1、第一章 科學探究生物學課程中的科學探究是學生積極主動地獲取生物科學知識、領悟科學研究方法而進行的各種活動。科學探究通常涉及：提出問題、做出假設、制訂計劃、實施計劃、得出結論、表達和交流。將科學探究引入義務教育階段生物學課程的內容標準，是為了促進學生學習方式的改變，使學生能主動地獲取生物科學知識，體驗科學過程與科學方法，形成一定的科學探究能力和科學態度與價值觀，培養創新精神。理解科學探究和科學探究能力的形成需要學生親歷探究性學習過程，因此本標準將科學探究列入課程內容之中。教師應積極提供機會讓學生親自嘗試和實踐，并將科學探究的內容標準盡可能滲透到各個主題內容的教學活動中。教師在引導學生參與科學探究

2、活動時不僅應讓學生參加科學探究的某些方面的活動，也應該注意讓學生有機會參與若干完整的探究活動。一、內容標準解讀 1理解科學探究教學中，教師需要幫助學生形成以下重要概念。（1）科學探究是人們獲取科學知識、認識世界的重要途徑。（2）提出問題是科學探究的前提，解決科學問題常常需要作出假設。（3）科學探究需要通過觀察和實驗等多種途徑來獲得事實和證據。設置對照實驗，控制單一變量，增加重復次數，獲得準確結果的可能性就越大。（4）科學探究既需要觀察和實驗，又需要對證據、數據等進行分析和判斷。（5）科學探究需要利用多種方式呈現證據、數據，如采用文字、圖表等方式來表述結果，需要與他人交流和合作。2發展科學探究能

3、力（1）提出問題的能力-嘗試從日常生活、生產實際或學習中發現與生物學相關的問題；嘗試書面或口頭表述這些問題；描述已知科學知識與所發現問題的沖突所在。 （2）作出假設的能力-應用已有知識，對問題的答案提出可能的設想；估計假設的可檢驗性。（3）制定計劃的能力-列出所需要的材料與用具；選出控制變量；設計對照實驗。（4）實施計劃的能力-進行觀察、實驗；收集證據、數據；嘗試評價證據、數據的可靠性。（5）得出結論的能力-描述現象；分析和判斷證據、數據；得出結論。（6）表達、交流的能力-寫出探究報告；交流探究過程和結論。二、核心概念圖概 念發現、表述、描述問題提出問題提出設想；估計假設的可檢驗性作出假設擬定

4、探究計劃準備材料用具過 程 科學探究制定計劃選出控制變量（排除干擾因素）設計對照實驗觀察、實驗；收集和評價證據、數據實施計劃描述現象，處理數據，得出結論得出結論撰寫探究報告，交流過程和結論表達與交流探究影響鼠婦分布的環境因素實 例三、教學資源分析1內容分析生物課程標準將“科學探究”作為一個獨立的主題內容，充分體現了生物課程標準注重“做科學”的基本理念，這與生物學科是一門自然科學的特點相符合，也反映了自然科學的本質。將其列為“具體內容標準”的第一個主題，以統領整個課程內容，貫穿于依本標準編制的教材的始終，滲透于各冊教材的各個主題內容中，使生物學科成為一門真正意義上的科學教育課程。在生物課程標準中

5、，特別強調“科學探究”不是被動地記憶和理解科學知識，而是通過親身參與探究過程，習得知識，體驗過程，領悟方法，訓練思維，養成科學態度，提高科學探究能力和終身學習的能力。2學情分析初中學生，朝氣蓬勃，好奇心、求知欲、表現欲都很強，對“科學探究”這種活動具有非常濃厚的興趣。但由于這個年齡段的學生自控能力較差，加之剛步入科學之門，學識水平有限，生活經驗欠缺，雖然在小學的自然學科學習過程中也初步掌握了最基本的實驗和觀察技能，但對 “科學探究”的學習還局限于淺表層次，學生這樣的具體情況，使初中階段的“科學探究”活動易流于形式，這就要求教師在圍繞內容標準的教學過程中，要把握科學探究的總體原則，根據教學內容、

6、目標，學生的能力水平等因素靈活選擇科學探究方法，通過多種形式的探究活動，促使學生了解和掌握科學探究的基本過程和方法，這對學生科學素養的養成以及終身的學習和發展具有重要的意義。3教學條件分析科學探究活動不是呆板的，活動類型多種多樣，有觀察與思考、資料分析、演示實驗、實驗、探究、調查、設計、模擬制作、課外實踐、技能訓練等等。探究活動中，如果只是通過課本有限的文字、圖片、數據來提供資料和創設情境，生動性、具體性則不夠，這就需要根據不同的內容和目標要求去彌補。可以利用當地的生物材料；當地的生態環境及與社會生產、生活有關的生物學問題；當地的各種課程資源（學校的、社會的、家庭的）；當地學生的生活經驗；網上

7、的信息資源等，師生可以通過共同篩選和組織，創設多樣化的，更為親切、生動的科學探究情境，以取得更好的學習效果。可見，科學探究給師生留下了廣闊的創造性的教與學的空間。四、重、難點及解決策略1.重點體驗科學探究是人們獲取科學知識、認識世界的重要途徑之一。概述科學探究的基本步驟，正確區分對照組和實驗組、實驗結果和實驗結論。舉例說明科學探究的方法，嘗試用科學探究的方法解決簡單的實際問題。2.難點選擇適宜的科學探究方法解決實際問題。理解對照性原則和單一變量原則。培養良好的科學探究思維習慣，形成科學探究意識。3.解決策略教材中列入了系列化的、分層次的、多側面的科學探究活動，有的比較完整，有的學生只參與探究某

8、一側面。即使是訓練同一科學方法或探究技能的活動，也在內容、思維力度和操作水平上有所不同。所以，在實際教學中，教師要準確把握教材各個探究活動要求達到目標的側重點，認真分析難點所在。明確有的探究活動要求學生體驗科學探究的一般過程，探究的問題的性質并不復雜，結論也容易獲得；有的探究活動需要通過實驗收集證據，重點在如何控制變量和設計對照實驗上；有的探究活動重在數據的收集、整理和解讀上；有的探究活動重在取樣、檢測上；有的探究活動重在設計合理的實驗裝置上；也有些探究活動同時有幾個側重點。因此，一項探究活動的教學過程，必須要有切合實際的、明確的教學目標和重點、難點，這樣，教師才可以根據學生的能力、水平等因素

9、，靈活選擇探究方法，引領學生參與和體驗探究的過程。五、實施建議生物課程標準對于科學探究要達到的目標的闡述，是把“使學生能主動地獲取生物科學知識”放在第一位。不是為了探究而探究，為了形式而忽視了內容，一強調“過程”就忽視“結果”，忽視應該理解和掌握的知識。而是要將“過程”和“結果”有機地整合，在發展探究能力的同時，促進對核心概念的理解。初中階段學生進行科學探究的內容，其結論都是早有的，即科學上已有定論的。之所以還要學生去探究、去發現，是想讓他們去體驗和領悟科學的思想觀念、科學家研究自然界所用的方法，同時獲取知識，其過程富含教育意義。因此，教學中要花大力氣組織好探究活動的教學過程，讓學生有明確的探

10、究目標、科學的活動程序，每一步驟都要到位，每一環節都要實事求是。教師要積極為探究性學習創設情境，提供相關的圖文信息資料、數據，或呈現生物的標本、模型、生活環境，或從學生的生活經驗、經歷中提出探究性的問題，或從社會關注的與生物學有關的熱點問題切入，鼓勵學生自己觀察、思考、提問，引領學生親自參與和實踐，通過有目的、有步驟的自主學習活動，使學生能夠對生物及其相關事物進行觀察、描述、提出問題、從各種信息渠道查找信息、提出假設、驗證假設、思維判斷、做出解釋，并能與他人合作和交流。為了保證探究活動的有效，教師應結合具體的教學內容，采用不同的教學策略和方法，兼顧不同發展水平的學生，關注探究小組成員間的明確分

11、工，如操作的、設計的、記錄的、完成報告的等不同角色，并定期進行互換，使每一成員都有機會擔任不同的角色，以利于不同學生的相互了解，相互合作，同時使每位學生逐步形成觀察、歸納、發現問題、設計實驗、調查研究、動手操作、收集資料、分析數據、文字描述以及表達和交流的能力。探究性學習要注意安排好課內外活動的結合，要有計劃地安排好完成每一次探究活動所用的時間。教材安排的主要探究活動，基本要求在課內完成，占有一定的課時，一般不主張挪到課外，加重負擔，甚至任其自流。但有些即使是課內的活動，也需要課外用適當時間才能堅持完成。如種子萌發條件的探究、種子發芽率的測定等，必須堅持數天。有些探究的后續活動，需要課外時間，

12、應給學生一定的選擇性，不是每個人都必須做。還有調查、訪問、參觀等都要有計劃地利用好課內外的時間，一個學期要提早作好統籌安排。 要重視探究活動的總結。教師要培養學生通過文字描述、數字表格、示意圖、曲線圖等方式完成探究報告。通過組織課堂討論交流、出墻報、辦展板、制作網頁、舉辦小型報告會、撰寫調查報告等各種形式，進行探究成果的匯報展示。成果展要尊重不同意見，鼓勵學生的新發現、新見解或提出新一輪的探究問題。有條件的學校，還可以通過攝影、攝像等使報告更加生動。教師要關注學生探究活動的全程，及時、全面、公正的評價學生的探究能力，通過學生自評、小組互評，教師評定等形式有計劃地評價全體學生，要及時發現并表揚能

13、起示范作用的小組或個人，對于學生在活動中表現出來的其他能力也應給予恰當的評價。這對學生以后探究活動的進行有良好的影響。另外，可以將學生探究活動中優秀的設計方案、報告、小論文、小制作、標本以及查閱的文獻資料、收集的圖片和剪報等資料和成果收藏作教學“檔案夾”。六、資源拓展1.科學探究常用的方法觀察法：觀察可以是直接觀察，也可以是間接觀察(借助實驗儀器觀察)。科學的觀察要有明確的目的，觀察時要做到全面、細致和實事求是，要準確并及時記錄，要有計劃、有耐心，要積極思考，及時與別人交流觀察結果。調查法： 首先要明確調查的目的和調查的對象，制定合理的調查方案。要設計好調查表，調查過程中要如實記錄，要認真整理

14、調查結果。調查時不要損傷植物和損害動物，當調查對象的范圍很大時，要采取取樣調查，不要破壞生物的生活環境。調查過程中要注意安全。2.科學探究的一般步驟(1)提出問題:從學生的實際出發，創設情景，引導學生關注有關問題，產生問題意識，明確問題對象。(2)作出假設:利用已有的知識，對問題的最終答案提出可能的設想，即作出假設，預測結果，確定探究方向。 (3)制定計劃:確定可行的探究方式及進程,進行必要的分組、任務分配，形成研究的方案。 (4)實施計劃:依據研究方案，通過觀察、實驗、調查、查閱資料等多種途徑搜集解決問題所必需的數據和信息，并進行整理。 (5)得出結論:即解釋或解決問題。通過對資料進行組織分

15、析與概括，結合已有的經驗和知識，得出結論，驗證假說。 (6) 表達交流評價:師生共同交流、分析比較各自的結論和對問題的解釋，并對整個學習活動進行總結、反思與評價，包括知識技能、過程方法和態度情感。這樣的過程體現了以各種方式進行的探究性學習的基本程序,但并不是所有的探究活動都明確具備這6個階段，也不是所有的探究活動都必須以這樣的固定程序進行，比如 “實驗提出問題作出假說形成推論檢驗結論”也是科學研究常見的探究過程。 根據6個環節的開放程度和完整性，人們將探究性學習分為全程探究和局部探究。如果一個探究活動從提出問題到表達交流的六個環節都是開放的，是由學生自己決定探究問題和方法，最后得出結論，留給學

16、生充分的自主權，這樣的教學活動稱之為全程探究。如果某些環節由教師或教材以已知的形式給出，這種不完整的探究活動則稱為局部探究。 3科學探究中對照實驗的設計(1)對照實驗的概念：指在研究一種條件對研究對象的影響時，所進行的除了這種條件不同外，其他條件都相同的實驗。其中不同的條件就是實驗變量，對照實驗中只設置一個實驗變量，以此來確保實驗結果只是由變量引起的，排除因其他因素的存在而影響、干擾實驗結果。對照實驗是生物學研究的重要方法，是生物課程標準的能力要求，也是學習過程中的難點。(2)對照實驗的設計目的：驗證或探索某一因素對實驗對象的影響。如探究土壤的潮濕程度對鼠婦生活的影響；光對鼠婦生活的影響；驗證

17、二氧化碳是光合作用的原料等。 (3)對照實驗的實驗設置：通常，一個實驗總分為實驗組和對照組。設計時要有明確的思想，那就是通過設置“含有”和“不含有”所要研究“影響因素”的組別進行對比，以確定影響的有無。探究過程中，區分是以接近自然情況的程度為依據，接近現實生活條件且不接受實驗變量處理的一組為對照組，即對照組的確定通常選用“正常狀態”的或不添加“影響因素”的組別；而偏離自然條件且接受實驗變量處理的一組為實驗組。比如在探究“光照對鼠婦生活的影響”的實驗中，鼠婦自然狀態下多在陰暗處生活，所以放置在陰暗處的一組鼠婦為對照組，明亮處的為實驗組。如探究“土壤的潮濕程度對鼠婦生活的影響”的實驗，以不作處理處

18、于濕潤環境中飼養的鼠婦組別(正常狀態)為對照組，用設置干燥土壤飼養的組別為實驗組；在驗證光合作用需要光的實驗中，以見光葉片(正常狀態)為對照組，以不作光照處理的葉片(改變條件)為實驗組。 (4)對照實驗的設計原則對照性原則：通過設計對照組和實驗組，用對比的方法進行研究。單一變量原則：設置的對照組和實驗組間，除所研究的“影響因素”不同外，其它所有的條件(包括裝置、試劑、環境條件等)均要相同，這樣，實驗結果的不同與“影響因素”間才有因果關系，才具備說服力。所以，在設置對照實驗時，一定要把握找準單一變量。等量原則：指對照組和實驗組在各種試劑、裝置等在使用的量上一定要相同，環境條件不僅要相同，而且要適

19、宜。防止因這些因素的不同而影響實驗結果，從而影響實驗結果的可靠性。 平行重復原則：就是相同的實驗同時或重復做幾次。此原則一般在實驗結果為“量化”指標時遵循。例如：土壤的潮濕程度對鼠婦生活的影響實驗，實驗結果是以“干燥和濕潤環境中鼠婦數量”作為指標的；測定空氣對種子萌發的影響，實驗結果是以“種子發芽率”作為指標的。4探究實驗光對鼠婦生活的影響的設計與分析科學探究是人們主動獲取科學知識、認識世界的重要途徑之一。生物學科中的“探究”旨在讓學生參與和體驗科學探究的一般過程。如光對鼠婦生活的影響是初中教材安排的第一個探究活動，此實驗的主要目的是讓學生了解探究的一般過程，并且體會控制實驗變量和設置對照實驗

20、的重要性。光對鼠婦生活的影響的探究過程分析：(1)創設問題情境，發現提出問題。在捕捉鼠婦的過程中引導觀察鼠婦的生活環境（注意：不能破壞學校或社區的草坪或花壇等），嘗試提出問題。學生在觀察中會提出因為人搬動石塊鼠婦受到驚嚇、或者因為鼠婦怕光、或者因為土壤的潮濕程度等，這些因素可能都會影響鼠婦的生活。這時教師可以因勢利導，告訴學生一次探究活動只能探究一個因素，這就是單一因素，并鼓勵學生對單一因素提出問題，學生可能會提出：光會影響鼠婦的生活嗎？土壤的潮濕程度會影響鼠婦的生活嗎？就明確本實驗研究的是“光會影響鼠婦的生活嗎？”(2)根據提出問題，作出相應假設。學生提出問題后，指導學生學習如何作出假設。首先要讓學生明白假設是