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第 3 节 像科学家那样探究
一、科学探究的基本环节
第一环节 提出问题：仔细观察现象，提出问题→描述由研究对象和因素组成
第二环节 建立猜想或假设：描述格式→A 可能与 B 有关（或无关）
1.实验设计采用的科学方法
2. 实验方案的设计
第三环节 制订计划 3. 设计实验步骤
4. 因变量的观测
5. 实验现象或结果的记录方式
6. 实验数据如何处理
常见的科学方法有：
1.控制变量法：对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，研究时每一次只改
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。
◆应用时应遵循的原则
①单一变量的原则：多因素中只设置其中 1个变量改变，其它变量均保持不变
②等量原则：在设置对照组和实验组中，加入的量相等
③对照原则：必须设置对照组——平行对照、纵向对照、空白对照、条件对照
④重复原则：为了使结论更可靠或使结论更具有普遍性，进行多次实验
⑤等同原则：生物的实验—如种子的萌发实验，除单一变量外，其余条件均置于相同且适宜的环中
◆控制变量法在实验设计需要考虑步骤
① 样本或仪器的选择与处理
②设置变量：形成对照
③控制变量：控制其它因素相同，防止干扰。对于生物则保持“相同且适宜环境”
④因变量的观测：直接观察或转换法 —— 记录的实验现象或实验结论
⑤多次重复实验 —— 检查样本种类是否太单一了、样本数量太少、实验次数太少
⑥分析实验现象或实验结果，得出结论
2.转换法：当因变量（研究对象）不可见、复杂或难测量的现象转换为可见、简单、易测量的现象进行
研究的方法。例如，用弹簧测力计将重力转化为可测量的长度。维生素含量多少利用淀粉-碘溶
液褪色程度比较等等。
3.等效的替代法：在效果相同的前提下，将复杂的物理问题转化为等效的简单问题进行研究的方法。例
如，在研究地球运动时，可以用模型地球仪代替真实地球，用灯泡代替太阳来模拟昼夜交替；如用
合力替代分力等
4.类比法:通过比较两类事物的相似性,推测它们可能具有其他相同属性的推理方法。例如，用水流来类
比电流，帮助理解电路中的电流概念。或者用细胞膜类比房屋的墙壁来解释细胞的选择性通透性。
5.科学推理法：基于逻辑和经验进行推理得出结论。包括演绎推理（从一般到特殊）和归纳推理（从特
殊到一般）。例如，通过观察多个生物体，归纳出生物的共同特征。
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6.模型法：构建简化的模型来研究复杂系统。可以是物理模型、数学模型或概念模型。例如，用原子模型
来解释化学反应，或者用食物链模型来说明生态系统中的能量流动。
第四环节 收集事实与证据：证据可以来自生活经验事实和实验的现象与结果
第五环节 分析实事与证据，得出结论
一找问题，二标出几个因素，三写
第六环节 表达与交流（反思评价） 结论先写出控制的因素相同时，变
量怎么变，因变量怎么变(对学习
实验探究题答题技巧 弱的学生可采用这样三步法写结
第一步：找到“探究的问题”
探究问题描述：由研究对象 M 和因素(A、B、C、D 等)两部分组成
例如 1：探究 海拔高度 对 菊科植株的高度 的影响
影响因素 B 研究对象 M
(自变量) (因变量)
例如 2：研究 电流大小 与 电压、电阻 的关系
研究对象 M 影响因素 A、B
第二步：找因素——从猜想中找或在题中寻找【保持什么什么相同等，则说明存在多因素】
第三步：多因素 采用控制变量法
一般情况：
1. 设置变量(遵循单一变量)：形成对照 1 对照组：未处理组（常态组）
2 实验组：处理组（变量组）
2. 控制无关变量：控制其它因素相同
3. 因变量的观测：直接观察或转换法
4. 多次（重复）实验：
5. 实验现象或实验数据：收集的证据作为分析判断的依据→因变量与自变量的关系→说出什么关系
6. 得出结论：具有普遍性，不能具有特殊性和偶然性
第一种定性描述：
1 在 B、C、D 等因素相同时，因变量 M 随着自变量 A 的增加（越大）而增加
2 在 B、C、D 等因素相同时，因变量 M 随着自变量 A 的增加（越大）而减少
第二种定量描述：在 B、C、D 等因素相同时，M 与 A 成正比
判断方法：a.倍数法：A 增加 n倍，M 也增加 n 倍，判断 M 与 A 成正比
b.比值法：M/A = 定值
实验
结论描述 c. 图像法：如图
3 在 B、C、D 等因素相同时，M 与 A 成反比
判断方法：a.倍数法：A 增加 n倍，M 也缩小 n 倍，判断 M 与 A 成反比
b.乘积法：MA = 定值
c.图像法：如图
第三种描述：课外情景或情景不熟悉情况，无法判断多因素时
⑤在其它条件时同时，说出 A 与 B 的关系
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第四步 评价分析——①无关变量控制有没有到位 ——有无存在多个变量、有无等量原则、有无对照
②寻找操作有没有问题—— 有没有在过程存在引起多个变量
③对照组有无——有无设置对照组实验
④有无重复——样本种类是否多样、实验次数有没有多次实验、样本数量是否多
⑤有没有外界干扰——例如：”研究过期药品对水水稻种子萌发的影响”,除了过期品
及浓度这个变量外，有没有给予其他条件“相同且适宜的环境”
◆注意 结论描述：有不能出现“实验现象”或“实验结论 ”→因为“实验现象或实验结论”
→作为判断因变量（研究对象）的观测指标，反映因变量与自变量的关系
→怎样的关系，能定量则定量描述，不能定量则用定性描述。
例子对练习环节：
为比较蔬菜中维生素 C 含量，某同学根据维生素 C 可使紫色高酸钾溶液褪色的原理，
设计了如下实验：在四支同样的试管中分别加入 2 毫升相同浓度的紫色高锰酸钾溶液，然
后用滴管分别向其中滴加几种蔬菜汁液使其褪色，结果如下：
根据上表，你认为哪一种蔬菜中维生素 C 含量最高？请说明理由。
分析：提出问题抓住题目中想研究的信息“为比较蔬菜中维生素 C 含量”→提取出
1. 因变量（研究对象）：是蔬菜汁中维生素的含量多少
2. 自变量（因素）：蔬菜汁的种类→设置变量：改变蔬菜汁的种类【蔬菜汁种类】
提出的问题环节：如“不同种蔬类菜汁所含的维生素含量是否一梓？”
→问题由因变量和自变量组成
3. 控制变量：高锰酸钾溶液深度质量、胶头滴管的规格相同、每滴的蔬菜汁的体积相同等
4. 因变量的观测：① 滴入的蔬菜汁滴数相同比较高锰酸钾溶液褪色的程度 或
②高锰酸钾溶液褪色程度相同比较滴入的蔬菜汁滴数
“收集事实与证据”环节
【方法选择说明】第①种比较方法：理论上可以，但实际操作困难，因为滴入滴数相同时，从理论上
褪色程度有差别，若相差不大，很难以用肉眼观察。
第②种褪色程度相同，我们找一个恰当的点，如“高锰酸溶液“恰好完全褪色”易于观察。
即：“如何比较蔬菜汁维生素含量多少”通过高锰酸溶液“恰好完全褪色”时，
比较滴入的蔬菜汁滴数，滴数越少的蔬菜汁所含维生素含量越多。
5. 结论描述：不能写入“实验现象”、实验结果或证据，只有因变量和自变量，在多变量
中实行“控制变量”书写格式：
如本题： 结论 1：不同的蔬菜汁所含维生素含量不同
结论 2：在其它条件相同下，青椒汁比黄瓜计、芹菜汁、白菜汁所含的维生素含量高
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◆找“最适宜温度”（或浓度、PH值…等等）方法：先找“适宜的…”
再在“适宜的温度”附近（左右）设置温度梯度更小的多组
实验组别进行重复实验。
例．某小组的同学为了研究温度对小麦种子萌发的影响，进行了如下实验：
①取 6只培养皿，先在沸水中煮沸一段时间再冷却，分别编号为 A、B、C、D、E、F．将脱脂棉在开水中浸
泡，冷却后平铺在培养皿内．
实验装置 A B C D E F
②挑选 600 粒种子并随机分成 6 等份，均匀地摆
温度（℃） 10 15 20 25 30 35
放在 6只培养皿内，盖上盖，放到温度不同的自
动恒温箱内，每隔一天检查一次并适时喷水． 发芽数量（粒） 48 74 82 94 86 75
③6 天后，观察并统计各培养皿内种子的发芽情况，结果记录如表，请分析回答：
（1）根据表中数据，你得出的实验结论是什么？
（2）为了找到发芽的最适温度，应该补充怎样的实验？
分析：（1）据表中数据，可得出“种子的发芽率先随着温度的增加而增加，超过了 25℃后，随着温度的
增加而减少”，25℃时，小麦种子的发芽率最高 94%；因此根据表中数据，你得出的实验结论是：种
子萌发需要适宜的温度．
（2）为了使各温度下测试的发芽率更准确，减少实验误差，还应该将实验进行重复实验，补充多个
相同的装置，分别放置在 20-30℃之间设置温度梯度为 1℃的的恒温箱内多组实验组别进行重复实验。
◆实验偶然性从以下维度找 ①样本数量是否太少 ②样本种类是否太少
③实验次数是否太少 ④…
练习 1.小科为比较苹果汁与柚子汁中维生素 C 含量的高低，取了 2 个小烧杯，分别加入紫色高锰酸钾溶液
(维生素 C 能使紫色高锰酸钾溶液),然后用胶头滴管分别滴入 2 种果汁，如图所示。要得出正确结论，实验
中必须进行控制的条件是 ( )
①准备的苹果汁与柚子汁的质量必须相等
②两只烧杯中的锰酸钾溶液质量必须相等
③两只胶头滴管滴出的每滴果汁的体积必须相等
④两个小烧杯的大小必须相等
A . ①和④ B . ③和④ C . ①和② D . ②和③
分析：本题考查控制变量法探究苹果汁和橘子汁中维生素 C 的含量差异。条件①（榨取的果汁质量相等）。
实验中需要比较的是两种果汁的维生素 C 浓度（单位体积内的含量），而非总质量。即使苹果汁和橘子汁
质量不同，只要滴加的体积相同（由条件③控制），就能比较浓度差异。因此①无需控制。
条件②（小烧杯中碘溶液质量相等）。若碘溶液量不同，褪色所需的维生素 C 量可能不同，导致无法直
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接比较两种果汁的用量。必须保证碘溶液量相同，才能通过滴加果汁的量判断维生素 C 浓度高低。
条件③（每滴果汁体积相等）。若滴管滴出的体积不同，则滴数无法准确反映果汁总量。例如，若苹果
汁每滴体积更大，即使滴数少，可能总维生素 C 量反而更多。因此必须保证每滴体积一致。故选 D
2. 为探究影响蚊子繁殖快慢的因素，有人做了如下实验：取 600 只同种类、成年的
健康蚊子，随机平均分成 6 组，分别放置在不同温度的养蚊笼内饲养，并放置水缸
和清水（如图）。定期记录蚊
子的产卵数并统计虫卵孵化 温度/℃ 15 20 25 30 35 40
率，结果如表： 产卵数/个 0 1500 2200 1800 1000 0
（1）由实验结果可知，随温度 孵化率/% 0 60 85 83 75 0
升高，蚊子产卵数的变化情况是 。
（2）根据表格，小明推测实验中 20℃时养蚊笼内繁殖后蚊子的数量会比 35℃时更多，他的依据是 ______
。
（3）小明发现水边的蚊子特别多，若要探究蚊子产卵数与水是否有关，该补充的实验是
。（写出简要的实验方案）
3.小科发现：新鲜西瓜皮下很少有蚯蚓聚集，而腐败的西瓜皮下却聚集了很多蚯蚓。为了验证蚯蚓可能是
以腐烂的瓜果作为食物的猜想，他在铁盒中分区投放 30 条蚯蚓，15g 鲜瓜和 15 克腐瓜，用纸板盖住铁盒，
之后每隔一段时间，清点各区域蚯蚓的数量。下列投放区域划分合理的是（ ）
A B C D
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