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第7節 科學探究
聯想情景導入
當一滴水不小心落在課桌上后，過一會兒，你會發現有什么現象產生 你知道這是為什么嗎 你想做一位科學家嗎 如果你是一位科學家，在身邊發生了這樣的事情，首先想到的是什么 后來又會去干什么 其實，我們的科學問題的發現或科學的研究都離不開科學探究。科學探究究竟是怎么進行的，學了這節知識，也許你可能已經變成了一個科學家。
重點知識詳解
1．科學的核心是探究。科學探究是學習科學的一種重要方式。
2．科學探究的基本過程是：21世紀教育網
提出問題→建立猜測和假設→制定計劃→獲取事實與證明→檢驗與評價→合作與交流
其中主要的過程是：
(1)提出問題：針對實際發生的一個現象或難題提出自己的研究問題。
(2)假設：針對提出的問題，根據自己的經驗和理論知識提出各種可能的假設。
(3)驗證假設：用調查、觀察、實驗、數據統計等方法對各個假設進行驗證。
(4)結論：用合適的方法對研究的成果進行總結，得出合理的結論(注意：結論必須與假設不發生矛盾，否則必須重新考慮研究方案)。
(5)評價：結論是否符合實際情況，結論是否可以應用于實際問題，這個科學結論對社會及生活可能會發生什么影響。21世紀教育網
本節知識結構
科學史
科
科學探究的過程：提出問題、建立假設、設計實驗方案、收集證據、解釋證據或結論、
學 評價等
探 科學探究過程示例：琴納和牛痘
究 嘗試進行科學探究：腳印的長度與身高的關系、黑盒實驗等
經典例題解析21世紀教育網
[例1] 在美國科羅拉多州，有一天，有7個孩子突然病倒了，并伴有腹瀉、胃痛、發燒、嘔吐等癥狀。數日后，又有43人出現了相同的癥狀。化驗結果顯示，所有患者都感染上了一種能夠通過染菌的肉或蛋傳播的細菌。那么孩子們是怎么感染上病菌的呢 為什么有些孩子感染了，而另一些孩子卻沒有 研究員認為這些細菌來自于某些染菌的食物。他們對孩子進行了詢問，但孩子們說：他們沒有在一起吃飯!
那么孩子們一起參加過什么活動呢 調查發現：他們去動物園參觀過蜥蜴展覽。研究員經檢查發現了一只蜥蜴的確是此病菌的攜帶者。但展覽的動物是不許觸摸的，又怎么會感染到孩子們的身上呢 21世紀教育網
于是，研究員仔細詢問了孩子們在展區的活動，并將他們提供的信息與那些沒有得病的孩子進行比較，發現洗過手的孩子沒得病，而沒洗手的孩子則得病了。
對信息進一步篩選和分析發現，凡是接觸過木柵欄又沒洗手的孩子都病了。而對木柵欄的檢驗的確發現了該病菌。原來孩子們得病的過程是這樣的：他們爬上圍護蜥蜴的木柵欄，沒有洗手就直接吃東西，病菌就由口腔進入了他們的體內。
研究員在研究上述病因時：21世紀教育網
(1)提出的問題是：
(2)建立的假設是：
(3)收集的證據是：
(4)作出的解釋是：
[解析] 提出的問題是孩子們是怎樣感染病菌的；建立的假設是細菌來自某些染菌的食物；收集的證據是對孩子進行詢問，調查孩子們共同參加過的活動，詢問活動的細節并進行比較，對得到的信息進行進一步篩選和分析等；作出的解釋是孩子們爬上圍護蜥蜴的木柵欄，沒有洗手就直接吃東西，病菌就由口腔進入了他們的體內，最終感染病菌。21世紀教育網
[例2] 一位科學家在一塊地上噴灑殺蟲剎，而附近另一塊地則未經任何處理。一段時間后，她在兩塊地上各設了5塊面積相同的樣地，并在每塊樣地中用相同的方法取1立方米的泥土，統計其所含的蚯蚓數目。實驗數據如表所示。
噴灑過殺蟲劑的土地 未經處理的土地
樣地 每立方米所含的蚯蚓數 樣 地 每立方米所含的蚯蚓數
A 730 F 901
B 254 G 620
C 319 H 811
D 428 I 576
E 451 J 704
請回答下列問題：
(1)這個實驗研究的問題是什么
(2)分別計算噴灑過殺蟲劑的土地和未經處理的土地中平均每立方米土壤中所含的蚯蚓數量。
(3)殺蟲劑對蚯蚓數量有哪些影響
[解析] (1)這是一個比較實驗，比較的變量是不同的土壤(使用過殺蟲荊的土壤與未處理的土壤)中蚯蚓的數量。研究的問題是：殺蟲劑對蚯蚓的生長有什么影響
(2)使用過殺蟲劑的土壤，平均每立方米的土壤中蚯蚓的數量是436．4條，而未處理過的土壤，平均每立方米的土壤中蚯蚓的數量是722．4條。
(3)殺蟲劑對蚯蚓的生存顯然有很大的影響。使用了殺蟲劑，使每立方米土壤中的蚯蚓數減少了286條。21世紀教育網
當然，在研究中還可以繼續提出問題，殺蟲劑不僅對蚯蚓的數量有影響，可能對其生長的速度也有影響吧，如果是這樣一個問題你又如何進行實驗設計呢 也可以提出這樣的問題：如果殺蟲劑殺死了土壤里的蚯蚓，那么對土壤里的植物生長有什么影響呢 你能設計一個研究方案嗎？
[例3] 滿滿一杯水放在廚房里，幾天后發現水變少了，這是因為水由液態變成氣態的水蒸氣跑到空氣中去了，即蒸發了。影響水蒸發的快慢因素有哪些呢 請你提出你的假設并設計相應的實驗。
[解析] 這是一道科學探究題，我們可以按科學探究的基本過程分析解題。題目已經提出了問題，由此我們可以根據平時的生活經驗猜想影響蒸發快慢的因素有哪些，如液體表面積、空氣流動快慢等，然后設計實驗。在實驗設計中，一定要明確要研究的是哪個量，其他的量則都應該進行控制。在實際實驗中，還有許多的細節需要我們不斷地調整和改進，甚至改變整個實驗方案。
[例4] 閱讀下面文章，回答問題。21世紀教育網
自行車胎漏氣的原因在哪里
小明準備騎自行車外出時發現車胎癟了。他感到很奇怪，昨天還是好好的，是什么地方出了問題呢
他用自己對自行車了解的常識和經驗想到，也許是車胎破了，也許是氣門嘴的螺絲松了，或者是氣門嘴里的小橡皮管壞了……
究竟上述哪一種是正確的呢 小明開始尋找證據。他仔細查看了外胎，沒有發現有破的痕跡，他又查看氣門嘴的螺絲，也沒有發現松動。后來他把螺帽卸下，取出氣門芯，發現小橡皮管也是好的。
他給車胎打氣，仔細查看和傾聽，一會兒車胎又癟了，他想，也許是內胎的某個地方出現了一個小小的孔。
后來，他請修車的師傅把內胎取出，把充氣的內胎放到水里，只見氣泡從內胎表面的某處不停地往上冒。小明非常高興，自行車漏氣的原因終于找到了。
(1)提出問題：
(2)建立假設：
(3)收集證據，檢驗假設：21世紀教育網
(4)作出解釋：
[解析] 分析小明的探究過程：
(1)提出問題：自行車胎漏氣的原因在哪里
(2)建立假設：a．可能是外胎破了；b．可能是氣門嘴螺絲松了；c．可能是小橡皮管破了；d．可能是內胎破了。
(3)收集證據，檢驗假設：a．仔細查看外車胎，沒有破的痕跡；b．查看氣門嘴螺絲沒有松動；c．檢查小橡皮管也是好的；d．充氣的內胎放入水中，發現冒氣泡(如上圖)。
(4)作出解釋：自行車內胎某處破了，所以漏氣。
實踐創新應用
1．科學探究的基本過程是 、 、 、 、 、 。
2．愛迪生是著名的發明家，有一次，他在繁忙的工作中，要求他的助手幫助他測量一只燈泡的體積。可是，半天過去了，他的助手還是沒能完成任務。于是，他親自跑到助手的實驗室去，發現他的助手正忙著研究燈泡的形狀，進行著各種復雜的計算，桌上是一張圖紙：將燈泡分割成各種形狀，記錄著各種已經測量過的數據。“我就快完成任務了，”助手自豪地對愛迪生說，“只要測量完這一組最后的數據!”
愛迪生微笑著看看助手：“你很努力啊!可是，你能有比較簡單方便的方法嗎 我想很快就知道它的體積!”同學們，你能有比較方便簡單的方法嗎 請寫出你的設計過程和你需要的儀器。21世紀教育網
3．春天的田野上，昆蟲們在美麗的油菜花上流連忘返。請你提出一個假設，設計一個實驗方案說明是什么將昆蟲吸引到油菜花上的。21世紀教育網
4．我很高興地在家里養了一盆綠色植物，得意地對爸爸說：“我要養在我的小房間里，這樣我天天可以呼吸新鮮空氣了!”可爸爸卻說，晚上植物會和我爭奪氧氣。爸爸說得對嗎 請你設計一個實驗幫幫我，看看爸爸說得對還是我說得對，好嗎
5．植物會從照射它的光中吸收大量的能量來維持它的生長，因此吸收光是植物的一個重要本領。但是植物往往對不同顏色的光有不同的吸收率。一位科學家把一棵綠色植物放在不同顏色的光下照射，然后再測量該植物對每種光的吸收值。
(1)什么光照射時吸收率最小 這棵植物主要吸收的三種光是什么
(2)如果把這棵植物放入一個綠色玻璃(只有綠色光能夠通過)做成的暖房內，會發生什么現象
(3)如果有紅色植物生長于人工環境的溫室內，最不適合用什么顏色的光來照射
一棵綠色植物對光的吸收值
光的顏色 光吸收的百分率
紅 55
橙 10
黃 2
綠 1
藍 85
紫 40
6．科學探究一般包括：提出問題、作出假設、設計實驗、完成實驗、檢驗假設、得出結論等幾個環節。下面是琴納醫生發現天花疫苗的故事。請閱讀，并回答相關問題：
現在，臉上有小圓疤痕的人不多見了。但如果你問一下你的爺爺和奶奶，他們可能會告訴你，人們曾患過一種非常可怕的傳染疾病一天花。
在18世紀，當一個人患上天花，他多半會死，即使病治好了，也會留下很丑陋的疤痕。一次天花的蔓延足以令一個小鎮里l／5的人口死亡，而嬰兒和小孩子最容易患上這種病。
當時，琴納醫生發現擠牛奶女工在擠奶時，很容易從牛身上感染到一種名為牛痘的病。其中一個病癥是她們的手指上會留下一些斑點，但一般而言，她們很快就會痊愈。 ①
琴納醫生觀察到染上牛痘的女工不會患上天花，他深信是牛痘抑制了天花在人體內的繁殖。 ②
為了驗證這個想法，他進行了實驗。在1974年5月14日，一個擠 牛奶女工莎拉得了牛痘后來找琴納醫生，琴納治了莎拉的病，卻有意把牛痘傳給了他的園丁的8歲的兒子——詹姆士。 ③
琴納醫生首先在莎拉手上的斑點里取了一些膿水，之后在詹姆士 的胳膊上割了一道小口，把膿水擠了進去。5天后，詹姆士得了牛痘，但很快便痊愈了。21世紀教育網
然后，琴納醫生在一個天花病人的斑點上取了一點膿水，又在詹姆士的胳膊上割了一道小口，把膿水擠進去。21世紀教育網 ④
他相信詹姆士不會染上天花。琴納醫生和詹姆士的父母悉心照料著詹姆士，詹姆士的確沒有染上天花，實驗成功了。21世紀教育網 ⑤
琴納醫生發現了幫助小孩子抵御天花的方法，他稱這種方法為“疫苗接種”。1979年，世界衛生組織宣布天花已被滅絕。現在，嬰兒也不用再接受對抗天花的疫苗接種了。
這個故事本身極好地展示了科學探究的一般過程，請你分析①②③④⑤各代表科學探究中的哪一個環節
①
②
③
④
⑤
7．喝湯時，小明發現湯有點淡，于是，他拿了一勺鹽打算加到湯里去。小明媽媽告訴他：“鹽太粗了，應當用細鹽，細鹽溶解起來比較快。”你覺得小明媽媽說的話有道理嗎 你認為食鹽的溶解還與哪些因素有關 請幫助小明完成下列探究過程。
(1)提出問題：食鹽的溶解與哪些因素有關
(2)建立假設：21世紀教育網
①
②
③
(3)設計實驗方案(選擇其中一個影響因素，設計方案)：
(4)收集事實證據：
(5)檢驗假設。
(6)交流。
8．忙忙碌碌的螞蟻每天進出蟻窩有什么規律呢 某同學對墻腳下的一窩螞蟻進行了三天觀察。他記錄了離開蟻窩的螞蟻數目，每次觀察5分鐘，其結果如下表：
時 間 螞蟻數目
第l天 第2天 第3天
7：00 8 1 9
9：00 27 4 26
11：00 98 17 110
13：00 101 21 118
1 5：00 104 27 107
17：00 66 15 60
19：00 4 2 7
根據表中數據記錄，可得出的結論是：
。
課后練習答案
略
1．提出問題建立猜測和假設 制定計劃 獲取事實與證據 檢驗與評價 合作與交流 2．提示：利用排水法或者“排沙法” 3．假沒是花香將昆蟲吸引到花上來的。實驗設計：做一朵與油菜花相同的紙花，其他條件都一樣，但沒有香味，將紙花放入油菜花群中，觀察昆蟲是否去采蜜。(其他答案符合題意即可) 4．將綠色植物放入透明塑料袋內，扎緊袋口，置于黑暗中24小時后，將帶火星的小木條放入袋內，觀察木條是否能復燃。 5．(1)綠光 藍、紅、紫 (2)會因為沒有光吸收而逐漸枯萎 (3)紅光 6．提出問題作出假設 設計實驗 完成實驗 檢驗假設 7．略 8．中午11點到下午3點這段時間，螞蟻活動的數量較多；不同天氣對螞蟻外出活動有影響
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品資料·第 7 頁 （共 7 頁） 版權所有@21世紀教育網

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