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第39课时 科学探究专题
常用的科学研究方法
1.控制变量法
自然界发生的各种现象,往往是错综复杂的,决定某一个现象的产生和变化的因素常常也很多(多变量)。为了弄清事物变化的原因和规律,必须设法把其中的一个或几个因素用人为地方法控制起来,使它保持不变,而只改变其中的某一个因素(变量),然后来比较,从而研究这个因素对事物的影响,这种研究问题的科学方法就是控制变量法。
例如:欧姆定律的研究,先将电压人为的控制(即不变),改变
_______的大小,再测出各个电阻值所对应的电流的大小,从而
得到结论: _________________________________________。
电阻
当电压一定时,通过导体的电流和电阻成反比
2.对照法
对照法是人们在认识和分析各种事物时,根据一定的标准,把彼
此有某种联系的事物加以对照,从它们的异同之处来分析判断和
处理的一种认识方法。
对照组:对实验假设而言,是不接受实验变量处理的一组。
实验组:接受实验变量处理的一组。
例如:种子萌发条件的探究,正常萌发(适宜的水分、温度和充足
的氧气)一组为对照组,而不适宜(缺少水分或空气或温度不适宜)
的一组为 _______。
实验组
3.转换法
转换法主要是指在保证效果相同的前提下,将不可见、不易见的
现象转换成可见、易见的现象;将陌生、复杂的问题转换成熟
悉、简单的问题;将难以测量或测准的科学量转换为能够测量或
测准的科学量的方法。
例如:奥斯特实验,通过观察通电导体下方的小磁针偏转,可以
说明___________________;可以通过电磁铁吸引铁钉的多少来
显示电磁铁的 _________。
通电导体周围有磁场
磁性强弱
4.类比法
在我们学习一些十分抽象的看不见、摸不着的科学量时,由于不
易理解,我们就拿出一个大家能看见的且与之很相似的量来进行
对照学习。
例如:电流的形成和电压的作用,联想到水压迫使水沿着一定的
方向流动,使水管中形成了水流;类似地,电压迫使 _________
___________使电路中形成了电流,从而得出电压是形成电流的
原因的结论。
自由电荷
做定向移动
5.等效替代法
等效替代法是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下,将实
际的、陌生的、复杂的科学问题和科学过程转化为等效的、简单
的、易于研究的科学问题和科学过程来研究和处理的方法。
例如:在研究平面镜成像的实验中,我们利用了一个完全相同的
另一根蜡烛来等效替代物体的大小,验证 _____________相同;
在电路分析中可以把不易分析的复杂电路简化成为较为简单的等
效电路。
像与物的大小
6.实验+推理法
有一些科学现象,由于受实验条件所限,无法直接验证,需要我
们先进行实验,在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律,
这种方法称为实验+推理法,但得出的某些规律却又不能用实验
直接验证,又称理想实验法。
例如:将一只闹钟放在密封的玻璃罩内,当罩内空气逐渐被抽走
时,钟声逐渐变小,由此推理出: _____________。
真空不能传声
7.建立模型法
人们为了研究问题的方便和探讨事物的本身而对研究对象所作的
一种简化描述,是以观察和实验为基础,采用理想化的办法所创
造的,能再现事物本质和内在特性的一种简化模型。即将抽象的
科学现象用简单易懂的具体模型表示。
例如:在研究光的传播时引入_____,在研究磁场时引入_______
等。
光线
磁感线
科学探究的基本过程
1.根据探究课题提出问题
提出问题的途径和方法:
(1)从实验方案中找自变量和因变量来提出问题。
(2)从真实现象(情境)中提出问题。
(3)根据图象或表格提出问题。
(4)从结论、假设(或猜想)中反推提出的问题。
▲注意:提出问题时,应该用一个问句来表达而不能用一个陈述句;所提的问题应该与题目设置的情境有关。
2.根据问题建立猜想和假设
假设应该是与研究问题的内容、情境中的研究过程相符合,不能凭空生成,一定要有科学依据,必须是可检验的。
表述格式:
(1)因变量与自变量有(无)关;
(2)自变量会影响因变量;
(3)自变量对因变量有××作用;
(4)因变量会随自变量的××而××;
(5)因变量与自变量成正比(或反比)。
▲注意:当回答“假设与猜想”时,则必须要用一个陈述句,而不能是问句。
3.制订计划或实验方案
往往是从实验器材的选用、实验步骤的设计、科学探究的方法等方面考查,根据考查的特点,在解决这类题目时,一要明白探究目的即要解决的问题,二是由探究目的确定探究的基本原理,三是由基本原理确定实验器材及实验步骤,四是由实验步骤确定探究的方法。
▲注意:
(1)控制变量。实验组与对照组只允许有一个变量,即要符合单一变量的原则。
(2)设置对照(对比实验)。目的是通过设置对照或对比实验增加实验结论的说服力(或可信度)。
(3)实验的对象(样本)尽量多一些,实验选择的器材或所取的数据不能搞特殊化,目的是避免(或排除)实验结论的偶然性,从而使实验的结论更加具有普遍性。
(4)实验的次数尽可能多一些。但是在不同的实验中,重复实验的目的是不一样的。具体来说:若得出的结论是用文字来表达的,那么多做几次的目的是避免或排除实验结论的偶然性,从而使实验的结论更加具有普遍性;若得出的结论是用具体的数字来表达的,那么多做几次的目的是便于求平均值,减小误差,从而提高实验结果的精确度。
(5)实验设计时经常要想到用转换法的思想。
(6)方案设计要简洁明了、科学、合理、严密,过程要安全、环保、经济。
4.进行实验或调查获取事实与证据
会正确、规范、安全地使用基本实验仪器,能通过观察和实验收集数据,会记录和处理观察测量的结果;对实验现象和实验数据的描述应该客观、真实、准确;对实验数据可以采用语言、文字、图表等方法描述;能对收集的信息进行简单的比较和推理。
▲注意:
(1)实验仪器的使用要做到合理选择,正确使用。
(2)实验数据的记录要根据实验步骤中所要观测的科学量确定。
(3)设计的实验表格要包含实验探究的科学量、实验过程中需要记录的现象和数据。
5.检验与评价得出的结论
能对探究的行为和所收集的信息进行科学性、可靠性的评估,能提出增加证据可靠性或获得进一步证据的相关探究的具体改进建议。
▲注意:
(1)实验原理及操作方法是否规范;
(2)实验方案是否简单,实验器材选择是否合理;
(3)实验步骤是否合理科学,实验数据选取是否有代表性;
(4)有无控制变量(即单一变量);
(5)有无进行多次实验减小误差或排除偶然;
(6)有无对照实验;
(7)所选实验对象(样本)是否相同,用于实验的对象(样本)数量是否太少;
(8)原料的利用率;
(9)如果是物质制备题,还应考虑理论上是否可行,装置(或操作)是否简单,是否环保,是否节能,是否安全,是否经济(成本低)等问题。
6.合作与交流
能使用准确的科学术语、图表对所提出的问题、研究的方法和内容、观察到的事物作有条理的科学概述。能运用探究结果来解释日常生活中相关的现象。对科学探究的结论的概述必须围绕提出的探究问题和目的,注意要概述结论的相应条件。在对探究问题进行分析和论证时,结论书写要求:
(1)结论要完整,要有总结性;
(2)结论的回答要与研究的问题相一致,并且要写上前提条件,格式为“当……等都相同时,……”;
(3)若自变量和因变量有具体数值的,则一般用定量回答,定量回答的格式为“因变量与自变量成正比(或反比)”;定性回答的格式为“自变量越……,因变量越……”(主动句式)或“因变量随自变量的改变而改变”(被动句式);
(4)不能用实验现象来代替实验结论;当讲到两个相关量“有关”时,应具体写出两个量之间有怎样的关系。