1.1.2 生物学研究的基本方法 第2课时（教学设计）生物新教材苏科版七年级上册

该初中生物学教学设计聚焦科学探究基本方法，通过“生物侦探”情境导入，以巴斯德肉汤实验和水温对金鱼呼吸频率影响为案例，承接上一课时观察与实验基础，实现从工具使用到完整探究思维的过渡，搭建学习支架。 以经典实验与学生探究双案例驱动，融合科学思维（梳理六大探究步骤、控制单一变量）和探究实践（小组设计实验方案），借助视频、思维导图辅助教学，培养严谨求实的科学态度，帮助学生构建探究框架，为教师提供可操作案例与练习，提升教学效率。

第一章 生物学——研究生命的科学 第2节　生物学研究的基本方法（第2课时） 年级 七年级 授课时间 1课时 课题 第2节　生物学研究的基本方法（第2课时） 教材分析 本节是新课标苏科版七年级生物上册第一单元第一章第2节第2课时的内容，是学生系统学习科学探究流程的奠基课。本课承接第1课时观察、实验的基础概念与显微镜操作技能，实现从基础实验工具使用向完整科学探究思维的过渡，既是对生物学基本研究方法的深化，也为后续各类探究实验学习搭建框架，是培育学生科学探究素养的关键课时。 教材以观察与实验为起点，依托巴斯德肉汤实验、探究水温对金鱼呼吸频率的影响两组经典实验展开教学。内容由方法概念过渡到完整探究流程，循序渐进呈现科学探究六大基本步骤；同时结合案例讲解对照实验、单一变量、重复实验等实验原则，引导学生区分观察与实验，理解实验设计逻辑。教材借助经典史实实验与学生动手探究实验相结合，将抽象的探究思路具象化，落实理论与实践融合。 本课依托案例分析、实验方案辨析、小组讨论等课堂活动，引导学生理解科学探究完整流程，学会控制实验变量、规范设计实验。核心教学目标是掌握科学探究基本过程，理解对照实验设计原则，能够辨析实验设计中的常见问题，契合新课标发展学生科学思维、树立求实严谨科学态度的育人目标。 本节课安排1课时，编排贴合初中生认知规律。课堂注重案例研读与思辨分析，引导学生学会理性分析实验，规避常见实验误区，夯实初中生物科学探究的核心基础。 教学目标 1. 生命观念：知道观察和实验是生物学基本研究方法，理解生命规律需通过科学探究得以发现和验证。 2. 科学思维：梳理科学探究的六个基本步骤，理清探究逻辑顺序，形成依据事实、有序探究的科学思维。 3. 探究实践：熟记科学探究完整流程，能结合简单生物情境，初步尝试完成提出问题、设计探究的思维过程。 4. 态度责任：体会科学探究严谨有序的特点，养成实事求是、严谨认真、尊重实验事实的科学探究态度。 教学重、难点 【教学重点】 科学探究的六个基本步骤；对照实验的设计要点。 【教学难点】 控制实验单一变量，设计对照实验。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 【展示图片素材，引发讨论与思考】 同学们，上节课我们学习了显微镜这一观察工具。科学家如同生物侦探，依靠观察与实验寻找真相。今天大家化身小侦探，我们一起来侦破两个案件：肉汤为什么变质？水温是否影响金鱼呼吸？让我们借助科学探究寻找答案。 1.跟随教师情境，进入侦探任务，激发探究兴趣。 2.齐读两大探究案件，思考其中蕴含的生物学问题。 探究新知 一、技能学习 —— 观察与实验 【过渡】同学们，想要破解刚才两个生物案件，我们先要掌握侦探必备技能。第一种重要手段就是观察。很多细微结构肉眼难以分辨，我们可以借助放大镜开展科学观察。大家注意，科学观察不等于随意看一看，必须带着明确目标，仔细观察并及时记录。接下来我们就通过放大镜观察天竺葵叶片，一起来感受规范的科学观察。 接下来我们学习侦探第一套工具——观察。大家请看天竺葵叶片，我们借助放大镜对比叶片正反两面。记住，科学观察不能随意张望，一定要带着目标，明确观察内容，及时记录现象，这样才能收集有效的证据。 我们继续借助观察探索植物的秘密。大家观察红墨水浸泡的百合花与芹菜，留意切面变红的部位。思考为什么只有管道结构被染红。通过有目标的观察，我们就能找到植物运输水分的结构导管。 刚刚两个演示实验运用的就是观察法。大家对比一下，观察和实验有什么区别？简单来说，人为改变、控制条件开展研究，就是实验法。观察与实验是科学探究最基本的两种方法，我们一起来梳理核心要点。 1.认真观察演示，对比叶片正面与背面的形态差异。 2.聆听总结，理解科学观察需要具备明确目的性。 1.仔细观看实验现象，寻找材料切面被染红的通道。 2.小组简单交流，归纳得出植物依靠导管运输水分。 1.回顾前面演示实验，区分观察法与实验法的不同。 2.做好笔记，识记观察与实验的概念和特点。 二、侦破第一案：巴斯德肉汤案件 【过渡】刚刚我们分清了观察法和实验法。想要破解肉汤变质这个悬案，只靠单纯观察远远不够，我们需要人为控制条件、设计对照实验。接下来我们化身侦探，一起来剖析巴斯德经典实验，看看他是怎样通过实验找到肉汤中微生物的来源。 现在我们正式侦破第一桩案件。很久以前大家十分疑惑，肉汤放置一段时间就会滋生微生物。巴斯德设计了两种烧瓶开展实验，请同学们仔细观察普通烧瓶与鹅颈瓶结构上有什么区别，大胆猜想这样的装置会带来什么不同结果。 大家看，煮沸后的肉汤依旧会变质，里面出现细菌。巴斯德抓住线索提出疑问：造成肉汤变质的微生物，究竟是肉汤自己生成的，还是来自空气中？这就是科学探究第一步 —— 提出问题。 有了问题之后，就要大胆猜想、作出假设。当时存在两种观点，巴斯德猜想肉汤里的微生物来自空气。可猜想不能直接当成结论，大家想一想，巴斯德需要设计怎样的实验，才能证明自己的假设是否成立？ 有了假设，就要制定实验计划。巴斯德准备普通烧瓶与鹅颈烧瓶形成对照。大家留意，两组所有条件保持一致，唯一区别就是微生物能否落入肉汤，这就是实验的变量，也是对照实验设计的关键。 对照实验最重要的原则就是控制单一变量。简单来说，只允许我们研究的条件不同，其余所有条件保持一致，防止其他因素干扰实验。大家结合巴斯德实验，找找这里唯一允许变化的条件是什么。 方案设计完成后，就进入实施计划阶段。巴斯德将两瓶肉汤煮沸灭菌，静置持续观察。大家仔细留意三组现象：普通瓶变质、鹅颈瓶不变质、打断鹅颈后肉汤迅速变质，试着思考现象背后的原因。 结合观察到的实验现象，我们就能揭晓案件真相，得出实验结论。实验证明细菌不会凭空从肉汤里产生，而是空气中的微生物落入肉汤，才让肉汤变质，同时也验证了巴斯德最初的假设。 得出结论后，科学探究还有最后一步 —— 表达交流。我们可以通过口头汇报、书面报告等形式分享整个实验过程与结果，和他人讨论实验设计、反思不足，完善探究方案。到这里，巴斯德实验完整的六大步骤就全部梳理完毕。 刚刚我们一步步拆解了巴斯德实验完整的探究流程，接下来我们观看一段科普视频。大家观看的时候留意实验现象，体会巴斯德敢于质疑、严谨求证的科学探索精神。视频结束后我们一起来总结知识点。 视频看完啦，我们结合这两个问题展开小组讨论。大家围绕鹅颈瓶的巧妙设计、对照实验的意义，还有科学探究六大步骤相互交流，稍后请同学分享答案。 等大家讨论结束，我们一起梳理结论，巩固巴斯德实验的核心考点。 我们把巴斯德实验提炼出来，就是生物科学探究通用的六大步骤，大家跟着屏幕一起齐读：提出问题→作出假设→制定方案→实施方案→得出结论→表达交流。 大家留意图上箭头，探究不是一次性走完就结束，如果结论不支持假设，还可以重新提出问题、修正假设，循环探究。接下来我们开启闯关练习，检验大家掌握情况！ 1.观察两种烧瓶外形，找出瓶口结构的不同之处。 2.开动脑筋，猜测两套装置后续会出现什么现象。 1.认真阅读实验情境，理解巴斯德提出的探究问题。 2.独立思考，简单说说自己支持哪一种猜想。 1.了解两种对立观点，记住巴斯德作出的实验假设。 2.开动思维，思考验证猜想可行的实验思路。 1.对比 A、B 两瓶结构，找出本实验中的单一变量。 2.理解鹅颈瓶的作用，记住对照实验设计原则。 1.理解变量与控制单一变量的核心含义。 2.联系肉汤实验，区分实验变量和无关变量。 1.识记实验出现的三组现象，做好课堂记录。 2.结合装置特点，分析不同现象产生的缘由。 1.牢记本次实验结论，区分结论与假设。 2.梳理现象和结论之间的逻辑联系。 1.记住科学探究最后一步：表达交流。 2.整体回顾，梳理科学探究完整六大流程。 1.认真观看视频，回顾巴斯德实验过程与实验现象。 2.思考科学家开展探究实验具备哪些可贵品质。 1.小组合作交流屏幕上两道思考题。 2.理清鹅颈瓶功能、对照组作用，熟记科学探究完整六步骤。 1.熟记科学探究六大步骤，理清先后顺序。 2.理解科学探究可以循环往复，不是单向流程。 三、侦破第二案：水温对金鱼呼吸频率的影响 【过渡】同学们，我们通过巴斯德实验掌握了科学探究六大步骤。现在学以致用，进入实战演练，一起来侦破第二案。请大家运用探究方法，小组讨论三分钟，围绕屏幕问题设计探究水温对金鱼呼吸频率影响的实验方案。 理论学完，咱们不能只纸上谈兵！接下来进入实战演练环节，侦破第二案：水温会不会影响金鱼的呼吸频率？ 请大家以小组为单位，运用刚刚学到的探究六步法，围绕屏幕上四个问题展开三分钟讨论，试着自主设计完整探究方案。 大家先看一看屏幕上的实验器材，我们可以借助冰块或者热水改变水温，温度计用来精准测温。思考每种用具在实验里发挥什么作用，结合刚刚讨论的实验思路，想一想如何利用这些器材完成探究。 我们先来明确探究的第一个环节 —— 提出问题。大家看屏幕，实验要探究水温变化是否影响金鱼呼吸频率。接着看作出假设，假设是我们提前的猜想，除了屏幕上这一种，大家开动脑筋想一想，还能提出哪些不一样的假设？ 接下来我们学习制订实验方案。大家看清实验三步操作，记住通过增减冰块、热水调节水温，依靠观察鳃盖开闭统计呼吸频率。实验时小组做好分工，耐心等待金鱼稳定后再读数，避免数据出现误差。 现在进入实施方案阶段，大家牢记本实验变量是水温，其他条件保持一致。实验水温控制在 10℃—30℃，爱护金鱼。还要多次重复实验，减少误差、避免偶然性，大家试着思考该怎样设计实验记录表格。 我们一起来看实验记录表，表格设置多次测量，方便后续求取平均值减小误差。实验过程不要惊扰金鱼，大家如实记录数据。实验结束后请及时将金鱼放回水体，善待小动物。 同学们，整理好实验数据，我们就能归纳实验结论。大家仔细阅读屏幕上三条结论，注意限定温度范围。之后进入表达交流环节，各组分享方案、实验结果与心得体会，互相取长补短。 我们一起来讨论这两个问题。当结论和假设不符时不要着急，先排查操作并重复实验。计数准确度会直接影响实验结果，大家结合屏幕内容，梳理减小实验误差的各类方法。 1.小组合作，运用科学探究六步法，围绕问题讨论实验方案，找准实验变量与控制条件。 2.明确金鱼呼吸的计数方式，梳理完整探究思路，准备交流展示。 1.认识全部实验器材，思考每种用具对应的实验用途。 2.结合器材，完善水温影响金鱼呼吸频率的实验思路。 1.识记本次探究提出的问题，理解问题设置要点。 2.积极思考，尝试写出其他合理的实验假设。 1.梳理实验操作步骤，明白呼吸频率的统计方式。 2.小组内商议分工，留意实验操作中的注意事项。 1.理解单一变量原则，记住水温范围，爱护实验动物。 2.思考多次实验的意义，尝试构思数据记录表格。 1.观察表格结构，明白多次测量求取平均值的作用。 2.遵守实验规范，爱护金鱼，如实记录实验数据。 1.结合实验数据理解结论，理清水温与金鱼呼吸频率的关系。 2.小组整理实验成果，准备和全班交流分享。 1.思考假设与结论不一致时的科学处理方式。 2.熟记减小实验误差的方法，做好知识点整理。 【课堂小结】 同学们，我们借助思维导图对本节课做课堂小结。生物学研究常用观察与实验法，科学探究分为六大步骤。大家重点掌握单一变量原则，明白多次实验的意义。结合巴斯德实验、金鱼呼吸实验巩固知识点，理清实验核心要点。 1.跟随导图回顾知识，构建完整知识框架。 2.识记探究步骤与实验原则，查漏补缺做好笔记。 【课堂练习】 一、单选题 1. 云南一群名为“短鼻家族”的野生亚洲象，曾以一场罕见的北上南归之旅，吸引了全世界的目光，科研人员使用无人机监测象群行踪。这种研究方法属于（ ） A．调查法 B．实验法 C．比较法 D．观察法 【答案】D 【详解】A．调查法是为获取特定数据或信息开展实地考察等工作，该研究方法并非调查法，A 不符合题意。 B．实验法一般需人为控制变量并进行针对性实验操作，此研究无相关实验环节，不属于实验法，B 不符合题意。 C．比较法是通过对比不同研究对象的特征得出结论，该研究未涉及对比分析，不属于比较法，C 不符合题意。 D．观察法可借助摄像机、无人机等工具对生物行为进行观察记录，与题干中的研究方式相符，因此这种研究方法属于观察法，D 符合题意。 2. 为研究阳光对花生发芽的影响，李明同学设计了一组对照实验，在甲和乙两个花盆中种下花生，并对阳光、温度和水加以控制，下表中①、②两处应为（ ） A．20℃不充足 B．20℃充足 C．30℃不充足 D．30℃充足 【答案】B 【详解】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以外，其他条件都相同的实验。该实验研究阳光对花生发芽的影响，所以变量是阳光，除阳光不同外，其他条件（温度和水）应保持一致。甲花盆温度是 20℃，那么乙花盆温度也应为 20℃，所以①处应为 20℃。甲花盆水是充足的，乙花盆水也应充足，所以②处应为充足。B 符合题意，ACD 不符合题意。 3 . 某生物兴趣小组为了模拟巴斯德实验，设计了如图实验，下列叙述正确的是（ ） A．甲、乙组实验能形成对照 B．乙中的肉汤先变质 C．实验变量是肉汤 D．肉汤变质的根本原因是温度过高 【答案】A 【详解】A．对照实验要求只有一个变量，其余条件完全相同。本实验变量是：空气中的微生物能否进入肉汤，肉汤量、温度、棉花塞等其他条件全部一致，符合对照实验要求，甲乙可形成对照，A 正确。 B．甲是直玻璃管，细菌能直接落到肉汤里，甲肉汤先变质；乙的弯管阻挡细菌进入，肉汤能长期保持澄清、不变质，B 错误。 C．甲乙两支试管里的肉汤完全相同，真正变量是有无外界细菌（微生物）进入肉汤，C 错误。 D．肉汤变质是空气中的细菌、微生物进入肉汤大量繁殖导致；温度只是影响细菌繁殖速度，不是变质的根本原因，D 错误。 4. 研究光照对金鱼生活影响的实验，正确的顺序是（ ） ①提出问题；②制定计划；③作出假设；④实施计划； ⑤表达交流；⑥得出结论 A．①②③④⑤⑥ B．①③②④⑤⑥ C．①③②④⑥⑤ D．⑥⑤④③②① 【答案】C 【详解】科学探究一般步骤： ①提出问题 → ③作出假设 → ②制定计划 → ④实施计划 → ⑥得出结论 → ⑤表达交流 顺序对应：①③②④⑥⑤，选 C。 5. 某学习小组准备对盱江河区不同水域环境中的鱼类生存状况进行探究，他们预测“污染的水质会影响鱼卵的孵化率”，这属于科学探究基本过程中的（ ） A．提出问题 B．作出假设 C．制订计划 D．得出结论 【答案】B 【详解】（1）提出问题：以问句形式呈现，例如：污染的水质会影响鱼卵的孵化率吗？（2）作出假设：根据已有知识或经验，对问题答案作出猜测、预测，一般是陈述句。（3）制订计划：设计实验方案、确定材料步骤。（4）得出结论：做完实验，根据实验结果总结观点。 题干中 “预测‘污染的水质会影响鱼卵的孵化率’”，属于作出假设。综上选 B。 板书设计 教学反思 本节课围绕科学探究的基本过程展开，以水温对金鱼呼吸频率的探究实验作为核心案例，串联探究六大步骤、单一变量原则、减小实验误差等重点知识。课堂依托课件逐层拆解实验流程，搭配思考讨论问题引导学生主动思考，大部分学生能够理清科学探究完整流程，掌握对照实验相关要求。 教学中也存在不足：课堂以模拟实验分析为主，缺少动手实操，部分学生对变量控制理解较为表面。小组讨论时间有限，少数学困生难以独立分析假设与结论不符时的处理方法。 后续改进：条件允许时安排分组实验，让学生亲自动手观察记录；增加典型例题辨析，强化单一变量概念；预留更多交流时间，分层提问，兼顾不同水平学生，帮助学生真正形成科学探究思维。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $