資源簡介

生命科學學科《探究某一因子改變對生態瓶的影響》教案
探究某一因子改變對生態瓶的影響（第1課時）
一、教材分析
本實驗選自上海教育出版社初中《生命科學》第二冊第五章“生態系統”，第3節“生態系統的穩定性”，是本冊教材唯一要求達到C級水平的實驗。本實驗要求學生獨立設計正確的實驗方案，通過建立一個模擬生態系統，改變其中某一因子，提出假設，記錄現象，解釋實驗原理，認識其對生態系統穩定性的影響。
在教材中，共分為“實驗目的”、“實驗內容”、“方法與技能”、“實驗建議”以及“討論”五個子欄目。特別是在“方法與技能”中介紹了如何進行實驗設計，對實驗設計的原則結合實例作了一個較為全面、完整的敘述，要求學生遵照實驗設計的原則，自己進行正確的實驗設計。
二、學情分析
通過教材前四章的學習，學生在學科意識上已經對生命科學有了初步的認識；但在學科知識上，學生更多地停留在諸如“生物的類群”這樣較為具像的知識層面，在理解“影響生態系統穩定性的各種因素”這樣抽象內容的過程中會遇到一定困難。另一方面，學生對于生命科學實驗設計的主要原則和基本方法比較陌生，需要教師較多和較為細致的引導。
此外，初二學生樂于在集體中凸顯個人價值，又極易被挫折感打擊積極性。故而在實驗課中，采取分組合作的實驗模式，充分利用學生的心理特質，鼓勵學生交流實驗設計，營造自信大膽的課堂氛圍，提高學生的專注度。
三、設計思路
本實驗在設計和觀察上有較高的要求，順利完成實驗設計并進行合理有效的實驗觀察、記錄，最終得到有價值的結論，對大多數學生是一個挑戰。故將1課時擴容為2課時，設置合適的認知梯度，為不同接受水平的學生營造皆有所得的活力課堂。在教學環節的安排上，主要遵循探究實驗的一般步驟：提出問題——作出假設——設計實驗方案——進行實驗（觀察記錄）——結果分析——得出結論。第1課時主要包括前三個步驟，第2課時包括后三個步驟。
課前，教師制作“實驗設計三原則”微課，供學生自學，并將微課截圖作為本節課的情境引入，為實驗方案設計時的實際應用奠定基礎。首先通過“提出問題”這個環節，讓學生明確本節課的實驗目的。后將“作出假設”這一環節拆分成兩部分：1.完成實驗設計前對實驗結果的初步預測。2.完成實驗設計和生態瓶制作后對本組實驗結果的具體預測。在“作出假設”的過程中給予學生足夠的時間交流思考，提升學生的思維品質和容量。在“設計實驗方案”環節，基本遵循“個人思考——組內完善——組間交流——確定實驗方案”四個步驟，鼓勵學生推敲細節，嘗試批判性思考。利用工作單引導學生明確觀察、記錄的要求，略微弱化對觀察、記錄過程的細節指導，為第2課時預留試錯空間。本節課利用小組合作學習的優勢，鼓勵學生體驗生態瓶制作的完整過程，感受生命科學實驗的嚴謹性和科學性。
四、教學目標
1. 經歷實驗方案設計的過程，學會并運用實驗設計三項基本原則。
2. 分析影響生態系統穩定性的各種因素，通過小生態瓶的設計和制作，探究某一因子改變對生物生存的影響。
3. 通過設計制作生態瓶的過程，感受生命科學實驗的嚴謹性和科學性，提高合作學習能力。
五、重點和難點
1. 教學重點
（1）實驗方案的設計；
（2）分析影響生態系統穩定性的各種因素。
2. 教學難點
運用實驗設計三原則科學合理地設計實驗方案。
六、教學準備
1. 預實驗；微課制作；教學課件制作；
2. 實驗工作單設計；
3. 實驗器材準備：金魚藻、小錦鯉、池塘水、自來水（除氯）、廣口瓶、燒杯、凡士林（護手霜）、保鮮膜、橡皮筋、粉筆、小黑板、實驗因子貼紙、標簽紙、吸鐵石等
七、教學過程
【第1課時】
教學環節 教師行為 學生行為 教學說明
新課導入 展示《實驗設計“三板斧”》微課截圖。引導學生回顧課前微課。復習實驗設計三原則：1.單因子試驗原則2.對照性原則3.平行重復原則 回顧有關實驗設計三原則的微課內容。在課本上劃出實驗設計三原則的相應內容。 通過課前微課《實驗設計“三板斧”》介紹實驗設計三原則，激發學生的好奇心，提高學生的學習興趣及學習自覺性。要求學生復習實驗設計三原則，為本節課的實際運用奠定基礎。
明確目的提出假設 引導學生明確實驗目的，觀察不同類型生態瓶的圖片，介紹什么是生態瓶。提出問題：1.如果讓你選擇一個實驗因子，你會選擇哪一個？2.為什么要選擇這個因子？3.怎么改變這個因子？4.你預測有什么樣的實驗結果？ 仔細閱讀實驗目的，并觀察不同類型小生態瓶的圖片。明確實驗目的；根據圖片中的提示和問題，選擇感興趣的實驗因子，回答問題并進行第一次實驗假設。 通過圖片提示及一系列追問，引導學生對實驗目的進行思考，鼓勵學生開展實驗假設，發散思維，提高思維的廣度和深度。
完成實驗方案設計 展示實驗對照組的參考圖。指導學生觀察對照組中的組成因子，板書本課中4個待選因子（光照、水質、金魚藻、小錦鯉）。提出問題：1.這四個因子中，哪些屬于生物因子，哪些屬于非生物因子？2.你想在實驗中改變哪一個因子？3.怎么改變這一個因子？把學生分成四人小組，布置任務：每小組選擇一個因子進行實驗方案設計，完成實驗組生態瓶設計圖。利用工作單，完成實驗方案設計，初步完成實驗觀察設計。 觀察參考圖，明確四個待選因子。思考問題，根據實際情況回答問題，在問答過程中體會實驗設計的主要原則。以小組為單位，每小組選擇一個變量，合作討論完成初步方案設計，并將實驗組設計圖畫在小黑板上。初步完成工作單中的“實驗觀察設計”，預設觀察頻率，觀察及記錄的內容。 縮小實驗設計范圍，提高課堂效率。根據上一個環節中學生獨立完成的實驗假設和初步構思，通過小組討論發現問題，進行第一次組內完善，體現合作學習的優勢。利用工作單，引導學生明確觀察記錄的要求，初步完成實驗觀察、記錄的設計，為第2課時實驗觀察的試錯預留空間。
實驗方案交流展示 組織學生交流展示，在聆聽學生交流的過程中發現問題，并提出問題，與學生共同討論改進意見。要求學生仔細聽取其他小組的實驗設計方案，尋找本組存在的問題并改進。 分組交流實驗設計方案。仔細傾聽并尋找本組試驗方案存在的問題。思考并討論教師提出的問題，嘗試解決問題。 通過組間交流學習，尋找其他組的實驗設計出現的問題，嘗試批判性思考。根據其他組出現的問題，尋找自己組實驗方案的不足之處，完成第二次組內方案的完善。
進行實驗（生態瓶制作） 教師展示已經完成的對照組生態瓶，師生共同討論，完善實驗細節。強調實驗要點及注意事項：1.生態瓶瓶口密封的材料及方法。2.生態瓶標簽填寫的內容及粘貼的位置。組織學生實驗：各小組根據實驗方案，領取相關實驗材料，制作實驗組生態瓶。巡視并答疑。 仔細觀察對照組生態瓶，根據觀察結果提出或解決問題，完善并改進實驗細節，明確實驗要點。各小組領取相應實驗材料，小組合作制作實驗組的生態瓶。 通過解決課堂中生成的問題，對實驗方案設計中未提及的幾個重要細節問題進行補充強調。根據完善后的方案，選擇相應的材料，小組合作制作實驗組生態瓶，體驗生態瓶制作的完整過程。（對照組生態瓶由教師負責制作完成，每個小組只需制作1個實驗組生態瓶。）
課堂小結 1.請學生復述實驗設計三原則。2.請學生預測實驗結果，并說明理由。 復述實驗設計三原則。分享個人的實驗預測和原因。 首尾呼應，檢驗學生的學習成果。在完成生態瓶制作后，對實驗結果進行預測，并對該因子改變時影響生態瓶穩定性的原因思考。
布置課后任務 布置觀察任務：1.實驗期為1周 2.每日至少1次觀察（中午12:00~12:30） 和1次記錄（帶好實驗工作單）。 明確每天的實驗觀察和記錄任務。 明確實驗觀察任務，為第2課時奠定基礎。
七、板書設計
探究某一因子改變對生態瓶的影響
一、實驗設計三原則
1.單因子試驗原則
2.對照性原則
3.平行重復原則
二、實驗方案設計表
因子組別 小錦鯉（條） 金魚藻（根） 水質（池塘水/自來水） 光照（有/無）
對照組 1 1 池塘水 有
實驗組1
實驗組2
實驗組3
實驗組4
附件一：
《探究某一因子改變對生態瓶的影響》實驗工作單
1、 實驗目的
通過小生態瓶的設計與制作，探究某一因子改變對生物生存的影響，理解影響生態系統穩定性的各種因素，并學會設計實驗。
2、 實驗步驟
1. 實驗假設
你會選擇哪一個實驗因子？
為什么要選擇這個因子？
怎么改變這個因子？
你預測有什么樣的實驗結果？
2. 實驗設計
實驗日期： 第 小組 實驗因子：
因子組別
對照組
實驗組
請在小黑板上繪制實驗組設計圖（可參考后面的對照組設計圖），并用文字加以說明（獨到創新之處請重點標明哦）。
3. 觀察設計（觀察頻率為 ）
實驗起始日期： 第 小組 實驗因子：
觀察日期
《探究某一因子改變對生態瓶的影響》對照組設計圖
小錦鯉（1條）
金魚藻（1根）
400ml池塘水
空氣
橡皮筋
保鮮膜
抹在瓶口的凡士林
光照
1

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