教师资格统考生物学科知识与教学能力(初中生物)第一部分

1、 前言 教师资格制度是国家实行的教师职业从业许可制度。拥有教师资格是国家对专门从事教育教学工作人员的基本要求，是公民获得教师职位、从事教师工作的前提条件。中华人民共和国教育法和中华人民共和国教师法明确规定，凡在各级各类学校和其他教育机构中从事教育教学工作的教师，必须具备相应的教师资格。 2001年，我国开始全面实施教师资格考试制度。2011年下半年，国家以浙江和湖北两省为试点开始了教师资格的统考进程。2012年上半年扩大到上海、广西，下半年又扩大到海南、河北。到2013年下半年，国家教师资格统考在之前6个省份开展的基础上，又增加山西、安徽、山东、贵州4个省份进入试点。2014年下半年增加江苏、

2、陕西、吉林3省份。2015年上半年新增河南、广东、甘肃、四川4省份，下半年将增加湖南、北京、辽宁3省份。至此，教师资格考试由国家统一命题的省份增加到20个。这对于把好教师职业入口关、拓宽教师来源渠道、促进教师专业化、提高教师地位等发挥了重要作用。 为了帮助全国各地参加教师资格考试的广大考生顺利通关，博林教育专门选聘了各学科具有较高理论水平和丰富实践经验的专家，撰写了本系列学科专业与教学能力教材。本系列教材包括初级中学、高级中学两个学段的26门专业课程，涉及语文、英语、数学、物理、 化学、生物、历史、地理、思想品德(思想政治)、信息技术、美术、音乐、体育与健康等科目。 具体来说，本系列教材具有以

3、下特点。 一、严格依据最新国家教师资格考试大纲及最新课程标准编写 本系列教材是在认真研读了最新国家教师资格考试大纲及最新课程标准的基础上，严格遵循考试大纲及课程标准的要求进行编写，力求最大限度地贴合考情，为考生提供一本实用性很强的参考教材。 二、体例设置合理、科学 本系列教材在对考试大纲进行科学整理的基础上，将考试内容分为学科知识部分和教学知识与能力两部分来进行编写。学科知识部分主要涉及各学科的专业知识，教学知识与能力部分涉及与各学科相关的教学教法。而且各部分在体例编排上，均设置了“从考试大纲看本章考点”“考点聚焦”“名师要点精讲”“经典例题”“命题热点集训”等模块。其中，“从考试大纲看本章考

4、点”是对各章知识架构的提炼，可帮助考生形成系统的知识结构；“考点聚焦”为考生指明了考试的重点内容及考生需要掌握的程度，便于考生有侧重地进行复习考试；“名师要点精讲”是本系列教材的核心内容，是由一线名师精心编写，涵盖了需要考生掌握的知识内容；“经典例题”穿插在正文当中，根据最新考试趋势及考试重点，模拟真题进行解析；“命题热点集训"放在每一章的末尾，有助于考生对各章知识的掌握程度进行自我检测。 三、精编精选大量案例与习题 本系列教材在各科目的教学教法部分，专门设置了经典教学案例与教学设计。这些教学案例和教学设计经过了博林教育专家的精心挑选，具有较强的代表性。名师点评部分精准、明确地点出了

5、各教学案例和教学设计的优缺点，便于考生学习借鉴。 同时，本系列教材在每一章后均配有练习题，供考生练习和检测复习效果之用。 总之，本系列教材力求全面、科学地编排各学科知识，在内容丰富的同时做到重点突出，以满足不同层次、不同专业考生的需求。 本系列教材在编写过程中得到了有关高校和一些中小学校的大力支持，我们在此表示衷心感谢。 编 者 2015年6月2015年生物学科知识与教学能力（初级中学）教师资格证考试大纲一、考试目标1.生物学科知识与能力掌握生物学科的基本事实、概念、原理和规律等基础知识，具备生物学科的基本研究方法和实验技能;了解生物学科发展的历史和现状，关注生物学科的最新进展;能举例说出这些

6、知识与现实生活的联系。2.生物学教学知识与能力掌握生物学课程与教学的基本理论，准确理解全日制义务教育生物课程标准(实验)，并能用其指导初中生物学教学。3.生物学教学设计能力根据生物学科的特点，针对初中学生的认知特征、知识水平和学习需要选择教学内容，依据课程标准和教材，确定恰当可行的教学目标，确定教学重点和难点，选择合适的教学策略和方法，合理利用生物学课程资源，设计多样化的学习活动，形成完整的教学方案，了解生物学教学评价的基本类型和方法。二、考试内容模块与要求(一)生物学科知识1. 掌握与初中生物学课程相关的植物学、动物学、植物生理学、动物生理学、微生物学、遗传学、生态学、细胞生物学、生物化学和

7、生物进化等领域的基础知识和基本原理及相关的生物技术;了解生物学科发展的历史和现状，关注生物学科的最新进展。2. 掌握生物学科学研究的一般方法，如观察法、调查法、实验法等，运用生物学基本原理和基本研究方法分析和解决生活、生产、科学技术发展以及环境保护等方面的问题。(二)生物学教学知识1. 理解初中生物学课程的性质、基本理念、设计思路和课程目标;熟悉初中生物学课程10个主题的内容标准涉及的重要概念;知道课程资源的类型及其适用范围。2. 了解初中生物学教材的编写理念、编排特点及内容呈现形式。3. 了解生物学教学理念、教学策略、教学设计、教学技能、教学评价、教学研究等一般知识与技能。4. 了解生物学科

8、理论教学、实验教学、实践活动的基本要求和过程。5. 掌握初中生物学核心概念的一般教学策略。(三)生物学教学设计1. 学习需求分析(1)分析学习者l 分析初中生学习生物学课程的一般特点，如年龄特点、整体知识水平、能力水平等。l 分析初中生学习生物学课程的差异性，如个性差异、知识水平差异、不同的学习态度等。(2)分析教材l 根据全日制义务教育生物课程标准(实验)及教材的编写思路和特点，确定课时内容在教材中的地位和作用，对教学内容进行合理的选择和组织，明确教学内容的相互关系和呈现顺序。l 通过分析教学内容和学生已有的知识基础，明确核心概念，确定教学重点与教学难点。2. 确定教学目标(1)领会初中生物

9、学课程“知识、能力、情感态度与价值观”三维目标的含义。(2)根据三维目标、教学内容和学生特点，确定并准确表述教学目标。3. 选择教学策略和方法(1)根据教学目标、教学内容和学生认知特点，选择合适的教学策略和方法。(2)合理选择和利用课程资源。4. 设计教学过程(1)合理安排生物学教学过程的基本环节。(2)设计合理的教学流程。(3)分析并评价教学案例。5. 撰写格式规范的教案6. 了解生物学教学评价的基本类型和方法三、试卷结构四、题型示例1.单项选择题(1)取甲、乙、丙、丁4片大小、质量和叶龄都相同的新鲜菠菜叶片，作以下处理：然后再将4片叶片置于通风处，出现萎蔫现象的先后顺序是A.甲乙丙丁 B.

10、甲丙乙丁C.丁乙丙甲 D.丁丙乙甲(2)给刚出生的婴儿接种卡介苗预防结核病，卡介苗在免疫学上属于A.抗体 B.抗原 C.溶菌酶 D.抗生素2.简答题(1)在用显微镜观察蚕豆叶下表皮的临时装片时，甲、乙、丙、丁4位同学分别在视野中看到的物像如下图所示。哪位同学的观察效果最好?你如何指导其他3位同学改进实验操作以获得最佳观察效果?(2)下图是肾小体的结构模式图，请据图回答：请写出血液形成原尿的途径，并说明肾小球的作用。3.教学设计题阅读义务教育初中阶段教材中“生态系统的组成”的内容(教材内容略)，设计这节课的课堂导入。4.材料分析题阅读以下材料，回答相关问题。回答：(1)根据以上教学设计思路，分析

11、该教师的教学设计中使用了哪些教学策略?(2)在实施这些教学策略时应注意哪些问题?目录第一部分 学科知识第一章 生物科学发展史从考试大纲看本章考点考点聚焦名师要点精讲第一节 生物学科的发展第二节 科学研究命题热点集训第2章 初中生物学专业知识从考试大纲看本章考点考点聚焦名师要点精讲第1节 生物和生物圈第2节 生物体的结构层次第三节生物圈中的绿色植物第四节生物圈中的人第五节生物圈中的动物第六节生物的生殖、发育与遗传 第七节生物的多样性第八节生物技术第九节健康地生活命题热点集训第二部分 教学知识第一章 初中生物学新课程理论从考试大纲看本章考点考点聚焦名师要点精讲第一节初中生物学课程的性质第二节 初中

12、生物学课程的基本理念第三节初中生物学课程设计思路与课程目标第四节初中生物学课程资源命题热点集训第二章 初中生物学新课程内容从考试大纲看本章考点考点聚焦名师要点精讲第一节初中生物学课程内容框架第二节初中生物学课程内容标准涉及的重要概念命题热点集训第三章 基本教学技能从考试大纲看本章考点考点聚焦名师要点精讲第一节导人技能第二节教学语言技能第三节提问技能第四节讲解技能第五节变化技能第六节强化技能第七节演示技能第八节板书技能第九节结束技能第十节课堂组织技能命题热点集训第四章 教学策略从考试大纲看本章考点考点聚焦名师要点精讲第一节初中生物学教学理论第二节概念图教学策略第三节合作学习的教学策略第四节探究学

13、习的教学策略第五节研究性学习第六节初中生物不同教学内容的教学策略第七节教学研究命题热点集训第三部分教学设计第一章 教学设计概述从考试大纲看本章考点考点聚焦名师要点精讲第一节教学设计的基本知识第二节教学设计的流程命题热点集训第二章 生物学教师的备课从考试大纲看本章考点考点聚焦名师要点精讲第一节分析学生第二节分析教材内容第三节教学策略的选择第四节课程资源与直观教具的选择第五节教学过程设计第六节教学计划的内容和格式命题热点集训第三章 中学生物教学评价从考试大纲看本章考点考点聚焦名师要点精讲第一节中学生物学教学评价概述第二节教师自编成就测验命题第三节阅卷和评价结果的统计分析第四节实作评价命题热点集训附

14、录一 义务教育生物学课程标准(2011年版)附录二 教学与评价实例第一部分 学科知识重点导读与备考方略 要成为一名合格的生物教师，首先必须具备系统的生物学科专业知识能准确理解中学生物教材的内容和结构。本教材第一部分详细讲述了初级中学教师资格考试要求的生物学科专业基础知识。这部分内容共分为两章，其中初中生物学基础知识包含十个主题：科学探究，生物体的结构层次，生物与环境，生物圈中的绿色植物，生物圈中的人，生物圈中的动物，生物的生殖、发育与遗传、生物的多样性、生物技术、健康地生活。在涵盖初中生物知识的基础上，另外还补充了部分高中生物知识。该部分内容是中学生物教师必须掌握的基础知识。在历年考试中都会重

15、点考查，考生应着重掌握。从考试大纲看本章考点1了解生物学科发展的历史和现状，关注生物学科的最新进展。2掌握生物学科学研究的原则及一般方法等，运用生物学基本原理和基本研究方法分析和解决生活、生产、科学技术发展以及环境保护等方面的问题。考点聚焦1在历年考试中，生物学科发展史重在理解，生物学科学研究及其一般方法及应用解决实际问题是考查重点。2. 本章知识中生物学科学研究部分在历年考试中，大多以与学科基础知识相结合的形式进行考查，题型覆盖全面，生物学科发展的历史和现状大多以客观题形式考查。名师要点精讲第一节生物学科的发展一、学科重大发现的历史1文艺复兴时期生物学是生物技术专业的主干学科。生物学(Bio

16、logy)是自然科学的一个重要分支。生物学的发展具有悠久的历史。文艺复兴时期，意大利著名画家达·芬奇摆脱了神学偏见，提出人体运动是骨骼和肌肉的作用，抛弃了盖伦关于血管起始于肝脏的见解，认为一切血管均起始于心脏。1543年，比利时人A维萨里的解剖学巨著人体构造出版，震惊了整个科学界和宗教界。1553年，西班牙的宗教改革者和医生M塞尔韦图斯出版了基督教的复兴一书，摒弃了盖伦有关血液运行的观点，提出了肺循环的推测以后，A维萨里的助手与继承者R哥伦布用观察和实验方法证明了肺循环的存在。2经典生物学时期从17世纪到19世纪中期，随着欧洲工业革命的蓬勃发展，生物学逐渐从博物学中独立出来。经典生物

17、学时期以分门别类、观察描述为主要特点，人们从多样性的生物大千世界寻找统一性的理论概括，这是生物学发展过程中第一次从分析到综合的阶段。1628年，英国医生、生理学家w哈维出版动物心血运动的研究一书，阐明血液在体内不断循环的新概念，指出心脏是主动收缩、被动舒张的；血液从心脏经动脉流向全身，是由于心脏收缩的机械力而不是缓慢的渗透过程，建立了血液循环学说。1665年，英国物理学家R胡克用自制的复合显微镜观察软木薄片，发现有许多蜂窝状小空室并称之为细胞(cell)。这个名词一直沿用至今。1660年，意大利解剖学家M.马尔比基在研究蛙时，发现血液是通过毛细血管从动脉进入静脉。16751683年，荷兰显微镜

18、学家列文·虎克证实并完善了M马尔比基提出的关于毛细血管的发现。极其严格地证明了毛细血管连接着动脉与静脉。1735年，瑞典植物学家Cvon林奈出版了自然系统一书，把自然物分为植物、动物、矿物3大界，确定双名命名法，首先实现了植物和动物分类范畴的统一，增强了生物科学的整体性。18世纪后叶，德国人沃尔弗(Caspar F'rederickWolff，17331794年)用显微镜研究细胞，指出一个原来性质纯一的胚子怎样逐渐分化而形成各种器官，创立胚胎发育的后成学说。l798年，英国医生詹纳公布了牛痘法，这是人类历史上第二次真正制服天花的伟大发明。1822年法国生理学家F马让迪发现脊神

19、经的感觉和运动机能是彼此独立的。与英国C贝尔提出的观点相同。证明脊髓神经的前根向外传导运动冲动而后根则从周缘传递感觉至中枢神经系统这就是著名的贝尔-马让迪定律。1827年，冯·贝尔发表了论哺乳动物和人卵的起源一文，第一次准确地报告了哺乳动物的卵，从而推翻了每一卵子都包含具体而微小动物的旧学说。冯贝尔指出细胞的增殖与分裂是一切胚胎发展的共同过程，后来更认识到在整个动物界里，发育都是按这个过程进行的，把发育过程总结成胚层理论。1838年左右，德拉托尔和施旺发现发酵过程中的酵母是一些微小的植物细胞而发酵液体中的化学变化在某种程度上是这些细胞的生活造成的。施旺还发现腐败也是一个类似的过程。1

20、855年德国生物学家R雷马克对贝尔的胚层进行重新命名即沿用至今的外胚层、中胚层和内胚层。冯·贝尔还发现脊椎动物在胚胎发育过程中曾出现过脊索，还提出了“生物发生律”或“相应阶段律”。由于冯·贝尔的出色工作，使他被公认为近代胚胎学的奠基人。1859年11月24日，达尔文的物种起源出版，生物进化成为整个科学界讨论的中心话题和全社会共同关注的焦点，对生物学及其他有关学科的发展产生了巨大影向，使宗教的基本信念发生了动摇。3实验生物学时期从19世纪中期到20世纪中期大约100年的时间里，随着数学、物理学、化学等学科的发展及其与生物学的交叉渗透，经典生物学逐渐步入实验生物学时期，相继取得

21、一系列引人注目的成就。1865年，奥地利布隆修道院的神父孟德尔在经过连续8年的豌豆杂交试验之后，写出了一篇题为植物杂交试验的论文。他以精确的实验数据和严密的数理分析，揭示了遗传学的基本规律：“遗传因子的分离和自由组合定律”，为遗传学成为独立的生物分支学科奠定了基础。法国生理学家C贝尔纳发现了葡萄糖的异生作用，糖原、糖原的生成和分解作用等，这些研究导致了“内分泌”概念的产生。他还进一步提出内环境的恒定是自由和独立的生命赖以维持的条件这是对生理学研究具有指导意义的原理1869年，瑞士的JF米舍尔用胃蛋白酶水解脓细胞，得到一种不同于蛋白质的含磷物质，他称之为“核素”，以后因核素呈酸性故又称为“核酸”

22、。科赫(Koch)于1876年发现炭疽杆菌的孢子的抵抗性比杆菌本身更强，1882年又发现了造成结核病的微生物18781879年，巴斯德发现经连续培养可减低鸡霍乱病菌毒性使鸡得病而不死亡由此试制鸡霍乱疫苗获得成功。18811884年采用病原菌毒素的接种法防治一些疾病，开创了医学免疫学。1888年，俄国的梅契尼科夫发现吞噬细胞与吞噬过程，指出“血球具有保护有机体防止感染性物质侵袭的作用”。他的工作引导人们对细胞因子和体液因子在免疫中的作用有了新的认识。1892年，俄国微生物学家伊万诺夫斯基发现烟叶可被能通过过滤器过滤的花叶病汁所感染。1897年，德国细菌学家FAJ勒夫勒证明引起牲畜口蹄疫的也是一种

23、可通过过滤器过滤的病毒。这是揭开非细胞微生物病毒奥秘的开端1896年，法国的卡莱特发现甲状腺是含碘的组织，从而获得治甲状腺机能失调的方法。1894年EH菲舍尔证实酶的专一性，并用“锁钥原理”解释酶与底物之间的关系。4血液分类学时期1900年，奥地利的兰斯坦纳发现人类的A、B、O血型，建立了血液分类学的基础。俄国的巴甫洛夫提出条件反射学说。1901年，荷兰的德弗里斯提出了突变学说。1902年，德国的尤·伯恩斯坦提出细胞膜电位理论，以说明生物电现象。德国的艾贝尔首次获得结晶肾上腺素。德国的弗里本发现放射线能引起癌肿。1903年，丹麦的威·约翰逊提出遗传学中的“纯系学说”。190

24、5年，英国的斯塔林、贝利斯发现一种无管腺体分泌物定名为荷尔蒙激素1909年，丹麦学者提出了遗传因子是“基因”的概念。1910年，美国的托·摩尔根首先发现了果蝇的伴性遗传，随后又提出了同源染色体间的基因连锁交换学说，进而总结出一套完整的“染色体遗传理论”，指出基因在染色体上呈直线排列，同一染色体上基因间的重组值就是基因间的距离，以此画出的基因在染色体上的图谱称为遗传学图。为揭示生物遗传与变异的奥秘开辟了一个划时代的研究领域1915一1917年，加拿大的托特和法国的铎埃雷发现了噬菌体。1919年，德国的赫尔兹费尔特发现人种不同，血型的分布也不同。1920年，美国的加纳：阿拉德发现植物的光

25、周期现象。1922年，加拿大的班丁、白斯特从动物组织提取出胰岛素1924年，苏联的赫洛特内和荷兰的范恩脱首次提取出植物激素。1925年，英国的凯林发现细胞色素，并指出其在活组织生物氧化过程中起电子传递作用。1926年，日本的黑泽发现赤霉素。1928年，英国的亚·弗来明发现有杀菌作用的青霉素，作为最知名的抗生素-青霉素挽救了无数的生命。1935年，美国的斯坦来和英国的鲍登首次提纯烟草花叶病毒，并获得病毒体的结晶体，确认病毒能在细胞中再生。1937年，英籍德国人克勒勃斯发现三羧酸循环即Krebs循环。1938年，英国的希尔发现在铁盐液中叶绿体在照光时的放氧反应，从此开始了细胞外离体的光合

26、作用研究。1940年，奥地利的兰德斯坦勒等发现RH血型因子1941年，德国的弗·李普曼发现三磷酸腺苷(ATP)的高能键在生物体碳水化合物代谢过程中所起的重要作用认为ATP是生命体的能源1944年，加拿大的爱威瑞用肺炎双球菌的转化实验，第一次证明了遗传的物质基础是脱氧核糖核酸(DNA)。1945年，美国的比得尔、塔特姆、莱德伯格提出“一个基因一个酶”的假说，来解释基因在代谢中的作用，由此开创生化遗传学1945年，美国的莱德伯格发现细菌可以杂交。1948年，美国的加尔文用14C阐明植物中二氧化碳的同化作用，到i957年进而提出光合作用的蓝图。 1952年，美国的赫希、恰赛发现病毒的核酸部

27、分对感染寄主起主要作用。5分子生物学时期1953年，Jwatsoll和Fcrick在Nature杂志上发表了“核酸的分子结构”论文，揭示了遗传物质DNA是由四种核苷酸排列的双链螺旋结构，从此开创了分子生物学的研究领域，使生物学的发展从此进入了一个崭新的、迅猛发展的分子生物学阶段，一系列令人惊叹的新成就接踵而来。1954年美籍俄国人伽莫夫首次提出三个核苷酸编成一个遗传密码的“三联密码说”。19551956年美籍西班牙人奥巧阿和美国的孔勃首次用酶促法人工合成核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(：DNA)。1956年，英国的英格兰姆发现人类镰刀状红血球贫血症是血红蛋白中单个氨基酸的变异造成的，由此开创

28、了人类分子病和分子进化的研究。1957年关于遗传信息流“中心法则”的提出，1961年探讨基因调控的“乳糖操纵子模型”的建立，1966年“遗传密码”的破译等，都是人类在揭示生命之谜的征途中所取得的重大突破。1973年被称为基因工程元年由SCoheno领导的小组开创了体外重组DNA并成功转化大肠杆菌的先河。1975年Kohler Milstein成功开创了淋巴细胞杂交瘤技术，在生物医学领域树起了一座新的里程碑。此后以基因工程为核心的生物技术显现出强大的生命力，成为当今世界最令人瞩目的高新技术之一，是许多国家产业结构调整的战略重点。1997年，Dollv羊的克隆再一次震撼了人类社会。1990年启动的

29、“人类基因组计划”于2000年宣告人类基因组工作框架已经测序完成，这部“生命天书”的破译及其随后的各种“组学”研究，使人类首次在分子水平上全面认识自我，无疑对生命科学的发展产生巨大的推动作用。按着人类的意愿有计划地改造生物已成为可能，人们从而把世界上日益严重的人口、环境、粮食、资源、健康等与人类生存和发展密切相关的诸多重大社会问题的解决，寄希望于生命科学与生物技术的进步。考题预测肉汤变酸是由微生物引起的，这些微生物来自于空气。这一假设的成立是由( )证明的。A达尔文 B巴斯德C施莱登 D施旺【答案】B。【名师点评】巴斯德为证明使肉汤变酸的细菌来自空气，设计了如图所示的实验，将甲、乙两瓶中的肉汤

30、煮沸、冷却、置于空气中，一段时间后，乙瓶中的肉汤由于与空气接触而很快变酸，而甲瓶中的肉汤由于鹅颈的作用而使空气中的细菌不能落到肉汤里，因此放置了四年之久都没有变质，由此可见使肉汤变酸的微生物来自空气。故选B。二、生物学科的现状与趋势生物学是研究生命现象的本质并探索其规律的科学。近半个世纪以来，生物学的理论成就为自然科学的发展作出了巨大的贡献。遗传物质DNA双螺旋结构的阐明被认为是20世纪自然科学的重大突破之一。20世纪后期，随着物理、化学、数学等相关学科的理论和技术的进步，有力地推动了生物学的飞速发展生物学不再仅仅是宏观的描述学科，在DNA水平和蛋白质水平上探索生命的奥秘已经成为现实。现代生物

31、学不但在生长、发育、遗传、进化等基本生命现象的研究上已深入到分子水平，取得举世瞩目的成就，而且对脑功能、感觉和认知等高级复杂系统的活动与功能的研究方面也有重大进展。生物科学与生物技术的发展将直接关系到人类所面临的粮食、医药、人口、能源和环境等重大问题的解决。基因工程、蛋白质工程、微生物工程、细胞工程等高新生物技术已成为推动世界新技术革命的重要力量，以基因信息为基础的巨大的知识经济产业正在形成，它将使人类进入一个能改造和创建新的生物的崭新时代。基因药物、基因治疗、转基因作物等一大批高科技含量的商品开始在市场显露头角，并产生了巨大的社会效益和商业价值。生物学研究的成果已逐渐从实验室走出来，生物科技

32、产业已逐步成为社会经济结构重要的支柱产业。由于基因组计划的进展、克隆技术的突破，基因工程创造的经济价值等生物学成果正不断涌现，加之数学、物理、化学等学科与生物学的交叉并引发了科学研究新的生长点。同时，也由于地球上物种的急速消亡，人类生存环境的逐步恶化，人类可用资源的日渐衰竭，人类逐渐认识到生物科学不可估量的发展前景和忽视生物科学引发的潜在危机，促使社会逐渐聚焦到生物科学领域中来，使生物学受到了前所未有的关注。从科学研究的投入来看，发达国家对生命科学研究的投入要远大于其他学科，生物学的进步不仅对数学、物理、化学以及技术科学提出许多新问题，对人类生存和世界经济的可持续发展具有极重要的意义。同时也是

33、对破除迷信、反对唯心论、树立科学的世界观、促进精神文明建设，影响人的世界观、价值观和伦理观，促进自然、社会、经济的协调发展，推动知识创新以及精神文明发展，都将起到越来越大的作用，日益显示出生物学成为21 世纪的一门带头学科的强大趋势。第2节 科学研究一、课程内容(一)概念精要科学探究需要通过观察和实验等多种途径来获得事实和证据。设置对照实验，控制单一变量，增加重复次数等是提高实验结果可靠性的重要途径。(二)概念内涵实验是验证假说和解决问题的最终途径，实验是指在人为控制的条件下研究事物的变化的一种方法。实验变量，也称自变量，是指实验中由操作者所控制的因素或条件。反应变量，也称因变量，是实验过程中

34、由于实验变量而引起的变化或结果。实验变量和反应变量二者具有因果关系。在科学探究中，常常要注意以下原则：1对照原则对照原则是指对照实验只有一个变量，按对照的内容和形式的不同，一般有以下几种类型：（1）空白对照：是指不做任何实验处理的对象组。例如，在“生物组织中可溶性还原糖的鉴定”的实验中向甲试管溶液加入试剂，而乙试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的变化。这时甲试管为实验组，乙试管为对照组，且乙试管为典型的空白对照。（2)自身对照：是指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。当我们采用单组法和轮组法开展实验时实验中就包含有自身对照。如“植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。

35、自身对照的关键是要看清楚实验处理前后现象或数据、证据变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。(3)条件对照：是指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。例如，采用等组实验法开展“动物激素饲喂小动物”实验时，甲组饲喂甲状腺激素(实验组)；乙组饲喂甲状腺抑制剂(条件对照组)；丙组不饲喂药剂(空白对照组)。那么，乙组为条件对照。该实验既设置了条件对照，又设置了空白对照，更能充分说明实验变量甲状腺激素能促进动物的生长发育。4)相互对照：是指不另设对照组，而是几个实验组相互对比，在等组实验法中，大都是运用相

36、互对照的方法如“植物的向性，的等组实验中，5个实验组所采用的就是相互对照，较好地平衡了无关变量的影响实验结果也更具有说服力。对照实验是科学研究常用的实验方法，目的是通过对比实验的结果，找到想要研究的因素对实验的影响作用，从而为科学研究提供数据或证据。2重复原则实验设计过程中必须遵循的又一个重要原则是重复原则。由于个体差异等影响因素的存在，同一种处理对不同的受试对象所产生的效果不尽相同，其具体指标的取值必然有高低之分，只有在大量重复实验的条件下该处理的真实效应才会比较确定地显露出来。一般认为重复5次以上的实验才具有较高的可信度。3随机原则除了对照和重复之外，在实验研究中，还要求各组间除了处理因素

37、外，其他可能产生混杂效应的非处理因素尽可能保持一致。贯彻随机原则是提高组间均衡性的一个重要手段，也是资料统计分析时进行统计推断的前提。在实验设计中贯彻随机原则的重点在于如何保证每个实验对象都有同等的机会被随机分配到对照组和实验组，以便减少外在因素和人为因素的干扰。经典例题【2015年上半年真题】某老师在“探究空气（氧气）对小鱼呼吸频率的影响”的实验教学中，设计的实验过程和得到的实验结果如下：实验准备：学生四人一组，做好组员分工和数据记录，每组一只水杯、一条小活鱼、一块玻璃板。实验步骤：1. 把小活鱼放进盛水的杯内，数一数自然状态下小鱼1min鳃盖或口的开口次数。2. 用玻璃板把水杯盖严，不让外

38、界空气进入杯内，盖的时间长短视杯的大小和杯内水的多少而定。原则是被子大些或被内空气多些的应多盖一段时间。盖上盖的目的是让小鱼把杯内的空气（氧气）通过呼吸作用消耗掉。3过一段时间再数小鱼1min鳃盖或口的开口次数。实验结果：盖上盖以后，绝大数与鳃盖或口的开合都增加。结论：水中空气（氧气)含量对小鱼的呼吸频率是有影响的，一般情况下，水中含氧最高，鱼呼吸慢，含氧低则呼吸快。问题：（1） 根据科学研究的基本原则分享该探究实验方案存在哪些问题？（2） 对存在的问题进行改进。【答案】（1）根据科学探究的基本原则分析来看，该实验探究方案主要的问题是没有遵循控制变量的单一性原则和设置对照组实验。（2）针对本探

39、究实验作如下改进：实验观察前选大小相同的两个容器，分别贴上：“家玻璃板”和“不加玻璃板”的标签，向“不加玻璃板”的容器中注入清水，向“加玻璃板”的容器注入等量的清水，并盖上玻璃板。实验时，选两条活力相近的鱼，分别放入2个容器中，两个容器至于同样的条件下，避免其他因素造成实验结果产生误差。分别仔细观察各容器中鱼的各种行为表现并做好记录。分析实验结果，得出结论：鱼在”不加玻璃板”的容器中呼吸和活动比较正常，在“家玻璃板”的容器中，呼吸频率很快，并最终死亡，进而得出空气（氧气）对小鱼呼吸频率是有影响的。(三)科学探究的过程科学探究的过程见下图：（四）科学研究方法的主要类型生物学科学研究的一般方法有观

40、察法、实验法、调查法、分类法、文献法等。根据标准的内容要求，下面介绍常用的生物学科学研究方法：1观察法观察法是指通过有目的、有选择地观察获取科学事实的自然信息的活动方法。科学的观察不仅仅是感觉和观看而是有目的、有选择，并能与思维相结合的观察。只有当观察的目的明确，选择的对象准确，才会使观察的注意力更加集中，使观察更加全面和典型。在观察中要注意从多方面、多层次、多角度来审视观察对象不能以局部代替整体，不能以主观代替客观事实，还要注意抓住事物的本质特征，不能被表面现象所迷惑。例如，对于生态考察、动物行为观察的活动常采用观察法。2.实验法实验法是根据研究目的利用一定的仪器设备在人为控制、干预或模拟下

41、，使某一事物或过程重复发生，从而获取科学知识或探索自然规律的活动方法。和观察法相比，实验法能够简化和纯化复杂的自然现象或自然过程使事物的本质特征从众多非本质特征的背景中显现出来。实验法能使在自然条件下不易观察到的现象通过人为控制和引发反复再现使事物的本质特征得到强化。所以，实验法成为人类科学研究的主要方式。其主要步骤是：发现并提出问题、收集与问题相关的信息、作出假设、设计实验方案、实施实验并记录、分析实验现象、得出结论。例如，要防治杨尺蠖(一种危害杨树的昆虫)，就要了解它的生活史，而在自然环境中观察它的生活史很困难(杨树很高，难以上树观察)。采用实验法在实验室里人工饲养杨尺蠖，全面了解它的生活

42、史，就能为防治杨尺蠖寻找突破口。3调查法调查法是指通过一定的途径，深入实际了解特定事物以获得第一手资料并完成科技活动的方式。在实际运用中调查法包括实地调查和文献调查两类。采角调查法也要讲究方法，例如，在进行生物科技、农业科技、环境科技活动时，由于自然现象复杂、人的精力有限等原因，不可能全部实地调查，常常采取从总体中抽取部分对象进行调查的抽样法。作为实地调查的补充，采用文献调查可以事半功倍地从历史上、从发展上、从全貌上更加深入地了解调查事物的本质，从而总结出一定的科学规律，如调查某种遗传病。4. 模型研究法常用的生物模型有以下几种：（1） 生物模型：又叫模式生物，如大肠杆菌、果蝇、小鼠等。（2）

43、 物理模型：又叫机械和电子模型，如细胞立体结构模型、人体结构模型、花的结构模型等。（3） 数学模型：又叫抽象模型，如细菌分裂生殖数量变化模型等。知识拓展调查法的步骤：确定调查课题一制定调查计划搜集材料一整理材料-撰写调查报告。在具体设计某项科学研究活动方案时，常常需要选用各种方法，但无论采用何种方法，都应广开思路独辟蹊径，这是由科学研究活动的核心是创造性的特点所决定的。例如，奥地利传教士孟德尔在研究豌豆相对性状的遗传规律时，摒弃了传统的生物科学研究方法，史无前例的采用数理统计的方法，在大量实验和观察的基础上，总结出生物遗传的分离规律和自由组合规律，开创了现代遗传学科。在按计划实施科学研究活动方

44、案的过程中，要重视观察、实验和调查结果等方法的记录，还要根据情况修正甚至重新制定方案，直至科学研究取得相应的成果。考题预测1. 要了解校园内生物的种类，最合适的方法是（）。A调查法B探究法C实验法D资料分析法【答案】A。【名师点评】要了解校园内生物的种类，调查法是直接有效的方法，就能得到第一手的资料信息。2. 探究“光照对黄粉虫幼虫生活的影响”过程中，主要采用（）。A观察法B实验法 C测量法 D调查法【答案】A。【名师点评】观察法要求观察者在观察某种动物的行为时，对动物不施加任何外界影响或将影响降低到最小，精确、仔细、认真、反复地观察、认真地记录，根据观察到的现象对动物的行为进行研究。二、教学

45、案例探究生命的方法【教材分析】 理解科学探究的一般过程可以为以后的探究性学习提供一定的探究思路。科学探究是探索生命的主要方法，也是学生主动学习、获取知识的重要途径。初一学生好奇心强、探究兴趣浓，但动手能力差、生活经验不足，也缺乏对事物本质的探究经验(一)教学重点掌握科学探究的一般方法，体验科学探究过程，学会确定变量和设计对照实验。 (二)教学难点理解提出问题、作出假设、确定变量及设计对照实验在科学探究中的重要性【课前准备】教师准备：制作CAI(计算机辅助教学)课件，搜集科学家进行科学探究的小故事。实验器材：实物投影仪1台，玻璃板8块，硬纸板8块，培养皿、镊子、放大镜各8个。学生准备：预习“探索

46、生命的方法”的内容，分组尝试探究“蛆是从哪里来的?实验，写出探究报告。捕捉并饲养蚯蚓。【教学流程】1创设情境导入新课经过前几节的学习，我们学会了使用显微镜和制作临时装片，并利用显微镜观察了临时装片使我们看到了肉眼看不见的微观世界，扩大了眼界，开阔了视野。但要学好生物学，光会这些还不够我们还必须掌握探索生命的方法科学探究法。(设计思路：回忆旧知识唤起记忆，激发对新知识的渴求，积极投入到新知识的学习中。活动一：分析科学家进行科学探究的故事，感悟科学探究（课件展示细菌学家弗莱明发现青霉素过程的录像)，引导学生观察、思考，围绕下列问题讨论、交流：弗莱明是怎样发现问题、产生疑问并提出问题的?弗莱明对偶然

47、发现的问题有没有视而不见?他针对发现的问题作出了怎样的假设?弗莱明是怎样验证他的假设的?经过多次实验弗莱明得出了怎样的结论?青霉素的发现对人类医学有什么重大的影响?(设计思路：不直接告诉学生科学探究的一般过程，让学生带着教师精心设计的问题去寻求答案引导学生感悟科学探究过程，激发科学探究热情，增强科学探究意识，鼓励学生与他人沟通交流。)讨论和交流后，小组汇报讨论结果，并对问题作出相应回答。 教师要根据学生的回答和所提出的疑义进行归纳总结：弗莱明在研究细菌的实验中发现培养基表面几乎布满了葡萄球菌，唯独青霉孢子落下的地方葡萄球菌没有蔓延，于是产生了疑问，并作出了假设。然后经过反复的实验验证了假设，得

48、出“青霉能产生杀死葡萄球菌的物质的结论。这个过程就是科学家 长期探索未知世界的方法，叫“科学探究”。下面请同学们总结一下科学探究的一般过程(学生总结教师利用课件打出)。学生总结科学探究的一般过程：提出问题作出假设制订计划实施计划得出结 论表达交流。活动二：解疑激趣，引导科学探究。上节课布置同学们课后探究“蛆是从哪里来的?”问题，同学们完成得怎么样了?请各组代表展示和表达你们的成果。经过归纳，各小组的探究方案大概有以下五种情况，利用实物投影展示探究报告，供学生讨论、交流。(设计思路：初中一年级的课余时间还比较宽松课后让学生进行大胆假设和探究是比较可行的。这满足了学生的好奇心，激发了学生的探究欲望

49、，培养了探究意识，在此基础上进一步理解科学探究的一般方法熟悉科学探究的一般过程。)教师评价引导：通过上述的表达、讨论和交流，看出各组准备很充分，设计各具特色，表达得也很清楚。但实验中也发现很多问题。例如，有的实验结果不支持假设；有的实验结果与客观事实不符；有的由于缺乏生活经验和相关知识，作出的假设不符合客观规律：有的没有设计对照实验和控制变量，得出的结论不科学甚至得出错误结论。针对上述问题，教师不要急于作出肯定或否定的评价，而是抓住有利时机，引导学生结合已有知识和经验，发表见解，倾听建议，分析原因，共同研讨、评价。最后，教师总结：通过上述讨论、交流，我们应该知道在进行科学探究时，对未知问题作出

50、假设要合理，绝不可以毫无根据的猜想。另外，设计对照实验和控制实验变量也是必不可少的。希望同学们在今后的科学探究中进一步感悟和理解科学探究。课堂小结：通过本节课的学习和体验，请同学们谈谈感受和收获。(设计思路：引导学生反思、总结，培养学生的归纳能力。)3教师结语通过本节学习，看得出你们对科学探究很感兴趣，希望你们在今后的学习中能将科学探究继续运用下去，以便发现自然界中更多的奥秘创造出生命科学的奇迹。点评：义务教育生物学课程标准(2011年版)(以后统称标准)对科学探究提出了5项重要概念包括“科学探究是人们获取科学知识、认识世界的重要途径”“提出问题是科学探究的前提，解决科学问题常常需要作出假设”

51、“科学探究需要通过观察和实验等多种途径来获得事实和证据。设置对照实验，控制单一变量，增加重复次数等是提高实验结果可靠性的重要途径”等重要概念。本案例的特色是设计了一些活动，例如，提供“细菌学家弗莱明发现青霉素过程，的录像，引导学生观察、思考，进而总结出弗莱明在研究细菌的实验中发现培养基表面几乎布满了葡萄球菌，唯独青霉孢子落上的地方葡萄球菌没有蔓延，于是产生了疑问，并作出了假设，然后经过反复的实验验证了假设。得出“青霉能产生杀死葡萄球菌的物质的结论。并从理论上得出科学探究的一般过程。再如，案例设计了学生课前探究“蛆是从哪里来的?”问题，课堂中则进行深入的分析和归纳，让学生进一步熟悉科学研究的一般

52、过程。这样的活动可以在家庭环境中开展，很有创意。司以商榷：学生课前所探究的“蛆是从哪里来的?问题，花费了不少时间和精力，也有许多创新想法，而教师对于学生课前所做的探究没有进行认真的、有针对性的分析和评价。再如，针对方案3和方案4的处理完全相同但结果完全相反的原因，教师不应笼统地说“有的没有设计对照实验和控制变量得出的结论不科学，甚至得出错误结论”，而应明确地指出对照组是“肉被敞开”的组，实验组是“肉用纱布隔开”的组；“变量”是肉和外界的蝇能否直接接触；“控制无关变量包括放在温暖环境中，但应肯定有蝇的出入。只有这样，学生才能理解标准提出的“设置对照实验，控制单一变量，增加重复次数等是提高实验结果

53、可靠性的重要途径”等重要概念。命题热点集训1探究“光对鼠妇生活的影响”时，一般采取的研究方法是( )。A模拟实验法 B调查法C5见察实验法 D资料分析法2)将人体按功能分解成八个系统来研究，这种研究方法主要是( )。A分析法 B综合法C归纳法。 D调查法3要了解马与驴在外形上的相同或不同之处，应采用( )。A观察法 B调查法C归纳法 D文献法4在了解鱼的尾鳍在游泳中的作用，如果单凭观察难以得出结论，可采用的方法是( )。A归纳法 B观察法C调查法 D实验法5获得科学知识和生物学研究的重要途径是( )。A分类 B观察C调查 D实验探究6生物科学研究的基本方法是( )。观察法 实验法 分析法 调查

54、法A B c D7什么方法的运用使生物学进入实证科学的行列?( )A调查法 B观察法 C实验法D比较法8在生物实验设计中，下列不能作为一组对照的是( )。A有水分和无水分 B有阳光和无阳光C有空气和无空气 D温度和湿度9在开展调查某市常见传染病的活动时，下列哪一项不是开始调查就能完成的?( )A确定调查目标 B制定调查方案C得出调查结论 D选取调查对象10 使人类首次在分子水平上全面认识自我的科学成就是（ ）A1859年，达尔文的物种起源出版，提出生物进化论B1953年，Jwatsoll和Fcrick在Nature杂志上发表了“核酸的分子结构”论文C1997年，英国成功克隆出羊Dolly，克隆

55、技术诞生D.1990年启动“人类基因组计划”，人类基因组工作框架于2000年测序完成参考答案及解析1【答案】C。解析：要想探究“光对鼠妇生活的影响”，需要通过实验和观察才能获得实验结论。2【答案】C。解析：归纳法是从个别事实走向一般的结论、概念的思维方法。3【答案】A。4【答案】D5【答案】D：解析：实验探究是获得科学知识和生物学研究的重要途径。而调查、观察和分类是常用的具体方法6【答案】D。解析：生物科学是实验科学，基本的研究方法包括观察法、实验法和调查法，不包括分析法。7【答案】C。解析：通过实验的直观结果证明我们的假设，这是实验法的突出优点。8【答案】D。解析：一组对照需要针对一个探究条件设置变量，而温度和湿度是两个条件。9【答案】C解析：得出调查结论是需要调查活动结束后充分分析调查情况和数据后才能完成的环节。 10【答案】D 解析：“人类基因组计划”于1990年启动，人类基因组工作框架于2000年已