科学研究的基本方法观察假说和实验一课的教学设计 张宏.doc

“科学研究的基本方法观察、假说和实验”一课的教学设计张宏 中山市华侨中学 （528400） 一、 教学内容分析1、 本节内容的地位按照高中三年级选修复习计划，本节课是第一轮复习的第一个重要内容。之所以将有关实验的复习放在其他内容之前，是因为各个章节的学习和以后的各单元复习中都有大量有关实验能力的要求。因此这一内容的复习在高三整个复习中有着承前启后的作用。而且学生在以往的学习中接触了大量实验题型，有了一定的基础，但是缺乏对实验的基本原则、方法和规律的总结和理解。从这个角度讲，这节课又不完全意义上的复习课，而更像是一堂新授课。2、 重点、难点的确定本节课的教学内容不多，但是要达到教学目的是有一定困难的。因为，本节的目标就是要培养学生正确的实验思维的方法和科学探索的方法和步骤。这属于情感、态度和价值观方面的要求。所以，怎样做好教学设计，达到这一目标就成为这节课的重点，也是难点。3、 课时的安排：由于本节实验专题的内容大多数知识具有很强的抽象性，所以本节知识将分成三课时进行。第一课时为科学研究的基本方法观察、假说和实验，第二课时为实验的变量、实验设计的主要原则，第三课时为常规的实验方法及应用举例。本节课是第一课时。二、学生情况分析 学生对于实验方面的知识是非常匮乏的，其分析问题的能力也存在严重不足。如果仅仅通过实验联系的方式是无法达到目的的，原因是学生基础知识一般只限于课本的实验操作，而课本实验的操作总是告诉学生“怎么做”，而“为什么这样做”就涉及很少，对于“科学家是如何想到要做这个实验”这样的问题就根本没有涉及。而学生思维能力的体现和高考的要求就恰恰在于后面这两点。当遇到一个问题，学生不懂得科学地分析问题，寻求合适的方法找到答案或解决问题。三、 教学目标的确定根据课程标准和高考大纲的要求，结合本节教学内容的实际，在分析学生现有的知识水平的基础上，拟定了下列几个教学目标：1、知识目标经过学习理解并能运用科学探究的基本步骤理解观察、假说和实验在科学研究的中重要地位2、能力目标培养学生发散、求新、求异的创新思维和逻辑思维的能力培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力锻炼资料收集，信息处理和互联网应用的能力3、情感目标培养学生善于观察、勤于思考的学习习惯培养学生在学习过程中的主体意识和勇于探究的精神帮助学生树立辨证唯物主义观点和科学的思维方法四、教学方法围绕本节课的教学目标和教学内容，采用启发式教学、讨论法等多种教学方法，积极探索设计一个可以让学生在其中自由探究和自主学习的场所。在教学过程中，我选择了以“问题”为教学为中心，充分经典科学问题资源来支持学生的“学习”，开展师生互动、生生互动，体现出以学生为主体，教师为主导的“双主”教学理念。在教学中，通过多设疑、多提问、多讨论、多分析、多探究，培养学生以发散、求新、求异思维为主的创新思维和综合运用知识的能力和主体意识及探究的精神。五、学习方法“授人与鱼，莫过于授人与渔”，学生学习的最终目点不是仅仅为了“学会”知识，更是为了“会学”知识。 在教学中，要注重学生学习方法的指导和培养。在本节课中，学生将通过多种途径，如：阅读、思考、分析、讨论、探究等等，来开展学生之间的协作学习和自主学习，形成以学生为主体的教学模式。让学生通过自己的主体活动，根据自身的反馈信息来形成对客观事物的认识和理解，从而发展自身的分析问题的能力、创造性思维能力和逻辑思维的能力，提高自身的处理信息素养和实验素质。本节课主要基于以下教学理论：l 5E学习模式：吸引(engagement)探索(exploration)解释(explanation)加工(elaboration)评价(evalution)l 萨其曼探究训练模式：展示问题假设和搜集资料提出新假设，重新搜集资料得出结论。l 施瓦布生物科学探究模式：确定研究对象和方法学生构建问题推测问题症结解决问题六、教学程序1、创设情景（这部分需2分钟）处理：本节课通过一首唐诗左迁至蓝关示侄孙湘：“一封朝奏九重天，夕贬潮阳路八千。欲为圣明除弊事，肯将衰朽惜残年。云横秦岭家何在？雪拥蓝关马不前。知汝远来应有意，好收吾骨瘴江边。”引出“疟疾”这一课的线索。（组织学生阅读唐诗并思考：最后一句“好收吾骨瘴江边”是什么意思？“瘴”指的是什么？）优点：通过生动、有趣的情节引入课题，可以很快的激发起学生的好奇心和迫切了解知识的欲望，使学生在一上课就进入学习和探究的氛围中，并为课堂教学奠定了一个轻松、和谐的基调。2、新课教学（这部分需30分钟）本节课准备分三个层次进行教学“疟疾之谜”的揭开过程的分析讨论（详细过程附后）观察并提出问题提出假设（假设、猜测或推论）设计并完成实验分析实验现象或数据，得出结论实验结果与假设相符，假设正确实验结果与假设不符，假设错误实验结果与假设无关，无法判断，另作假设学生阅读资料“疟疾之谜”的揭开（全文附后）总结科学研究的基本过程3、巩固练习(这部分要6分钟) 如何将这个基本过程应用于我们的探究实验中【问题】某同学研究性学习课题是“探究影响细菌生长繁殖的因素”。他在培养细菌的过程中，发现了某种细菌（记作R）的周围其他细菌的生长繁殖受到抑制。这是为什么？多种假设均可，下面是方案之一【 假 设 】由于R细菌产生了不利于其他细菌存在的物质所造成的。【方法步骤】第一步：取两个培养皿，按相同的营养成分配制成甲、乙两个培养基。第二步：在甲培养基上接种R细菌，培养一段时间后，除去R细菌；乙培养基上不接种R细菌，作为对照。第三步：在这两个培养基上分别接种相同的其他细菌。第四步：在相同条件下（温度等），让甲、乙两培养基上的细菌生长繁殖【结果与结论】甲培养基上的细菌生长受限制，不能繁殖；乙培养基上的细菌能正常生长繁殖。假设正确。甲培养基上的细菌能正常生长繁殖；乙培养基上的细菌能正常生长繁殖。假设错误。4、总结、布置作业(这部分要2分钟)作业是学生分组收集有关2003年“非典”发生和研究的过程，也本节课的分析疟疾的形式总结“SARS”病毒的发现过程和传播方式研究。 “疟疾之谜”的揭开19世纪，疟疾病猖獗，人们根据疟疾的分布情况而得出结论：地势低洼多水、气温较高的地带是烟瘴之区，易发生疟疾。这是人们根据大量的生活事实而总结出来的经验规律。那么，为什么在这样的地方容易发生疟疾呢？于是，人们根据发病区的情况设想：很可能污水是导致人患疟疾的罪魁祸首，很可能污水蒸发产生毒气使人生病，等等。这就是根据经验规律而提出的疟疾病因的假说。如果这一假说是对的，即污水果真是疟疾的病因，那么可以推论，清除污水可以免除疟疾。于是人们根据这一推论清除污水。结果疟疾果然大大减少了，某些地区竟然全无疟疾发生。所以实验证明，这一假说是正确的，即污水引起疟疾。有了这一结论后，人们就要进一步追问：污水是如何引起疟疾这种疾病的？可以设想，如果污水是直接导致疟疾的，那么，人们喝了污水就应该发病。于是人们又根据这一推论做了大量试验。结果证明，引用污水并不会发生疟疾。这一实验结果否定了污水直接引起疟疾的假说。通过观察人们又发现，清除污水，疟疾少了，同时蚊子也少了。把这两个事实联系起来，人们设想，疟疾是不是靠蚊子来传播的呢？长期观察发现：住在低洼沼泽地，并在室外露天睡眠的人容易患疟疾；不用蚊帐比用蚊帐的人更容易患疟疾；夜间在薰烟的火旁睡眠的很少患疟疾。这三个事实使蚊子是疟疾传播者的假说变得更有诱惑力了。1878年法国医生Laveran在疟疾患者的血液中发现了细长如丝的微生物可能是疟疾的病原体。这一假说和上述“蚊子可能传播疟疾”的假说联系起来，使英国军医Ross推想：如果上述两个假说是对的，吸了患者血液的蚊子，体内就应该带有这种微生物。于是Ross做了如下实验：他使蚊子吸一位患者的血，几天之后，把蚊子全部杀死，检查蚊子体内有无微生物。果然，Ross在蚊子的胃中找到了这种微生物，而且数量非常之大。可见这种微生物在蚊子胃中已经繁殖。这一假说为蚊子是疟疾传播着这一假说添加了重要的证据，但还不是最后的证明。如果用带有这种小微生物的蚊子来感染健康人而使健康人患了疟疾，这一假说才能最后确定是正确的。但是，疟疾是严重的疾病，Ross不愿在人身上做感染实验，于是他找了几只感染了疟疾的麻雀做实验。Ross让蚊子吸这些麻雀的血，然后每隔一段时间解剖一部分蚊子的胃，看有无这种小微生物。他发现这种小微生物不但存在于蚊子的胃中，并且还能在蚊子胃中繁殖。Ross又让感染的蚊子去吸健康麻雀的血，经过了一定时间后，原来健康的麻雀也发生了疟疾，它们的血中也发现了那种小微生物。通过这一实验得出结论：疟疾的病原体是一种微生物，即疟原虫；疟原虫是通过蚊子吸血而传播的。后来通过志愿者身上的试验，直接证明了：疟原虫在人体的传播和在鸟体内的传播一样，都是以蚊子为媒介进行的。至此，疟疾有蚊子来传播的假说得到最后的证实，这一假说就不再是假说，而是转化成科学定理或学说了。七、教学反思第 7 页 共 7 页问题产生：19世纪，疟疾猖獗，疟疾怎样产生的？观察发现：低洼多水，气温高，易生疟提出假说：污水导致疟疾做出推论：清除污水，可免疟疾设计并完成实验：清除污水，疟疾大量减少证明正确得出结论：污水导致疟疾提出假说：污水直接导致疟疾做出推论：人喝了污水会生疟疾设计并完成实验：人喝了污水并没有生病证明错误得出结论：污水本身不能直接导致疟疾清除污水，疟疾少了，同时蚊子也少了室外露天睡眠的人容易患疟疾不用蚊帐比用蚊帐的人更容易患疟疾夜间在薰烟的火旁睡眠的很少患疟疾患者的血液中发现细长如丝的微生物可能是疟疾的病原体继续观察和实验提出假说：蚊子传播疟疾设计并完成实验：蚊子疟疾患者血液，蚊子胃中发现大量该种微生物部分证明得出结论（科学定理、学说）：疟疾的病原体是丝状物（疟原虫）疟疾传播的途径是病人（疟原