《数码探实验设计与分析》教学设计 北京师范大学南山附属学校罗东才 一、课程类型 方法指导课 二、教学目标 1.价值体认 像科学家一样去探索、创造。研究者利用数码相机、计算机、手机、平板电 脑、实物展台等数码工具和手段，为了认识客观事物的内在本质和运动规律而进 行的调查研究、实验、造物等一系列的活动，为创造发明新产品和新技术提供理 论依据。 2.责任担当 关注自然环境存在的主要问题，积极寻求解决方案；增强社会责任意识，形 成主动服务社会的情怀，理解并践行社会公德，提高社会服务能力。 3.问题解决 通过数码探究，养成严谨和实事求是的科学态度，掌握规范的科学 研究方法。学会在生活中发现问题，并能向科学家一样去思考、学习、与创 造。 能够综合利用多学科知识进行分析问题并解决问题的探究能力，形成助于自 然社 会发展的研究结果，并进行推广。 4.创意物化 能够综合运用所学各科知识，以数码工具为载体，形成在实践操作中学习的 意识，提高综合解决问题的能力。 三、教学过程 新课程实施以来，探究式教学在课堂教学中所占的比重越来越大。主要有： 实验探究（通过实验的方法获取新知） 理论探究（将探究式组织形式和演绎推理相结合） 近年来，随着手机、数码相机、iPad、计算机、Internet在生活中的普 及，科学的形态在实物实验和数理逻辑之后，出现了基于计算机手段的第三种形 态一一计算 数据探究（即基于手机、数码相机、网络搜索引擎等信息技术的探究式学习 方式，简称数码探) (一)实验方案 1.实验设计的意义 实验设计是实验研究具体内容方法的设想和计划安排。它的意义在于能用比 较经济的人力、物力和时间，获得较为可靠的结果，并使误差减少到最低限度
《数码探实验设计与分析》教学设计 北京师范大学南山附属学校 罗东才 一、课程类型 方法指导课 二、教学目标 1. 价值体认 像科学家一样去探索、创造。研究者利用数码相机、计算机、手机、平板电 脑、实物展台等数码工具和手段，为了认识客观事物的内在本质和运动规律而进 行的调查研究、实验、造物等一系列的活动，为创造发明新产品和新技术提供理 论依据。 2. 责任担当 关注自然环境存在的主要问题，积极寻求解决方案；增强社会责任意识，形 成主动服务社会的情怀，理解并践行社会公德，提高社会服务能力。 3. 问题解决 通过数码探究，养成严谨和实事求是的科学态度，掌握规范的科学 研究方法。学会在生活中发现问题，并能向科学家一样去思考、学习、与创 造。 能够综合利用多学科知识进行分析问题并解决问题的探究能力，形成助于自 然社 会发展的研究结果，并进行推广。 4. 创意物化 能够综合运用所学各科知识，以数码工具为载体，形成在实践操作中学习的 意识，提高综合解决问题的能力。 三、教学过程 新课程实施以来，探究式教学在课堂教学中所占的比重越来越大。主要有： 实验探究(通过实验的方法获取新知) 理论探究(将探究式组织形式和演绎推理相结合) 近年来，随着手机、数码相机、iPad、计算机、Internet 在生活中的普 及，科学的形态在实物实验和数理逻辑之后，出现了基于计算机手段的第三种形 态——计算 数据探究（即基于手机、数码相机、网络搜索引擎等信息技术的探究式学习 方式，简称数码探） （一）实验方案 1.实验设计的意义 实验设计是实验研究具体内容方法的设想和计划安排。它的意义在于能用比 较经济的人力、物力和时间，获得较为可靠的结果，并使误差减少到最低限度
实验设计的目标：使处理因素能得到相应、准确的实验效应。 实验设计的任务：如何使实验效应单独显示出来。 2.探究实验类型 （1)改进型实验 案例：二氧化碳溶于水、与水反应”数字化实验设计 (2)验证性实验 案例：水杯失重实验 案例：二氧化碳性质实验设计 (3)创意性实验 案例：二氧化碳性质创意实验设计 原理：二氧化碳密度比空气大，可以让肥皂泡悬浮！ 表面张力 冰晶形成 码探究 物理结构 光学特性 数学问题 3.实验方案评估与选择 （1)树高测量方案 方案1：在无需精确测量时，可用眼睛估计 方案2：在树不很高时，可用尺量： 方案3：可砍下来量： 方案4：可用氢气球系线测量： 方案5：可用一根等高竿子量： 方案6：以平镜测高 方案7：测量树和人（或木杆）的影子长度，通过比例关系求树高 方案8：拍照片，用相似图形的比例知识计算树高 (2)借助观测指标设计探究实验 观测指标： 观测指标是进行探究实验时，对实验结果评判的一个标准，是在探究问题、 假设的基础上，根据已有知识、经验判别得到的，并作为观测及记录实验现象、 数据的依据。 一个探究实验结论的得出是建立在对观测指标的分析、判断、检测的基础上 的。如：
实验设计的目标：使处理因素能得到相应、准确的实验效应。 实验设计的任务：如何使实验效应单独显示出来。 2.探究实验类型 （1）改进型实验 案例：二氧化碳溶于水、与水反应”数字化实验设计 （2）验证性实验 案例：水杯失重实验 案例：二氧化碳性质实验设计 （3）创意性实验 案例：二氧化碳性质创意实验设计 原理：二氧化碳密度比空气大,可以让肥皂泡悬浮! 3. 实验方案评估与选择 （1）树高测量方案 方案 1：在无需精确测量时，可用眼睛估计 方案 2：在树不很高时，可用尺量； 方案 3：可砍下来量； 方案 4：可用氢气球系线测量； 方案 5：可用一根等高竿子量； 方案 6：以平镜测高 方案 7：测量树和人（或木杆）的影子长度，通过比例 关系求树高 方案 8：拍照片，用相似图形的比例知识计算树高 （2）借助观测指标设计探究实验 观测指标： 观测指标是进行探究实验时，对实验结果评判的一个标准，是在探究问题、 假设的基础上，根据已有知识、经验判别得到的，并作为观测及记录实验现象、 数据的依据。 一个探究实验结论的得出是建立在对观测指标的分析、判断、检测的基础上 的。如：
视觉 单眼复眼 人为何总打 不着苍蝇 反应时 比人快 咳嗽发烧 疑似 判断是否感 染新冠肺炎 核酸检测 确诊 1).实验设计思路 “有二氧化碳”的 根据变量确定 环境 正向思维 实验组的条件 无二氧化碳”的 环境 探究光合作用 根据假设推测 有二氧化碳的植物 ”有二氧化碳”的 需要二氧化碳 实验的结果， 能进行光合作用 环境 逆向思维 再依据实验的 结果倒推实验 没有二氧化碳的植 “无二氧化碳”的 物不能进行光合作 的需要条件。 环境 用 2).确定观测指标： >实验变量： 有无二氧化碳 >预期结果： 有二氧化碳，植物能光合作用；没有二氧化碳，植物不能进行光合作用。 >观测指标： 准确判断出植物是否光合作用的指标一一光合作用的产物淀粉与氧气的 量。 3)指标选择要点 ◆灵敏度 ◆精确性 ◆客观性 ◆特异性 从实验设计的角度来看，观测指标的确定将会直接影响实验设计中的实验操 作流程。 (二)材料选择 案例：探究冰的形成实验
1）.实验设计思路 2）.确定观测指标： 实验变量： 有无二氧化碳 预期结果： 有二氧化碳，植物能光合作用；没有二氧化碳，植物不能进行光合作用。 观测指标： 准确判断出植物是否光合作用的指标——光合作用的产物淀粉与氧气的 量。 3）指标选择要点 灵敏度 精确性 客观性 特异性 从实验设计的角度来看，观测指标的确定将会直接影响实验设计中的实验操 作流程。 （二）材料选择 案例：探究冰的形成实验
实验材料选择的科学性 实验材料选择技巧 ●分析实验的要求 ●明晰选材原因 ●学习经典实验 (1)孟德尔选用豌豆作为杂交实验的材料： 原因：自花传粉，闭花授粉；有多对稳定易区分相对性状：豆粒都在豆荚中， 便于观察和计数 (2)质壁分离选用紫色的洋葱鳞片叶： 原因：有中央大液泡，且有颜色，容易观察 (3)摩尔根选用果蝇作为伴性遗传的实验材料： 原因：果蝇个体小，繁殖快：果蝇有差异显著的相对性状；取材方便：染色 体少，便于分析 (4)赫尔希选用噬菌体为实验材料，通过侵染细菌的实验来证明DNA是遗 传物质： 原因：成分简单，增殖较快 (三)数据处理 1.动态数据采集分析 2联机拍摄采集数据 (四)案例分析 探究黑白相间条纹的奥秘 小结： 探究项目 防止选择性偏差的措施 规定纳入和 除标准 确定适宜纳入实验的对像 按随机化原双则分 确定样本含量 配实验对象 实验组 对照组 防止测量性偏差的措施 得出实验结果 选择数据敔处理工具 进行统计分析 估计并分折误差 实验结论
实验材料选择的科学性 实验材料选择技巧 分析实验的要求 明晰选材原因 学习经典实验 （1）孟德尔选用豌豆作为杂交实验的材料； 原因：自花传粉，闭花授粉；有多对稳定易区分相对性状；豆粒都在豆荚中, 便于观察和计数 （2）质壁分离选用紫色的洋葱鳞片叶； 原因：有中央大液泡，且有颜色，容易观察 （3）摩尔根选用果蝇作为伴性遗传的实验材料； 原因：果蝇个体小，繁殖快；果蝇有差异显著的相对性状；取材方便；染色 体少，便于分析 （4）赫尔希选用噬菌体为实验材料，通过侵染细菌的实验来证明 DNA 是遗 传物质； 原因：成分简单，增殖较快 （三）数据处理 1.动态数据采集分析 2.联机拍摄采集数据 （四）案例分析 探究黑白相间条纹的奥秘 小结：
(五)作业 探究肥皂泡背后的科学知识
（五）作业 探究肥皂泡背后的科学知识