教學設計4：像科學家一樣思考：科學思維

第一章生物科學和我們像科學家一樣思考：科學思維【教學目標】1．知識目標：（1）嘗試像科學家一樣思考，理解學習生物科學需要正確的方法；（2）學習科學家經(jīng)典實驗，體會實驗設計的原則；（3）嘗試像科學家一樣的實驗，了解研究生命科學的程序；（4）體驗實驗設計過程，體會數(shù)據(jù)的采集、分析、處理。2．能力目標：要學會獲取生物科學知識的方法，體驗科學研究的過程與科學的思維方法，形成一定的科學研究能力和批評性思維能力3．情感、態(tài)度和價值觀目標：①樹立實事求是的科學態(tài)度，培養(yǎng)不斷探索，勇于創(chuàng)新的科學精神。②參與討論與交流，學會相互合作；③培養(yǎng)科學的探究精神?！窘虒W重難點】重點：（1）通過對進化理論不斷完善的發(fā)展歷程的了解來建構科學研究的基本過程。（2）概述科學思維的基本過程。（3）體驗實驗設計過程，體會數(shù)據(jù)的采集、分析、處理。難點：（1）通過對進化理論的不斷完善的發(fā)展歷程，了解來建構科學研究的基本過程。（2）嘗試像科學家一樣思考，理解學習生物科學需要正確的方法?！窘虒W方法】1．本節(jié)課的教學采用教師主導,學生自主,合作和交流討論相結合的方法,總體思路為:展示現(xiàn)象→提出問題→解釋原理→總結概念,使學生綜合運用到課程標準所提到的"觀察,描述,比較,概括,分析,解讀圖表"等技能,并配以多媒體輔助教學。2．學案導學：見學案?！菊n前準備】1．學生的學習準備：預習教材內容，初步了解生物科學的學習過程的知識要點，并完成學案“自主預習”部分的內容。2．教師的教學準備：多媒體課件制作，課前預習學案，課內探究學案，課后延伸拓展學案，并初步了解學生的預習情況?！菊n時安排】1課時【教學過程】一、預習檢查、總結疑惑復習回顧第一節(jié)課關于身邊的生物科學的相關知識，提問了解學生對科學合理地應用現(xiàn)代農業(yè)生物技術的掌握程度，引導學生思考如何能像科學家一樣地進行科學思維，從而更好地完成生物學科的學業(yè)。二、情景導入、展示目標引入新課：教師：為了促進細胞生物學的發(fā)展與國際交流而成立的世界性細胞生物學國際聯(lián)盟，從1976年開始，每4年舉行一次代表大會，會議論文反映了細胞生物學研究的最新進展，推動了細胞生物學的進一步發(fā)展。科學家不斷實驗：挑戰(zhàn)“自然發(fā)生說”。從人類文明的最早到17世紀，自然發(fā)生理論在人們心中幾乎是普遍存在而又毫無疑問的信念。自然發(fā)生理論認為各種生物是自然發(fā)生的，是由無生命的基質產生出來的。那么這種說法正確嗎？學生小組討論：……教師：生命科學家如何進行實驗的呢？學生：研究生命科學的程序為：①生命科學的研究大多從觀察開始；②在觀察中提出問題；③根據(jù)觀察到的現(xiàn)象以及研究者自身的知識與經(jīng)驗,對所提出的問題作一個初步的解釋及設想,進而提出假說；④對所提出的假說作出科學的預測；⑤設計嚴謹?shù)膶嶒瀸︻A測進行檢驗。教師：根據(jù)你們的回答，我們來看看科學家們是如何進行思維的！三、合作探究、精講點撥 探究一科學家不斷思考:進化理論的創(chuàng)立和完善閱讀課本P6-9相關內容，結合圖1－4，思考并小組討論下列問題：教師活動：利用多媒體展示拉馬克、達爾文、木村資生三人的進化理論內容。（學生討論后，教師講述總結，以一類同。）〖問1〗拉馬克的進化理論的法則是什么？【講述】兩個法則：一個是用進廢退；一個是獲得性遺傳。并認為這兩者既是變異產生的原因，又是適應形成的過程?！紗?〗以達爾文創(chuàng)立生物進化理論的過程為例，歸納總結科學思維的基本過程。【講述】達爾文以博物學家的身份隨“貝格爾號”海軍勘探船進行了歷時5年的環(huán)球考察，在考察過程中，他進行了大量的觀察，發(fā)現(xiàn)了許多令他激動的事例，達爾文把觀察到的事例進行分類，進行了認真的思考和推理，建立了以“自然選擇”為中心內容的進化理論。為了讓世人了解他的觀點，他和華萊士等科學家進行了討論，1859年，他發(fā)表了曠世巨著《物種起源》。從以上介紹可以看出，科學思維的基本過程是：觀察→推理→分類→建立模型→交流?！紗?〗達爾文在進行環(huán)球考察的過程中，發(fā)現(xiàn)大部分海島上昆蟲的翅從很發(fā)達到不發(fā)達之間存在著許多過渡類型，而在風非常大的克格倫島上，達爾文觀察到的550種昆蟲中，有200種昆蟲的翅不發(fā)達或無翅，其他的昆蟲有發(fā)達的翅。根據(jù)科學思維的基本過程，你能對此現(xiàn)象作出解釋嗎？【講述】在很久以前，克格倫島上的昆蟲類型也應該和其他島上一樣，有很多中間過渡類型。由于克格倫島上的風很大，現(xiàn)在保存下來的生物類型都應該是能夠適應大風這種環(huán)境的；而現(xiàn)在不存在的類型，很可能是由于不適應克格倫島上的大風環(huán)境而在長期的自然選擇過程中被淘汰了?！紗?〗分類是科學思維中很重要的環(huán)節(jié)，試以拉馬克“用進廢退”的進化理論為例，說明分類在科學思維中的作用?！局v述】在科學思維的過程中，對所觀察到的事物進行歸類，可以使它們之間的關系變得清晰，從而發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律?！紗?〗為什么說這一進化理論揭示了分子水平的進化規(guī)律，而且和達爾文的進化理論是相互補充的？【講述】不矛盾。中性學說揭示了分子水平的進化規(guī)律，和達爾文的理論相互補充，更好地揭示了生物進化的本質?！紗?〗拉馬克的進化理論與達爾文的進化理論的各自不足是什么？【講述】①“用進廢退”學說的觀點缺乏科學證據(jù)的支持，過于強調環(huán)境的變化直接導致物種的改變，過于強調“生物內在的自我改進力量”，認為動物的變異是由動物本身的意愿決定的。②達爾文進化學說的核心：生物的遺傳和變異是生物進化的內在因素，生存斗爭是生物進化的動力。定向的自然選擇決定生物進化的方向?！紗?〗木村資生的進化理論提出的理論根據(jù)是什么？【講述】提出根據(jù)：根據(jù)分子生物學的研究，主要是根據(jù)核酸、蛋白質中的核苷酸及氨基酸的置換速率，以及這些置換所造成的核酸及蛋白質分子的改變并不影響生物大分子的功能等事實。探究二像科學家一樣思考——科學思維閱讀課本P8－9相關內容，并結合圖Ⅰ－5，思考并小組討論下列問題：〖問8〗概述科學思維的基本過程。試舉一例說明推理在建立科學理論中的作用?！局v述】生命科學研究離不開科學思維，科學思維促進科學理論的發(fā)展，了解科學家的科學思維過程，像科學家一樣進行科學思維，也是我們的學習目標之一?？茖W思維的基本過程：觀察→推理→分類→建立模型→交流。當你對觀察到的現(xiàn)象做出解釋時，就是在進行推理，或者說做出推論。推論不一定完全正確，它只是對現(xiàn)象的多種可能解釋中的一種。例如，拉馬克在觀察到長頸鹿的長頸和長的四肢是因為長頸鹿希望吃到高處的樹葉而產生“伸長”的愿望的結果，并形成了“用進廢退”的進化觀點。事實上，這種觀點并不正確。后來長頸鹿的特殊形態(tài)通過達爾文的正確推論而被解釋。〖問9〗根據(jù)探究一的所問，我們是否能說所有的科學，都是以上那些過程呢？【講述】不是所有的科學思維都必須依照這些環(huán)節(jié)，例如，有些科學思維過程可用驗證性試驗對所建立的模型進行檢驗。〖問10〗“每一項觀察都是科學思維的第一步”這種說法準確嗎？【講述】不準確。當你用一種或多種感官去收集有關信息時，就是在觀察。而科學的觀察是指有目的、有計劃地和思維活動緊密結合的考察研究方法?！紗?1〗只有經(jīng)過科學的思維才能得出科學的結論。試以木村資生提出中性突變進化理論為例，說明推理環(huán)節(jié)在建立科學理論中的作用。【講述】積極的科學思維能指引科學家找到正確的研究方向，篩選正確的研究方法，從而得出科學的結論?！紗?2〗在科學思維的過程中，最重要的環(huán)節(jié)是哪一個呢？

【講述】科學思維有其基本的過程和環(huán)節(jié)，雖然不同的科學思維過程都有其不同的側重環(huán)節(jié)，比如有的側重推理，有的側重驗證，也有的側重分析，但在整個科學思維的過程中，每一個環(huán)節(jié)都很重要?！景鍟O計】第二節(jié)生物科學的學習過程一、科學家不斷思考：進化理論的創(chuàng)立和完善1．拉馬克和進化理論（1）理論———用進廢退學說（2）兩個法則：一個是用進廢退；一個是獲得性遺傳。（3）意義：開辟了進化理論的先河，為科學進化論的發(fā)展鋪平了道路。（4）不足：典型的唯心主義觀點；缺乏必要的實驗證據(jù)。2．達爾文和進化理論（1）理論———自然選擇學說（2）意義：科學地解釋了生物進化的原因以及生物的多樣性和適應性。（3）不足：對遺傳和變異的本質等問題不能做出科學的解釋。3．木村資生和進化理論二、像科學家一樣思考：科學思維觀察→推理→分類→建立模型→交流【教學反思】本節(jié)課只是就前人的一些在我們現(xiàn)在看來很簡單的問題進行不斷探索，摸索自然的過程。引