八年级科学/第二部分:科学问题解决
- 解释在科学方法中采取的步骤。
- 比较和对比科学变量和常量。
- 解释如何在实验中使用对照。
- 词汇:科学方法、观察、推断、假设、自变量、因变量、常量和对照。
为了了解在约克中学发现的陶器,采取了几个步骤。当陶器被发现时,人们决定停止该地点的施工。一位成年人猜测这些陶器很古老。一位专家被叫来核实关于陶器的猜测。根据先前的知识和进一步的测试,人们得出结论,这些陶器来自史前文化。
想想你上次遇到需要几个步骤或行动才能解决的问题。科学问题解决的逐步程序被称为科学方法。用科学方法解决任何问题都涉及几个步骤。使用的步骤可能会因情况而异,并不总是按相同的顺序执行。但现在,让我们依次看看每个步骤。
本想起了过去几个月里学到的所有科学知识。他渴望更多地了解周围的世界。当他环顾自己的卧室时,他想知道自己可以探索什么。就在那时,本注意到他窗台上的一株植物变得萎靡不振。他迅速给枯萎的植物浇了水。当天晚些时候,本观察到萎靡的植物已经恢复了活力。他得出结论,他应该定期给植物浇水。放学后,他每天都给房间里的植物浇水。
几个星期后,本注意到他植物上的叶子变成了黄色和棕色。他从科学课上知道植物需要水,那么为什么这株植物长得不好呢?他向老师询问了这株植物。老师建议本利用他在科学课上学到的知识来解决他的问题。她指出,这个问题可能适合即将到来的科学博览会做一个好项目。
本已经完成了使用科学方法解决问题的第一步——他认识到了一个问题。科学问题很简单,就是一个你不知道答案的问题。为了解决他的问题,本必须研究他的植物。通过信息来源,本确定了他的植物是一种无花果树。在他的科学日记中,他画了一张植物的图片,并列出了一些关于它的事实。
在图书馆或互联网上收集信息可以使你的问题解决任务更容易。 |
为了能够回答关于他的植物为什么不繁茂的问题,本需要计划并进行一项实验。首先,他对他的植物进行了仔细的观察并记录下来。观察可以是你用感官收集到的信息。大多数科学观察是用眼睛和耳朵进行的。你也可以用触觉、味觉和嗅觉进行观察。本观察到他植物上的很多叶子都掉了下来。茎在某些地方正在剥落。本还注意到,一些白色、粉末状、有臭味的东西覆盖着花盆里的土壤。他把手指伸进了土壤里。土壤是湿的。
像本这样的观察通常会导致推断。推断是对观察的结论。本推断说,也许他给植物浇水太频繁了。你还能对本的植物为什么不繁茂进行哪些推断?
在确定问题后,科学家可能会提出一个假设。假设是可以检验的陈述。假设是基于对问题的观察、研究和先验知识。有时可以提出不止一个假设。
示例1比较和对比了假设与另外两个科学陈述——科学理论和科学定律。本决定用他对浇水太频繁的推断作为他的假设。他的假设如下:无花果树每周只浇一次水生长得最好。
- 示例1
- 假设:假设是可以通过实验检验的陈述。经过反复检验得到支持的假设被用来形成理论。
- 理论:理论是许多实验结果支持的解释。理论试图解释事物发生的原因。
为了检验他的假设,本将使用三株植物进行实验。实验研究是一系列经过精心计划的步骤,用于检验假设。在任何实验中,认真考虑你将使用哪些资源以及如何采取措施防止浪费这些资源非常重要。同样重要的是,除了你正在检验的项目或变量之外,保持所有其他因素相同,这样你就能知道哪个变量导致了结果。你在实验中改变的唯一因素被称为自变量。
在本提出的实验中,自变量是他每周给每株植物浇水的次数。然后,他会观察每株植物根据接收的水量生长情况如何。植物的生长是本实验中的因变量。因变量是实验中将要测量的因素或结果。
添加到植物中的水量是本实验中的自变量。 |
为了每次只检验一个变量,科学家经常使用常量。常量是实验中保持不变的因素。在本的实验中,他将使用相同物种和大小的植物,这些植物将用相同种类和数量的土壤进行盆栽。他的老师指出,本还必须将他的植物放入相同的容器中。本实验中的另一个常量是每株植物接收的光照量。
实验研究也包含对照。对照是用于比较的标准。本知道所有植物,即使是仙人掌,也需要水。他的对照将是一株植物在实验期间不接受任何水。
本收集了检验他的假设所需的所有材料。在他开始之前,本从加西亚女士的实验室中知道他必须写下一个要遵循的计划。在他的科学日记中,他写下了他将使用三株无花果树。A株植物不浇水。这将是他的对照。第二株无花果树,B株植物,每天浇水。第三株无花果树,C株植物,每周只浇一次水。他的实验将持续一个月。
然后,本制作了一个表格来记录他的观察结果。他列出了每株植物及其应浇水的次数。本在表格中留出了空间来记录他的测量结果。他还制定了一个记录他观察结果的计划,其中将包括每株植物的高度、叶子的颜色以及掉落的叶子数量(如果有的话)。
在任何科学研究中都会收集数据。一些数据是数值,例如物体的长度或液体的温度。你收集的其他数据可能包括使用形容词和短语的观察结果,例如“更快”、“更小”、“不如以前好”和“更绿”。实验者必须记录和研究收集到的数据,然后才能对实验得出结论。
实验期间进行的观察和其他数据必须仔细记录,以便以后正确地分析和解释。 |
到月底,本观察到没有浇水的植物上留下的叶子已经变黄枯萎。它已经掉光了大部分叶子。每天浇水的植物枝条上还剩下几片叶子,但这些叶子看起来不太健康。土壤上覆盖着白色的、有臭味的东西。本注意到每周浇水一次的植物长得最高。许多健康的绿白色叶子从它的枝条上垂下来。
得出结论并交流
[edit | edit source]在研究了他的数据之后,本准备得出一些结论。结论是根据观察结果得出的陈述。本得出结论,不浇水会导致叶子干枯死亡。浇水过多也会导致叶子死亡。对于无花果植物来说,每周浇水一次似乎是那些测试过的最佳方案。
本告诉他的老师他的结果。她提醒他,为了确保他的结论有效,他应该重复他的实验。本同意了,并再次进行了同样的实验。根据他第二次实验的结果,本能够自信地得出结论,在使用他使用的条件下,每周浇水一次能让无花果植物长得很好。他的假设得到了支持。科学过程中的一个重要步骤是交流调查结果。本把他的项目提交给了他学校的科学展。他似乎凭借他的项目赢得了科学展,他的老师祝贺了他,他也感谢了她的帮助。
当实验结果被交流时,其他研究人员可以确定下一步该做什么来帮助解决问题。 |