1.3生物学研究的基本方法（教学设计）（含交互设计）生物新教材北师大版七年级上册

该初中生物学教学设计聚焦生物学研究基本方法，重点解析观察法、调查法及实验法的核心特点与适用场景，尤其拆解实验法的探究步骤与原则。通过生活中盆栽叶片发黄的真实情境导入，衔接上一节“生物学是探索生命的科学”内容，为学生系统掌握科学探究流程搭建学习支架。 资料特色在于以“方法赋能探究”为核心理念，融合经典案例与趣味活动。通过响尾蛇追踪猎物案例引导学生梳理实验法七步骤，培养科学思维；借助“校园侦探社·鼠妇失踪案”交互动画，将抽象原理转化为情境体验，提升探究实践能力。既帮助学生建立严谨的科学探究思维，也为教师提供情境化、可操作的教学资源，有效突破重难点。

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 本课为北师大版七年级生物上册第三节内容，承接上一节“生物学是探索生命的科学”中生物学发展历程、研究范畴的基础内容，是学生系统掌握生物学科探究流程、建立科学探究思维的核心奠基课程。本节重点阐述观察法、调查法、实验法等生物学研究的基本方法，着重拆解实验法的探究步骤、核心原则与应用思路，明确生物科学探究的规范流程，打破学生对科学探究的模糊化、表面化认知。教材以“方法赋能探究、实践验证真知”的核心理念，引导学生树立严谨、求实、规范的科学思维，理解生物学研究是依托科学方法、遵循固定流程的系统性实践活动。课程内容融合经典生物探究案例、生活化探究场景与规范的实验流程，衔接理论知识与实践操作，充分体现生物学重观察、重实证、重探究的学科特点，帮助学生完成从“了解生物学是什么”到“学会怎么研究生物学”的思维进阶，为后续全书各类探究实验、生命现象探究学习奠定核心方法基础。 教学目标 【生命观念】 说出生物学研究的基本方法，区分观察法、调查法、实验法的核心特点与适用场景，阐明“以科学方法探究生命规律、实证认知生命”的基本生命观念。 【科学思维】 通过对比不同生物研究方法、梳理实验探究案例、分析实验变量与实验流程等活动，理解科学探究的严谨逻辑，培养对比辨析、归纳总结、逻辑推理的科学思维能力。 【科学探究】 通过模拟生物观察、简易调查、探究实验设计等活动，初步掌握生物学实验法的基本步骤，学会控制变量、观察记录、分析结论，建立规范的科学探究思维与实操意识。 【社会责任】 认识科学探究方法在生物科研、生态保护、生活实践中的重要作用，初步形成尊重科学实证、严谨探究、学以致用的科学态度与责任意识。 教学重、难点 【教学重点】 1. 观察法、调查法、实验法等生物学基本研究方法的概念与核心特点。 2. 生物学实验法的基本探究步骤、核心要素与实施流程。 3. 不同生物学研究方法在生物探究与生活实践中的应用价值。 【教学难点】 1. 区分观察法、调查法与实验法的适用场景，准确辨析不同研究方法的异同。 2. 理解科学探究的严谨逻辑，掌握实验过程中控制变量、设置对照的核心探究思路，建立规范的科学探究思维。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 【生活情景导入】同学们不少人家里栽种绿植，很多同学养绿萝、多肉、莆田桂圆盆栽，还有家里种植漳州蜜柚小苗。不少同学都遇到过同款烦恼：自家盆栽明明按时浇水，有的叶片发黄枯萎，有的长得旺盛。家人说法各不相同：长辈觉得水浇多了，有人说晒太阳太少，还有人觉得是土壤缺养分。 仅凭肉眼看看、主观猜测，没法确定真正原因。如果胡乱施肥浇水，植物很容易枯死。想要找准叶片发黄的真正诱因，不能靠感觉，必须用科学手段一步步验证。 养花的疑惑需要科学验证，研究野生动物、农作物生长也是一样。观察、实验是生物最常用的手段，本节课我们系统学习生物学各类研究方法，重点学习实验法探究完整步骤。 结合生活中盆栽叶片发黄的真实情境，联系自身养花经验独立思考，大胆猜测植物长势不同的影响因素。初步感知观察、实验等科学研究方法的重要性 新知探究 一、人们常通过实验法研究科学问题 经过上一节课的学习，我们知道生物学家的研究方法有观察法、调查法、分类法、实验法等。这就是生物学研究的基本方法，其中实验法是现代生物学研究的重要方法，那么实验法包括哪些步骤呢？这节课我们首先以响尾蛇如何追寻猎物为例来学习实验法的一般步骤。 1.发现并提出问题 【提问】课前同学们已经预习了本节课的知识，（视频）请看响尾蛇的简介，响尾蛇还有一个特性捕获到猎物后，它的毒牙会迅速地将毒液注入猎物体内，并不马上把猎物吞下，而是放猎物逃走，过一段时间后，响尾蛇再去追获和吞食猎物，看到这样一则材料后你会提出什么问题呢？ 学生提出问题：响尾蛇是如何追寻它放走的猎物的？ 针对此问题作出假设并阐明理由。 【活动】收集学生答案，投票环节1：视觉、听觉、嗅觉、热感。 2.收集与问题相关的信息 【提问】当我们有了不懂的问题首先要做什么呢？（可能的回答：查阅资料）请看科学家收集的相关问题的资料： 1.响尾蛇的视力不好，他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。 这就是实验法的第二步：“收集与问题相关的信息” 【活动】结合上述信息，请重新作出假设并阐明理由。 投票环节2：视觉、听觉、嗅觉、热感。 3.作出假设 【提问】科学家分析收集的信息后，提出几种可能性的原因，最后做出了什么假设？ 1.体温？ 2.视觉？ 3.听觉？ 4.老鼠的气味？ 5.毒液的气味？ 响尾蛇是根据自己毒液的气味来追寻猎物的 这就是实验法的第三步：“做出假设” 4.设计实验方案 【提问并讨论】做出了这样的假设后接下来应该做什么呢？据学生回答总结“四、设计实验方案”请学生讨论如何设计实验方案，讲述实验方案设计，出示幻灯片。 【总结】实验设计的基本原则 ①控制单一变量 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的条件，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。 ②设置对照 一般来说，对实验变量进行处理的，就是实验组，没有处理的就是对照组。 ③可重复原则 多次重复实验，目的是避免偶然性因素对实验结果的影响，减小误差。科学实验的数据结果应取各个重复组的平均值 【讲述】设计完了实验，接下来我们要实施实验并记录下实验结果。 5. 实施实验并记录， 观看两个动画实验 【提问并讨论】看完了实验请讨论：实验中两只死老鼠的唯一区别是什么？为什么要设计一只没有被响尾蛇袭击过的老鼠？据学生回答，总结：这就是实验法的第六步“分析实验现象” 【讲述】做完了实验，分析了实验现象，实验法的最后一步应该做什么？据学生回答总结：得出结论，同时讲述实验法中应该注意的问题，并据此实验小结实验法的基本步骤。 6. 分析实验现象 通过对比实验1、实验2两组实验的不同结果，科学家对响尾蛇追踪行为的驱动因素进行逻辑推导。 7. 得出结论 响尾蛇的追踪行为与“毒液气味”这一变量存在直接的因果关系。 认真观察课件中响尾蛇的相关资料与特殊捕猎行为，结合课前预习内容独立思考，主动发散思维、大胆提出探究性问题。 提出问题：响尾蛇是如何追寻它放走的猎物的？ 跟随教师引导聚焦核心疑问，思考响尾蛇追寻猎物的标记与依据，初步感知科学探究始于问题，理解“发现并提出问题”是实验法探究的首要步骤，建立基础的实验探究思维。 跟随教师提问积极思考，明确探究问题后主动阅读、梳理教师提供的响尾蛇相关科研资料，提取关键信息，归纳响尾蛇的感官特点与追踪猎物的相关条件。 结合收集到的信息，修正原有猜想，独立重新作出科学假设并说明对应依据。参与课堂投票互动，从视觉、听觉、嗅觉、热感中筛选最合理的追踪因素 结合已作出的实验假设，积极参与小组讨论，合作思考、构思响尾蛇追踪实验的设计思路。认真学习实验设计的三大基本原则，理解单一变量、设置对照、重复实验的核心意义，主动辨析实验组与对照组的区别，梳理实验设计的规范要点，初步掌握科学、严谨的实验方案设计思路。 认真观看两组实验动画，细致观察实验过程与实验现象，如实识记两组实验的操作差异与实验结果。 积极参与课堂讨论，主动思考两只死老鼠的唯一区别，分析设置未被袭击老鼠的实验作用，体会对照实验的设计逻辑。通过对比两组实验结果，开展逻辑推理、归纳分析实验现象，总结得出实验结论，完整梳理实验法的全部探究步骤。 二、实验法通常按一定的程序进行 【交流活动】实验法的基本程序 1.实验中两只死老鼠的唯一区别是什么？ 2.为什么要设计一只没有被响尾蛇袭击的死老鼠？ 3.为什么要多次强调重复上述实验？ 4、 实验法研究一般包括哪些步骤？ 【小结】实验法的基本步骤 （1）发现并提出问题 （2）收集与问题相关的信息 （3）作出假设 （4）设计实验方案 （5）实施实验并记录 （6）分析实验现象 （7）得出结论 除实验法以外，进行生物学研究还有其他许多方法，如观察、调查、分类、建模等，在生物学研究中，有时还需要综合运用化学、物理、地理、数学等其他学科的相关知识和方法，通过设计和制作，解决现实问题。 结合本节课全程探究过程，自主梳理、归纳总结实验法的七大完整探究步骤，熟记实验法基本程序。同时拓展了解观察、调查、分类等其他生物学研究方法，认识多学科知识融合在生物探究中的应用，完善对生物学研究方法的整体认知。 交互动画——校园侦探社·鼠妇失踪案 通过校园侦探社·鼠妇失踪案交互动画闯关，将抽象的实验法七大探究步骤、对照实验、单一变量等重难点知识转化为沉浸式情境体验，帮助学生巩固探究流程、突破实验设计难点。趣味动画情境学习有效调动学生课堂主动性，摒弃机械记忆的枯燥模式，依托情境线索探究、模拟实验操作、即时闯关反馈强化探究思维，让学生在轻松的破案氛围中熟练掌握发现问题、收集信息、作出假设、设计实验、实施实验、分析现象、得出结论的完整探究流程，精准落实实验设计的核心原则，深化对生物学实验法的理解与灵活运用能力。 课堂小结 这节课我们从家里绿植长势不同的生活小问题入手，一起学习了生物学的研究方法。我们了解到，观察、调查、实验都是生物学常用的研究方法，其中实验法是最关键的探究方式。课堂上，我们通过响尾蛇追踪猎物的探究案例，一步步学习了实验探究的完整七个步骤，也弄懂了做实验要遵循单一变量、设置对照、重复实验这些重要原则。大家还通过“校园侦探社·鼠妇失踪案”趣味动画小游戏，在轻松的氛围里巩固了实验探究的方法，真切感受到科学探究一定要严谨认真、讲究实证。通过本节课的学习，我们不再仅凭感觉和经验判断生活中的生命现象，学会了用科学方法探究问题，也为我们之后开展生物实验、探索生命奥秘打下了扎实的基础。 随堂检测 1.生物社团在湿地公园开展生态观察活动时，下列哪种行为最不符合科学观察的做法（    ） A．用望远镜远距离观察鸟类筑巢 B．使用录音设备记录蛙鸣声 C．摘取芦苇叶片制作临时装片 D．直接品尝野果以鉴别是否可食用 【答案】D 【知识点】科学研究的基本方法 【分析】科学探究的基本方法有观察法、实验法、测量法、调查法等。 【详解】A．用望远镜远距离观察鸟类筑巢，可减少对鸟类的干扰，符合科学观察要求，故A不符合题意。 B．使用录音设备记录蛙鸣声属于非侵入式观察，不破坏生态平衡，符合科学观察要求，故B不符合题意。 C．摘取少量芦苇叶片制作装片属于合理采样，通常不影响植物生存，符合科学观察规范，故C不符合题意。 D．直接品尝野果存在中毒风险，且会破坏样本完整性，严重违背科学观察的安全性与非破坏性原则，故D符合题意。 故选D。 2.青虾煮熟后的颜色会变成红色，一些同学认为这种红色物质可能就像酸碱指示剂一样，遇到酸或碱颜色会发生改变。就这些同学的观点而言属于科学探究中的（　　） A．实验 B．假设 C．观察 D．作结论 【答案】B 【知识点】科学探究的基本过程 【分析】科学探究的一般过程：提出问题、作出假设、制订方案、实施方案、得出结论、表达和交流。 【详解】探究的一般过程是从发现问题、提出问题开始的，发现问题后，根据自己已有的知识和生活经验对问题的答案作出假设。设计探究的方案，包括选择材料、设计方法步骤等。按照探究方案进行探究，得到结果，再分析所得的结果与假设是否相符，从而得出结论。并不是所有的问题都一次探究得到正确的结论。有时，由于探究的方法不够完善，也可能得出错误的结论。因此，在得出结论后，还需要对整个探究过程进行反思。即提出问题、作出假设、制订方案、实施方案、得出结论、表达和交流。一些同学认为这种红色物质可能就像酸碱指示剂一样，遇到酸或碱颜色会发生变化，就这些同学的观点而言属于科学探究中的假设。B正确，ACD错误。 故选B。 3.为探究“不同饮品对饭后血糖浓度变化的影响”，某研究小组设计了如下实验方案，其中最科学合理的是（　　） A．让同一人先后饮用等量的葡萄糖水、橙汁和白水，并立即测量血糖 B．让三名志愿者同时饮用等量的葡萄糖水，测量血糖 C．让同一人不同日子，在早餐后饮用等量的不同饮品，定时测量血糖 D．直接收集不同人群的体检报告，分析他们日常饮品与血糖的数据 【答案】C 【知识点】科学研究的基本方法、科学探究的基本过程 【分析】探究不同饮品对血糖的影响，应确保除饮品类型外其他条件（如测试者、饮食基础、测量时间等）保持一致。 【详解】A．“立即测量”几乎测不到饮品对血糖的影响，因为血糖变化需要时间。三种饮品在同一天“先后”喝，会导致前一种饮品的血糖效应还没消退，干扰后一种的结果，故A错误。 B．三名志愿者个体差异大（年龄、体重、代谢状况等），无法排除干扰变量，故B错误。 C．同一人排除了个体差异，不同日子测试控制变量，“早餐后”统一饮食基础，“定时测量”获得变化曲线，符合科学对照，故C正确。 D．日常饮品与血糖数据存在多因素干扰（如饮食、运动），无法控制变量，故D错误。 故选C。 4.为研究烟草对小鼠生理活动的影响，生物兴趣小组进行了探究实验，得到下表所示的实验结果。据表分析，下列说法正确的是（    ） 组别 实验时间/d 体重/g 摄食量/g 饮水量/mL 熏烟组 10 32.9 5.9 7.6 20 37.4 5.87 7.9 30 39.9 5.08 7.8 正常组 10 40 8.7 9.5 20 43.7 8.09 9.8 30 48.9 8.24 10.5 A．该实验中正常组为实验组，熏烟组为对照组 B．熏烟组实验时间越长，小鼠的体重下降越多 C．正常组小鼠的摄食量和饮水量高于熏烟组 D．实验后小鼠未死亡，说明熏烟对小鼠无影响 【答案】C 【知识点】科学探究的基本过程 【分析】对照实验是指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之外，其他条件都相同的实验。 【详解】A．分析实验可知，正常组未接受处理，应为对照组，熏烟组为实验组，故A错误。 B．熏烟组体重随时间增加（32.9g→39.9g），但增速低于正常组，未体现“下降”，故B错误。 C．正常组摄食量（8.7g/8.09g/8.24g）和饮水量（9.5mL/9.8mL/10.5mL）均高于熏烟组（5.9g/5.87g/5.08g；7.6mL/7.9mL/7.8mL），故C正确。 D．熏烟组体重增长缓慢、摄食量和饮水量减少，说明烟草对小鼠生理活动有负面影响，故D错误。 故选C。 5.某同学为了研究家蚕的蜕皮过程，制定了以下计划：①用相机拍摄家蚕的形态变化；②每天同一时间用直尺测量家蚕的长度；③记录家蚕的食量变化和活动状态；④查阅资料了解昆虫蜕皮的生物学原因。在这个研究计划中，运用“观察”这一科学方法的步骤是（　　） A．①②③ B．①③④ C．②③④ D．①②④ 【答案】A 【知识点】科学研究的基本方法 【分析】（1）观察法是指研究者通过感官或借助一定的工具，有目的、有计划地对研究对象进行观察，以获取相关信息的方法。 （2）在研究家蚕蜕皮过程的计划中，需要判断每个步骤是否属于观察法。 【详解】A．①用相机拍摄家蚕的形态变化，是通过相机这一工具对家蚕的形态进行观察并记录，属于观察法；②每天同一时间用直尺测量家蚕的长度，是借助直尺对家蚕的长度进行观察测量，属于观察法；③记录家蚕的食量变化和活动状态，是通过直接观察家蚕的进食和活动情况来获取信息，属于观察法。所以①②③都运用了“观察”这一科学方法，A符合题意。 BCD．④查阅资料了解昆虫蜕皮的生物学原因，这是通过查阅文献等方式获取知识，不属于观察法，BCD不符合题意。 故选A。 6.茶文化在中国源远流长，生活中，很多人喜欢喝浓茶，但是如果饮茶过度，则可能会对身体产生很多不利影响。生物兴趣小组进行了如下实践活动： 【查阅资料】茶叶中咖啡碱含量很高，人体摄入过量咖啡碱会使血压升高，有研究报道，服用3.5mg咖啡碱后，血压会急剧上升10mmHg。 【作出假设】 （1）我们可以对该实验作出假设：__________。 【设计并进行实验】 （2）①准备大小和生理状况____________的健康家兔15只，随机均分为5组，测量每只家兔的血压并记录； ②将绿茶茶叶粉碎，加入不同量的煮沸蒸馏水，配制出质量分数分别为0.02g/mL、0.04g/mL、0.06g/mL、0.08g/mL的绿茶溶液； ③给第一组家兔灌胃10mL____________，第二、三、四、五组依次分别灌胃10mL质量分数分别为0.02g/mL、0.04g/mL、0.06g/mL、0.08g/mL的绿茶溶液，连续6天每天对各组家兔进行灌胃； ④在第二、四、六天，对灌胃1小时后的家兔进行血压测量，计算每组的____________并记录。 【实验结果】 （3）请你设计一张该实验的数据记录表：_________ 【实验结论】该小组最终得出结论：茶浓度越高，家兔血压升高越快。 【交流与讨论】 （4）请你给爱喝浓茶的家人提出一条建议：_________。 【答案】（1）浓茶会使血压升高 （2） 相似（或相同） 蒸馏水 平均值 （3） 组别 一 二 三 四 五 灌胃液体 蒸馏水 0.02g/mL绿茶溶液 0.04g/mL绿茶溶液 0.06g/mL绿茶溶液 0.08g/mL绿茶溶液 灌胃前血压 第二天 第四天 第六天 （4）少喝浓茶 【知识点】科学探究的基本过程 【分析】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，就是实验组。没有处理的就是对照组。 【详解】（1）根据资料可知，实验目的是探究饮茶过度对身体造成的不利影响，故可以对实验作出假设：饮茶会使血压升高。 （2）探究实验要遵循单一变量原则，该实验的变量是不同浓度的茶溶液，因此，除变量以外，其它条件均要相同，即需要准备大小和生理状况相同的健康家兔15只，随机均分为5组。 探究实验还需要遵循对照原则，对照组一般不做处理，所以给第一组家兔灌胃10mL蒸馏水。 为了实验的科学性和准确性，应该计算每组的平均值并记录，是为了减小误差，使实验结果更准确。 （3）根据实验变量是不同浓度的茶溶液，检测指标是家兔的血压，故设计表格如下： （4）根据实验结果可知，浓茶会使血压升高，所以生活中家人们应该少喝浓茶。 板书设计 教学反思 1. 立足生活情境教学，激发学生探究主动性：本节课改变传统生物课堂单向灌输概念的教学模式，紧密结合学生日常养花、绿植养护的真实生活问题创设课堂情境，拉近学生与生物科学探究的距离。依托响尾蛇追踪猎物的经典科学探究案例开展课堂教学，将枯燥、抽象的实验探究步骤、实验设计原理等重难点知识，转化为可观察、可思考、可推导的真实科研过程。引导学生跳出主观臆断的认知误区，学会用科学视角看待生活中的生命现象，充分调动学生的探究热情，逐步培养学生乐于探索、严谨求实的科学探究意识。 2. 多元课堂活动赋能，精准突破教学重难点：针对七年级学生难以理解实验变量、对照实验、探究完整流程的学习痛点，本课采用合作探究与趣味游戏相结合的教学模式。通过小组合作研讨响尾蛇探究实验问题，引导学生自主思考、合作分析实验变量与对照设置的意义，主动构建完整的实验探究知识体系。结合“校园侦探社·鼠妇失踪案”沉浸式动画闯关活动，将机械的知识记忆转化为情境化、游戏化的实操探究，有效调动全员课堂参与度，帮助学生在趣味体验中内化实验探究原则与步骤，真正实现深度学习，高效攻克本节课教学难点，切实提升课堂教学实效。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $