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实验与研究性学习 一、考点内容全解 （一）本讲的考点是什么？ 1．科学研究基本模式 科学家们就像侦探一样，把各种线索拼凑起来弄清事情的来龙去脉。他们收集线索的途径之一就是开展科学实验。 提出问题 实验是从提出一个科学问题开始的。科学问题是指能够通过收集数据而回答的问题。 构想假说 假说是对实验结果的预测，它是建立在观察和以往的知识经验上的。但与许多预测不同的是，假说必须能够被检验。 实验设计 设计一个实验来检验你的假说。在计划中应该写明详细的实验步骤，以及在实验中要进行哪些观察和测量。设计实验时涉及到两个很重要的步骤，就是控制变量和给出可操作定义（具体见上一讲“探究性实验·实验方案设计”）。 分析数据 实验结束时要对数据进行分析，看看是否存在什么规律或趋势。它们能不能支持你的假说?它们是否指出了你实验中存在的缺陷?是否需要收集更多的数据? 得出结论 在下结论的时候，你要确定收集的数据是否支持原先的假说。通常需要重复好几次实验才能得出最后的结论。 2．科学思维方法 （1）思维模式 ①观察渗透理论 科学实验证明，人的头脑在认识事物之前，并不是空无一物的“白板”，而是已经存在着某种东西了。这就是已有的知识储备、理论框架、价值观念等。它们对观察者的观察范围和思考偏向作了预先的规定。 对于创造者个人来说，观念的转变或理论背景的转换，就意味着一种新创意的产生。RNA酶的发现即是一个著名的例证，它告诉我们，一旦观察者的理论思想观念发生了转换，就会使他的视野发生深刻的、戏剧性的变化，就能观察到从前“视而不见”、“充耳不闻”的东西。这就要求观察者具备良好的知识结构，不能囿于传统的思想观念，善于改变因一定理论的框架、范式而习惯形成的固定思路和先人为主的做法，从而有助于新创意的产生。 ②黑箱方法 所谓黑箱方法，就是把研究对象视为“黑箱” （由于种种条件的限制，无法从外部或无法打开来直接探察其内部的奥秘，如人的大脑、人口系统、原子结构、密封的仪器等，都可看作“黑箱”），通过观察外界向“黑箱”输入的信息和从“黑箱”输出的信息，来研究“黑箱”内部状态、结构和机理，从而揭示研究对象的特点和规律的一种科学方法。这种方法实际上是—种察其“表”而知其底的方法。由于黑箱方法不需要打开研究对象，只需通过外部观察、试验，就可了解研究对象的内部情况和变化，同时，它是从事物的整体功能着眼，不考虑事物的内部细节，所以它有着广泛的应用价值。运用黑箱方法整体地、活体地研究高度组织和活动性的生命系统，具有独特的优越性，可以在不干涉生命正常活动的条件下研究生命系统的活动规律。如在探讨脑功能的本质的过程中，科学家常用黑箱方法。 ③假说方法 所谓假说，就是以一定的科学事实和科学原理为依据的、关于未知事物及其规律性所作出的一种假定性说明。它具有两个显著的特点：一是科学性。假说，不是信口开河，它必须以一定的科学事实和科学原理为根据，并经过一定的科学论证；二是假定性。假说是一种猜测或猜想，至于这种猜测是否正确，在假说提出时还是一个未知数。假说的真理性有待往后的实践来证实。 运用假说方法，一是要从事实出发，而又要超越事实；二是要进行逻辑论证；三是要用实践验证。只有当假说与事实验证相符合，它才可能上升为科学理论。假说可能发展为科学理论，也可能被证明是错误而被淘汰。 假说是探索科学真理路上迈出的重要一步。科学认识正是沿着“假说—理论—新假说—新理论……”的途径，不断地向前发展的。一部科学发展史，可以说是一部假说和理论不断更迭的历史。进化论的发展史即是生动的例子。 ④回溯推理方法 回溯推理方法，也叫溯源推理方法、溯因推理方法，它以事物情况之间的联系为基础，是从事物的结果推断其原因、由论断推测理由的一种思维方法。在科学研究中，回溯是建立求因假说的基本思维方法。生长素的发现是一个很好的例子。 运用回溯推理方法，要注意提高结论的可靠性，需要深入进行调查研究，并且与演绎推理的其他方法紧密结合。调查研究越深入广泛，与其他方法结合越紧密，其对原因的推断就愈为可靠。 （2）思维技巧 ①比较与对比 比较是指找出相似性，即共同特征。对比是指找出不同点。用这种方法来分析事物能帮助你发现一些平时容易忽略的细节。 ②应用概念 应用概念就是要用有关某一情况的知识来理解另一种相似的情况。如果你能把原来的知识活用到另一种情况，这表明你已经真正理解了这个概念。 ③理解图表 理解图表技能可以帮助你从视觉元素中学到知识。要理解一张插图，必须多花一些时间仔细看插图和附带的所有文字信息。插图的说明含有图中的重要概念。图注指出了图中的关键部分，而图例则说明了地图中各种符号的含义。 ④因果推断 因果推断技能就是要判断两个事件之间是否存在因果关系。但是有一点很重要