浙教版七年级上册第5节 科学探究教学设计

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1.5 科学探究
目录
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科学探究是获得科学知识的基本方式。它是一个不断地发现问题，通过多种途径寻求证据，运用创造性思维来解决问题，并通过评价与交流达成共识的过程。
一、生活中的探究
在探究问题时，我们一般会先假设几种可能的原因，再对每一种原因可能产生的结果进一步探究，直到找到真正的原因，采取相应的措施。
二、科学家的探究
1.发现和提出问题
爱因斯坦说：“发现问题有时比解决问题更重要。”发现和提出问题是科学探究的第一步。从日常生活或科学学习中发现有价值的问题，并能清楚地表述所发现的问题。
【名师讲解】对于一个生活现象随便提出一个问题是很容易的，但要提出一个有价值的科学问题，却非易事。首先要有问题意识，对生活中的科学现象要问为什么，并且能够分析出生活现象中所隐含的科学概念和规律，最后还要用科学语言把问题表述出来。
2.建立猜想或假设
建立猜想或假设是对探究结果出现的可能性的一种设想，即对背景材料的实验目的的肯定或否定的回答，要以陈述句的形式进行表述。
3.制订计划与设计实验
在老师指导下或通过小组讨论提出验证假设的活动方案。制订计划是科学探究的中心环节，本环节计划得科学、周密与否，直接影响着探究活动的成败。
(1)关于实验材料的数量
探究实验中实验材料的数量不能过少，原因是如果数量过少，结果会具有很大的偶然性，不足以说明问题。当然，采用更多的实验材料更好，但会增加实验的难度。因此，应根据具体实验选择合适数量的实验材料。
(2)实验变量与控制变量
科学中对于多因素(多变量)的问题，常常采用控制因素(变量)的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题，而只改变其中的某一个因素，从而研究这个因素对事物的影响；分别对多个因素加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。它是科学探究中重要的思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。实验变量是指实验中由实验者人为操作的因素或条件，即实验中被人为改变的条件；控制变量是指实验中除实验变量外影响实验现象和实验结果的其他所有的因素或条件。
【名师讲解】解答有关控制变量的题目时，要抓住“变量唯一”的特点，即这个唯一被改变的量就是实验变量，其他对实验有影响的量为控制变量，控制变量必须完全相同。
(3)对照组与实验组
在研究某一实验变量对研究对象的影响时，所进行的除了实验变量不同以外，其他条件或因素都相同的实验，叫作对照实验。一个对照实验中分为实验组和对照组，实验组是指接受实验变量处理的那一组(与假设相一致的组)，一般来讲人为改变条件的组作为实验组；未知实验结果的组作为实验组。对照组是不接受变量处理的或常态下的那一组。一般来讲，将保持原有状态的组作为对照组；将已知实验结果的组作为对照组。
【名师讲解】实验设计时要遵循的原则：
①对照原则：科学、合理地设置对照可以使实验方案简洁、明了，旦使实验结论更有说服力。
②等量原则：每次实验所加试剂的量要相等。
③单一变量原则：即控制其他条件不变，而只改变其中一个条件，观察其对实验结果的影响。
④多个参与原则：采取多个个体参与实验，避免偶然因素的发生。
4.获得事实与证据
独立或与他人合作，对观察和测量的结果进行记录，或用调查、查阅资料等方式收集证据，或用图表的形式将收集到的证据表述出来。
5.检验与评价
对事实或证据进行归纳、比较、分类、概括、加工和整理，判断事实、证据是肯定了假设还是否定了假设，并得出正确结论。若预期结果得到实验证实，说明假设成立，表达实验结论的方式是将假设再复述一次；若预期结果在实验中没有出现，则假设不成立，表达实验结论的方式是对假设做出否定。对探究结果的可靠性进行评价，对探究活动进行反思，发现自己的不足和他人的长处，并提出改进措施。
6.合作与交流采用口头或书面的形式将探究过程和结果与他人交流和讨论，既要敢于发表自己的观点，又要善于倾听别人的意见和建议。
在具体的探究中，探究的一般过程可多可少，根据需要可以是全程式的探究，也可以对部分要素进行探究。
控制变量法
科学中对于多因素(多变量)的问题，常常采用控制因素(变量)的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法，被广泛地运用于各种科学探索和科学实验研究之中。
【常考 科学探究】
【例1】2010年上海世博会德国馆中“动力之源”的展厅最为吸引眼球，一个重达1.2吨的“能量球”，可以随着观众的喊声来回摆动。请对此现象提出一个有意义的探究问题：________________________。
这是一道贴近生活实际的题目，符合从“生活走向科学，从科学走向社会”的宗旨。这就要求同学们要做一个有心人，多留意身边的一些现象，多问几个为什么，多思考一下原因。提出问题的常见方法有“是什么”“怎么样”“为什么”等。
【例2】2009年3月3日讯，据英国《每日邮报》报道，在美国路易斯安那州的加尔卡修湖，拍摄到一只粉红色的小宽吻海豚，甚至还拥有淡红色的眼睛。这只海豚也可能是世界上唯一一只粉红色的宽吻海豚。鲸类和海豚保护组织的高级生物学家里吉娜•斯尔维亚称：尽管它看起来是粉红色的，但这可能是海豚的一种白化变异，目前还不清楚它所继承的是何种白化病。科学家提出这种观点属于科学探究中的( )
A.提出问题 B.建立猜想或假设 C.收集证据 D.制订计划
【例3】如果你翻动花园、庭院中的花盆或石块，常常会看到一些身体略扁、长椭圆形、灰褐色或黑色的小动物在爬行，这就是鼠妇，又叫潮虫。当你搬开花盆或石块，鼠妇很快就爬到其他隐蔽的地方去。这是为什么呢?是因为环境变明亮了吗?某同学对此进行了探究，请你将他探究活动的过程填写完整。

(1)提出问题：____________________ ?
(2)做出假设：__________________________。
(3)制订并实施探究方案：在铁盘内放上一层湿土，一侧盖上不透光的纸板，另一侧盖上透明的玻璃板，在铁盘两侧的中央处各放5只鼠妇，观察鼠妇的行为。
该实验的变量是________。如果在铁盘两侧中央各放1只鼠妇是否可以得出准确的结论? ________。
为什么? ________________________。
(4)分析结果，得出结论：该同学对上述实验重复了5次，结果如下表：
为了使实验结论更准确，应对上述数据做怎样的处理?
________________________________________。
从中得出的实验结论是_____________________________。
(5)表达和交流。
【例4】①小红把茶叶给爷爷，爷爷拿出泥壶冲茶，并告诉她夏天用泥壶冲茶凉得快，小红有点疑惑，并马上想到一个课题，想亲自实验一下，你能帮她完成下面的报告吗?
课题：_____________________。
猜想：_____________________。
实验方案：①器材：_____________________。
②步骤：_____________________。
实验数据表格：
如果实验得出的结论与你的猜想一致，你将发现的现象是_____________________。
1．(定海区校级期中)科学探究最重要的方法是( )
A．观察和实验 B．预习和练习 C．讨论和交流 D．提出问题
2．(2019宁波月考)科学探究的起点是( )
A．建立猜测和假设 B．获取事实与证据 C．提出问题 D．制订计划
3．(上城区校级期末)当你感冒到医院看病时，医生通常问你是否头痛、咳嗽、鼻塞，然后给你测量体温。医生采取这种方法的目的是( )
A．提出问题 B．提出猜想 C．获取事实与证据 D．交流
4．进行科学探究时，如果实验结果与假设不相符，那么应该( )
A．修改假设，重新实验 B．修改结果，使结果与假设相符
C．修改实验过程，使结果与假设相符 D．自行依实验结果下结论
5．(江干区校级期中)自2013年4月，上海发现第一起H7N9禽流感的病例以来，多个省市的科学工作者联合研究多月，找到了克制该病毒的方法。科学工作者这种联合研究说明科学探究过程需要( )
A．提出问题 B．合作与交流 C．制订计划 D．检验与评价
6．学会科学探究是为了( )
A．培养分析问题、解决问题的能力 B．当科学家
C．提高解题能力，得到好成绩 D．提高智商
7．(2019温州期末)不同物体吸收太阳辐射的能力不同，张辉认为它可能与物体的颜色有关。于是，他将几个完全相同的物体涂上不同颜色放在太阳底下，测出相同时间内物体升高的温度。就“张辉认为它可能与物体的颜色有关”这一环节而言，属于科学探究中的( )
A．提出问题 B．猜想假设 C．进行实验 D．分析论证
8．1元硬币的外观有银白色的金属光泽，一些同学认为它可能是铁制成的。在讨论时，有同学提出：“我们可以先拿磁铁来吸一下”，这时，有位同学手拿一块磁铁吸了一下硬币。就“有位同学手拿一块磁铁吸了一下硬币”这一环节而言，属于科学探究中的( )
A．论证 B．猜想 C．实验 D．分析
9．(2019秋•武冈市期中)“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”，能够提出有研究价值的问题，并作出符合科学事实的假设，是科学探究成功的前提，下列不属于科学问题的是( )
A．大雁为什么要南飞 B．鼠兔喜欢生活在怎样的环境中
C．为什么不同品种的土豆品质不一样 D．哪种月饼好吃
10．(西湖区校级期中)科学探究的基本过程是：①合作与交流；②制订计划；③建立猜想和假设；④提出问题；⑤检验与评价；⑥获取事实与证据。下列排列顺序正确的是( )
A．①②③④⑤⑥ B．④⑥⑤③②① C．④③②⑥⑤① D．③④⑥①②⑤
11．(杭州萧山区月考)科学探究过程中设计实验时，实验组与对照组( )
A．所有条件必须完全相同 B．所有条件必须完全不同
C．除可控因素外，其他条件必须相同 D．除可控因素外，其他条件必须不同
12.科学探究的基本过程：提出_______→_______设计_______方案→实施方案(收集事实与证据)→检验假设→_______。在这一基本过程中，_______是探究的起点，建立假设是探究的基础，设计_______和_______方案是探究的中心环节。实验数量或次数不能太少，否则会使实验具有_______性，导致实验结论不可靠。要使实验数据更准确，应多次测量取_______。
13．请阅读下列短文，回答问题。
一天，小科在炉子旁边，将手中的铁钩在炉子中烧得通红，他突然想到，如果将磁铁放在火中烧，会有什么现象出现呢？磁性是变强还是变弱？
小科猜想，可能会变强。那么究竟怎样呢？小科设计并做了如下的实验：
将一块条形磁铁的一端固定在铁架台上，另一端吸着一些小铁钉，现在用酒精灯给磁铁加热，经过一段时间后，当磁铁被烧红时，小科发现小铁钉纷纷落下。
(1)根据短文的内容，你可得出什么初步结论？
_______________________________________________。
(2)小科在探究这一问题时，整个过程运用了怎样的探究程序？________________________________________________。
1．同样的一杯热水，室温高时冷却得慢，室温低时冷却得快。老师要求同学们针对这一现象，提出一个问题。下面是四位同学的发言，其中较有价值且可探究的问题是( )
A．“热水在室温低时比室温高时冷却得快吗？”
B．“热水冷却的快慢与它的质量、它与环境的温差有什么关系？”
C．“为什么热水在室温低时比室温高时冷却得快呢？”
D．“为什么热水的质量越大冷却得越慢？”
2．锯子的锯齿都“东倒西歪”，不在同一平面内。小明猜想这是为了减小锯木头时的阻力，并设计实验检验猜想。以下设计方案最佳的是( )
A．用同一把拨正锯齿的锯子分别锯硬木头和软木头，比较用力情况
B．用同一把锯子，分别在“东倒西歪”和拨正锯齿时锯同一硬木头，比较用力情况
C．用一把“东倒西歪”和另一把拨正锯齿的锯子分别锯同一硬木头，比较用力情况
D．用一把“东倒西歪”和另一把拨正锯齿的锯子分别锯同一软木头，比较用力情况
3．乒乓球的直径加大后，国际乒联又改变了制作乒乓球的材料，目的是提高乒乓球的比赛的观赏性，小柯认为乒乓球材料的改变，是为了减弱乒乓球的弹性，他用材料不同，其他条件相同的乒乓球设计了以下验证方案，其中最合理的是( )
A．用不同的力将乒乓球挪向地面，比较落地后反弹的高度
B．把乒乓球沿不同方向抛向地面，比较落地后反弹的高度
C．把乒乓球从不同高度静止释放，比较落地后反弹的高度
D．把乒乓球从同一高度静止释放，比较落地后反弹的高度
4．(济南中考)豆浆和油条是我国北方居民的传统套餐。众所周知，热豆浆在夏天冷却得较慢，而冬天冷却得较快。提出一个有科学探究意义并且易于操作的问题( )
A．液体冷却的快慢跟季节、室温及其质量有什么关系？
B．液体冷却的快慢跟它和环境间的温度差有什么关系？
C．液体冷却的时间跟它和环境间的温度差有什么关系？
D．液体冷却的速度跟它和环境间的温度差有什么关系？
5.在某次探究实验设计中，要设置对照组，下列几组对照中，合理的是( )
A.光照与潮湿 B.室内与室外 C.23℃与8℃ D.干燥与阴暗
6.市场上的防晒霜都宣称可以防晒。暑假期间，某学校的学生外出徒步旅游，准备借此机会做一个关于某品牌防晒霜的实验，看它是否有效。其中四位同学的实验方案如下表所示：
你认为最为合理的实验方案是( )
A.小敏的方案 B.小英的方案 C.小玲的方案 D.小红的方案
7.某同学喜欢观察鸟的行为。她曾看到某种鸟在吃蓟的种子，就想证实蓟的种子是不是这种鸟最爱吃的食物，于是用三种食物(蓟的种子、稻谷、太阳花的种子)进行实验探究。下列叙述中，错误的是( )
A.实验时应把蓟的种子放在离鸟最近的地方
B.此实验的假设是“这种鸟可能最爱吃蓟的种子”
C.实验前三种食物的取用量应一样多
D.如果发现三种食物都被鸟吃完了，那么这个结果不支持本实验的假设
8.某同学为了比较苹果汁和橘子汁中维生素C含量的多少，取2只小烧杯，分别加入蓝色淀粉一碘溶液(注：维生素C能使蓝色淀粉—碘溶液褪色)，然后用2支胶头滴管分别向2只小烧杯中滴入苹果汁和橘子汁。要得到正确的结论，实验中必须控制的条件是( )
①榨取的苹果汁和橘子汁的质量必须相等②2只小烧杯中蓝色淀粉-碘溶液的质量必须相等③2支胶头滴管滴出的每1滴果汁的体积必须相等④小烧杯的大小必须相等
A.①② B.②③④ C. ①②④ D.②③
9.为了研究食盐和蔗糖在水中溶解能力的强弱，四位同学分别设计了一个实验，其中较为合理的是( )
A.20℃时，分别把10克食盐和10克蔗糖放在50毫升的两杯水中，充分搅拌后，发现全部溶解，说明食盐和蔗糖的溶解能力相同
B.20℃时，分别把10克食盐和20克蔗糖放在50毫升的两杯水中，充分搅拌后，发现全部溶解，说明蔗糖在水中的溶解能力较强
C.把20克的食盐放在15℃、50毫升的水中，充分搅拌后只有部分溶解；把20克蔗糖放在20℃、50毫升的水中，充分搅拌后全部溶解，说明蔗糖在水中的溶解能力较强
D.20℃时，分别把20克食盐和20克蔗糖放在50毫升的两杯水中，充分搅拌后，发现食盐只有部分溶解而蔗糖全部溶解，说明蔗糖在水中的溶解能力较强
10．为了研究铝对鱼类的毒性及解毒方法，有人设计了以下5组实验：第①组将鱼放在正常的池水中，其余四组分别将鱼放在含铝的池水中，其中在②③④组中分别加入从不同树叶中提取出的汁液。定时观察，结果如图所示，依据图示得出的结论正确的是( )
A．叶的汁液加速了鱼的死亡
B．三种叶的汁液对鱼都有毒性，且不同的汁液的毒性不同
C．三种叶的汁液均能不同程度地降低铝对鱼类的毒性
D．松的汁液解毒效果最好
11．(宁波北仑区期末)一天晚饭后，孙青同学在帮妈妈收拾桌上的碗筷时不小心将一杯水碰倒。他忙拿干抹布去擦，却很难将水擦干。妈妈见状拿了另一块干抹布擦，很快就将桌上的水擦干了。孙青感到有些奇怪，忙问妈妈是怎么回事？妈妈只是告诉他，我拿的抹布和你手里的抹布的材料是不同的。孙青不禁想到了一个问题并进行了如下的探究，请你和他一起完成以下问题：
(1)提出问题：___________________________________?
(2)猜想与假设：抹布的吸水能力可能跟布料的种类有关。
(3)所需的器材：三个形状和大小相同的烧杯，各种规格相同的棉布、麻布和涤纶布各一块，足够的水。
(4)主要步骤：先向三个烧杯中分别倒入_________的水，再将三块布分别放入各个烧杯中让水浸透，一段时间后将三块布分别取出。
(5)孙青将现象记入下表，根据实验现象可知吸水能力最强的是________布料。
12.近几年来，国家实施了禁止酒后驾车的“禁酒令”。为什么要实施“禁酒令”?小敏猜想：
①可能是饮酒后人的反应能力下降；
②可能是饮酒后人对红、绿灯的辨别能力下降。你的猜想：可能是饮酒后
为了验证猜想①，小敏对一些成年人进行了饮酒前后反应能力的测试，具体操作如下(如图所示)：
A.小敏将直尺的一端捏住，使0刻度朝下，让被测试者将拇指和食指放在直尺0刻度附近；
B.小敏突然松开直尺，被测试者迅速将直尺夹住，记录被测试者夹住直尺处的刻度值；
C.被测试者重复上述实验3次，计算平均值并填入表中。实验结果如下表所示：
(1)小敏在被测试者饮酒前对其进行测试的目的是______________。
(2)表中数据说明，饮酒后人的反应能力_____________________。
环境
第一次
第二次
第三次
第四次
第五次
明亮
0只
1只
2只
0只
2只
阴暗
10只
9只
8只
10只
8只
实验者
实验方案
小敏
在一只手的手背上涂防晒霜，另一只手不涂，一天后，比较手背的灼伤程度
小英
第一天涂上防晒霜，第二天不涂，比较这两天的灼伤程度
小玲
在同学的手背上涂上防晒霜，自己的手背上不涂，一天后，比较自己手背和同学手背的灼伤程度
小红
在手心上涂防晒霜，手背上不涂，一天后，比较手心与手背的灼伤程度
布料种类
涤纶
麻
棉
杯中所剩水量
最多
较少
最少
被测试者
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
饮啤酒数/杯
2
2
4
4
6
6
8
8
10
10
10杯以上
饮酒后刻度值/厘米
18
15
19
15
22
22
24
25
26
28
无法完成测试
饮酒前刻度值/厘米
14
13
14
12
13
14
13
12
12
13
13