死的老鼠，实验2使用的是未被响尾蛇袭击过的死老鼠，其他条件完全相同，唯一区别是死老鼠是否被响尾蛇袭击过） 探究三答案 1. （1）变量；（2）实验；（3）对照 2. C 3. 单一变量原则是指在设计对照实验时，除了要研究的变量不同外，其他所有条件（如温度、水分、光照强度等）都应完全相同。遵循这一原则的目的是排除其他因素的干扰，确保实验结果的不同完全是由要研究的变量引起的，从而使实验结论更有说服力。 4. （开放题。示例：①问题：光照对绿豆种子萌发有影响吗？②假设：光照对绿豆种子萌发没有影响（或：有影响）。③设计实验：甲组（实验组）放在光照下，乙组（对照组）放在黑暗中，其他条件（水分、温度、空气等）完全相同。变量是光照。④预测结果：如果两组萌发率相近，说明光照对萌发没有影响；如果两组萌发率有明显差异，说明光照有影响。） 5. ×（对照实验中只能有一个变量不同，其他条件都应相同，这样才能确定实验结果的不同是由该变量引起的） 探究四答案 1. （1）仪器；（2）统计；（3）模型 2. B（了解校园植物的种类和分布，需要通过观察和调查来收集数据，不需要进行实验操作） 3. 观察法是在自然状态下观察记录生物现象，不施加人为干预；实验法是通过人为控制变量进行实验来探究生命规律。观察法主要用于发现和描述现象，实验法主要用于验证假设和探究因果关系。两者相辅相成，观察往往为实验提供问题来源，实验则能验证观察到的现象背后的规律。 4. （1）实验法——需要人为控制温度这一变量，探究其对金鱼呼吸频率的影响；（2）调查法——需要收集全班同学的近视数据，进行统计分析；（3）观察法——在自然状态下观察蚂蚁的觅食行为，不施加人为干预。 5. ×（观察法和实验法是两种不同的研究方法——观察法是在自然状态下进行，不施加人为干预；实验法是通过人为控制变量来进行探究） 探究五答案 1. C 2. B 3. ABCD 4. 生物学研究的基本方法包括观察法、调查法、分类法、建模法和实验法，其中实验法是现代生物学研究的重要方法。实验法研究的一般步骤包括：①提出问题（如“响尾蛇是根据什么标记追寻猎物的？”）；②收集信息（收集关于响尾蛇视力、热感受器等信息）；③作出假设（如“响尾蛇是根据自己毒液的气味来追寻猎物的”）；④设计实验（设计实验组和对照组）；⑤实施实验并记录；⑥分析实验现象；⑦得出结论。在实验设计中，对照实验和变量控制至关重要——实验组接受变量处理，对照组不处理，其他条件完全相同，遵循单一变量原则。通过对照，可以排除其他因素的干扰，使实验结果更有说服力。 5. （开放题。示例：通过本节课的学习，我认识到科学探究是一个严谨、系统的过程，需要遵循提出问题、作出假设、设计实验等规范的步骤。如果在实验中得出的结果与假设不一致，我认为不应该简单地认为实验失败了，而应该：①检查实验设计是否存在问题，是否有未控制好的变量；②分析实验数据，看是否存在偶然误差；③重复实验，验证结果的可靠性；④如果结果确实不支持假设，需要修正假设或提出新的假设，重新进行探究。科学探究的过程本身就是不断修正和完善的过程，与预期不一致的结果同样具有科学价值。）

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