12初中生物探究课例概要

1
1
2
4
3
9
4
16
体积 1 8 27 64
表面积 / 体积 1
1/2 1/3 1/4
体积增大 （表面积 / 体积） 减小 【反比关系】
2. 探究细胞大小与物质扩散的关系 模拟实验：
质量分数为 0.1%的NaOH 溶液 含酚酞琼脂块
10 分钟
酚酞与NaOH相遇 呈紫红色
琼脂块边长 cm 琼脂块体积 cm 3 NaOH扩散深度 1 2 3
引导学生对图进行定性和定 量分析
得出：
根对水分的吸收和对矿质 元素的吸收不是同一个过程
提供材料 2 ：
研究水稻根细胞液中钾离子与氧气浓度的关系如下图：
细 70 – 胞 60 – 液 中 50 – 钾 40 – 离 30 – 子 量 20 –
10 – 0–
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
氧气浓度
再次重复实验（将结果推广到同类事物）
消除非处理因素造成的误差
案例：
一组对照：光合作用
不遮光 遮光
多组对照：种子萌发的 外界条件
实验 空白对照
①②
③
④
条件对照：甲状腺素饲喂蝌蚪
20 ~ 25℃
4 ~ 8℃
不做处理
甲状腺素
甲状腺抑制剂
正常蝌蚪自身 产生甲状腺素
（非严格的空白） 空白对照
实验
条件对照
4. 模拟实验探究
未着色厚度
（五） 科学探究的形式 科学家的探究
发现式探究 推理性探究 实验式探究 ·······
探究性学习活动
观察 调查 资料分析 探究实验 模拟实验
1. 发现式探究
发散思维
* 在学习情境中发现需要探究的问题 * 教师提供开放性的问题
长有葡萄球菌的培养皿
为什么透亮的圈内没有 细菌生长？
弗莱明发现青霉素
提供发现的情境
（1）假说
对于自然界或生物实验中观察到的现象，依据 一定的经验材料或科学原理，提出的一种推测或猜 想的过程。
● 假说的基本特征
* 假说与实验目的的统一性 每一个目的（课题）的确定，都是一个假说形成的过程
* 假说的客观性 以客观存在的现象为出发点
* 假说的推测性和预见性 带有猜测，但有一定依据和推理
结论
评价、发表与交流
（四）探究性学习对教师的依赖程度
提出探究问题
收集事实证据
对收集事实进 行解释
对解释进行评 价
发表与交流
学生独立提出 探究问题
独立确定什么 可作证据，并 进行收集
教师或教材创 设问题环境
在他人的指导 收集某些数据
教师或教材引 导提出问题
教师或教材直 接给出数据， 学生进行分析
教师或教材 提出问题
发育期 每天需水量（米3/公顷）
返青期
22
拔节期
38
抽穗期
47.8
灌浆期
38.4
50 – 40 – 30 – 20 – 10 –
0 返青期 拔节期 抽穗期 灌浆期
模拟实验案例：（北师大出版社 七年级上册 ）
探究：细胞不能无限长大的原因 1. 探究细胞体积与表面积的关系 建立实物模型
建立数学模型
边长（cm） 表面积
图象模型 案例：（人民教育出版社 七年级上册 ）
小麦需水量与发育时期的关系
发育期 天数 需水总量（米3/公顷）
返青期 29
635
拔节期 23
876
抽穗期 20
956
灌浆期 31
1192
各时期每天需水量
1200 – 1000 –
800 – 600 – 400 – 200 –
0– 返青期 拔节期 抽穗期 灌浆期
学生的探究性学习：
学生通过类似于科学家的探究活动方式获 取科学知识，并在其中学会科学的方法和技能， 领悟科学的思想观念，形成科学态度和科学精 神。
（二）探究性学习理论的形成
• 培根提出把科学主要是看作“探究程序或方法” • 卢梭提出教育应以“儿童为中心”
• 德可劳利的“儿童兴趣中心” • 杜威的“从做中学” “从经验中学” • 皮亚杰的“获得学习模式” • 布鲁纳的“发现学习” • 罗杰斯的经验学习 • 萨奇曼的探究训练 • 施瓦布的诱发探究
教育主体 —— 教 师 学习主体 —— 学 生
教和学各自的中心人物
● 长期以来“两个中心”的争论 ● 20世纪六、七十年代，世界教育改革与发展中逐步
形成的核心理念之一 ：
以学生为本 ； 以学生的发展为本
（1） “ 教 ” 与 “ 学 ” 是相互作用的统一 体
—— 不是两个孤立的活动
（2）教学过程是师生“ 沟通 ” 与 “ 合作 ” 的活 动
传统学习方式 ：被动接受式 —— 学生主动学习的潜能被排斥
（3）如何转变学生的学习方式？
现代学习方式 ：主动发现式 —— 学习探究问题的主体性得以体现
新课标倡导的重要的学习方式： ● 主动探索 ● 合作交流 ● 操作实践
三．新课程对中学教师提出的新任务
1. 教育观念的更新 2. 教师角色的转变 学生学习的促进者与合作者
对于不能或难于进行实际实验的研究对象，设计出其 “替代 物” ，并对替代物进行实验，以获取研究对象的信息和资料。这种 实验探究叫模拟实验探究。
（1） 模拟实验的原理
相似性原理
（2） 原型 模型
实际存在的研究对象
研究对象的 “ 替代物 ”
理论模型 实物模型
图象模型 逻辑模型 数学模型
抽象性 直观性
模拟实验探究： 模型研究的结果 类 原推型
在他人指导下 阐述自己解释
在他人深入地 指导下阐述自 己解释
给出表达的 步骤和程序
大 --------------------------- 学习者自主探究的程度 ---------------------------- 小 小 ------------------------ 教师和学习材料指导的程度 -------------------------- 大
引导学生分析曲线，得出：
根对矿质元素的吸收与有氧呼吸有关。
提供材料 3 ： 研究番茄矿质元素的吸收率与温度的关系如下图：
100 –
90 –
吸 收
80 – 70 –
量 60 –
50 –
40 –
30 –
20 –
10 –
0 – 10
20
35
40
引导学生分析温度影响矿质元素吸收的曲线，得出：
温度影响呼吸酶的活性，进而影响呼吸作用
选材：
实 验 材 料 —— 鼠妇 非生物因素 —— 光
手段：
江
苏 教
选材： 实 验 材 料 —— 鼠妇
育
非生物因素 —— 光、温度、水
出
版 手段： 提供探究指导，自然观察，自己设计实验
社
北 京 选材： 实 验 材 料 —— 霉菌、馒头
师
非生物因素 —— 温度
大
出
版 手段：
社
温暖潮湿
低温潮湿
选材和手段的拓展
* 性状由遗传因子决定
③ 从基本观念推导出假说的具体内容 * 遗传因子是成对存在的
依据感性材料做出理性思考的过程 * 在形成配子时，成对的
遗传因子彼此分离
* 受精时，雌雄配子结合 是随机的
（2）实验方案的确立 （实验过程的设计）
① 实验材料的选择和实验手段的选择 例：探究生物与环境的关系 （课程标准建议活动） 人民教育出版社（七年级上册）
* 假说的多样性 需要实验的证明
案 例： 探究光对鼠妇生活的影响
《生物学》七年级上册 （人民教育出版社）
提出问题： 光会影响鼠妇的生活吗？
作出假设： 鼠妇适于生活在阴暗的环境中，光会影响鼠妇的生活。
作出假设的依据是：在花盆、石块等阴暗的地方常常看 到鼠妇，而在明亮、干燥的地方看不到鼠妇。当把花盆、石 块搬开后，鼠妇很快就爬走了。
学生的主体体现在 学习知识、获得能力、得到发展 ……
教师的主体体现在 * 通过教学意图和策略影响学生； * 将学生置于“学习主体”的地位； * 给学生创造充分的发展空间。 使学生成为真正的学习主体
四. 新课程探究性学习的研究
（一）科学探究的基本理念
科学家的探究：
科学探究是指科学家用以研究自然界，并 基于研究获得的证据提出独立见解的多种途径 和方法。
··········
（三）科学探究的方法
基本环节
主要方法
技能手段
科 进学 一探 步究 探的 究方
法
提出问题 作出假说 获得事实 的方法
处理资料 的方法
得出结论 的方法
观察 调查
测量 记录 测定技术与手段
实验 数据的转换
变量分析与条件控制 操作技能
数理统计方法
关系分析
科学抽象
归纳、概括
Biblioteka Baidu
问题与假说 建立模型
分子 渗透作用
离子 主动运输
动力
别
影响吸收 数量因素
蒸腾作用 浓度差
呼吸作用产生ATP 载体种类和数量，氧气，温度
联 吸收部位相同； 矿质元素只有溶于水后呈离子状态才能被 吸收；
系 矿质元素被吸收后影响到土壤溶液浓度进而影响吸水。
两个相对独立过程
案例 2
甲乙两地出产同一种甜瓜，甲地的甜瓜比乙地的含糖量 高。经调查，在甜瓜生长季节，甲乙两地的光照条件和栽培 措施基本相同，而温度条件差别较大，详见下表及其转换成 的直方图：
* 仪器设备
●
根据变量之间的关系
自变量 因变量
调节变量（人为改变的因子）
● 根据实验的目的 反应变量（因变量）
无关变量、干扰变量
【 实验中对变量的控制 】
调节变量的单一性 ● 对照原则
无关变量、干扰变量的排除 ● 随机化原则
消除或减少实验中系统误差的影响 避免实验结果的偶然性
扩大实验样本（避免样本来源不足） ● 重复性原则
2. 推理性探究
逻辑思维
* 直接或间接观察现象、资料（并不一定需要实验） * 质疑、思考、归纳、推理，得出结论
案 例1
探究植物的矿质营养
导入：
探究性问题一 ： 探究根部吸水和吸收矿质元素的关系
提供材料 1 ：
60 -
50 -
40 -
30 -
20 -
10 -
0-
吸水量
吸收矿质元素量
白天
晚上
分别测定某植物白天、晚上 吸水量和吸收矿质元素量：
40 –
白天
平均温度（℃） 甲地 乙地
30 –
夜间
白天
33 33
20 –
夜间
12 22
10 –
0– 甲地
乙地
探究：1. 环境温度对呼吸作用的影响。 2. 呼吸作用对植物体营养物质含量的关系。
3. 探究实验
创造性思维
* 经历发现问题、形成假设、辨别变量的思考； * 根据控制变量的原则设计实验、执行实验； * 在实验中经历观察现象、测量、数据整理转换等过程； * 经历科学抽象、建立模型，验证、修定或推翻假说
试管内的水定量 尽量减少热量散失
② 变量及其控制
对实验反应的各环节和结果有影响的因素（因 子）称为变量
【 变量的类型 】
● 根据与研究对象的关系及对其影响
* 环境变量（温度、光照、压力、空气成分、溶液浓度、PH ……）
* 时空变量
时间（生命周期、生物钟 ……） 空间（容量、地域、纬度、磁场、太空 ……）
材料 ：蚯蚓、 蜗牛 手段 ：给蚯蚓建造一个温馨的家
* 观察蚯蚓的生活环境 * “蚯蚓的家”应该具备哪些基本条件？ * 对影响蚯蚓生活的主要环境因素作出假设。
案例 探究不同食物的热价
《生物课程标准》主题之一
“人体生命活动的能量供给” 的活动建 议 材料： 花生种子、核桃种子
手段：
1ml水升高1℃ 吸收4.2焦热能
新课程新理念
探究性学习浅谈
一. 新的课程理念
《生物课程标准》明确提出的三个课程理念 ： 1. 面向全体学生 2. 提高生物学科素养 3. 倡导探究性学习
二. 新课程对教学功能的定位
传统教育观念： 教学只是一种形式 —— 传授知识
新课程理念： 教学是教师和学生共同参与的创造性的
活动过程。
1. 教学过程中的 “双主体”
2．促进学生学习方式的转变
（1）什么是学习方式 ？
美国学者哈伯特 ·塞伦（Herbert Thelen）1954年首次提 出
● 学习者在学习中表现出的比较稳定的学习 策略和学习倾向，以及在研究问题时所表 现出的具有个人特色的方式
● 学习者的主体性表现上：
接受式 学习方式
发现式
（2）为什么要转变学生的学习方式？
教师或教材 提供数据和 分析方法
独立总结事实 证据并做出解 释
教师指导下对 收集的事实形 成解释
教师给出运用 事实形成解释 的途径
教师或教材 给出合理的 解释
独立考察事实 与作出解释的 联系
教师引导对事 实与作出解释 的联系
教师给出事实 与解释的可能 联系
教师或教材 给出合理的 评价
独立阐述自己 的解释并作出 合乎逻辑辩护
提供材料 4 ：
采用溶液培养法的数据
同一植物对不同种的矿质元素的吸收量是不同的。 不同植物对同一种矿质元素的吸收量也不同。
植物对矿质元素的吸收具有选择性。
提供材料 5 ：
动画演示和实验演示 ：根吸收矿质元素过程：
交换吸附 主动运输
总结归纳： 根部吸水和吸收矿质元素的关系
吸水
吸收矿质元素
区 形式 方式
—— 依据一定的生活经验
● 提出假说的基本过程和方法
① 对大量实验材料的分析和整理 为假说提供客观事实的阶段
孟德尔的假说过程
* 植物表现出的各种性状 * 各种性状在后代的表现 * 以豌豆为材料，分别观察
7 对相对性状的后代表现
② 提出基本观念 作为假说核心的基本事实和原理
* 性状有显性和隐性 * 性状分离有一定的比例