如何進(jìn)行實驗與收集證據(jù)

程子堯

進(jìn)行實驗與收集證據(jù)是科學(xué)探究中的一個重要環(huán)節(jié)。猜想與假設(shè)的正確與否，計劃與方案是否可行，探究能否得出結(jié)論，都必須通過這一環(huán)節(jié)來檢驗與支持。在這個環(huán)節(jié)中能檢驗同學(xué)們對理論知識和基本技能的掌握與運用。能培養(yǎng)同學(xué)們的觀察能力和信息收集能力。這一環(huán)節(jié)主要是讓同學(xué)們放手去操作，去觀察，去體驗，去思考，根據(jù)自己的經(jīng)驗和制定的實驗步驟。通過動手操作。獲得自己所需要的實驗數(shù)據(jù)。

課程標(biāo)準(zhǔn)對進(jìn)行實驗與收集證據(jù)環(huán)節(jié)的要求是：（1）能通過觀察和實驗收集數(shù)據(jù)；（2）能通過公共信息資源收集信息；（3）嘗試評估有關(guān)信息的科學(xué)性；（4）會閱讀簡單儀器的說明書，并能按書面說明正確操作；（5）會使用簡單的實驗儀器。能正確記錄實驗數(shù)據(jù)；（6）具有安全操作的意識；（7）認(rèn)識進(jìn)行實驗與收集數(shù)據(jù)對科學(xué)探究的重要性。可見。進(jìn)行實驗和收集證據(jù)是一項綜合技能。建立在同學(xué)們對探究實驗全面掌握的基礎(chǔ)之上。包括對物理實驗儀器的正確、安全的使用。能看懂簡單儀器的說明書。這些都需要平時的積累。

同學(xué)們要按照制定的計劃。獨立或與他人合作。正確地進(jìn)行實驗。實驗時注意觀察和思考相結(jié)合。你需要收集哪些數(shù)據(jù)和現(xiàn)象。一定要心中有數(shù)。事先要設(shè)計好記錄實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象的表格。認(rèn)真記錄觀察到的現(xiàn)象和測量結(jié)果。以防實驗中漏記內(nèi)容和數(shù)據(jù)。具體可以采用下列兩種方式：（1）通過實驗收集證據(jù)；（2）用圖表的形式將收集到的證據(jù)表述出來。如將一根火柴平放在酒精燈的火焰中。處于酒精燈外焰部分的火柴燒焦了。處于內(nèi)焰部分的火柴略有變化。處于焰心部分的火柴沒有明顯的變化等。這些都是證明酒精燈火焰哪部分溫度最高或最低的證據(jù)。

例 學(xué)過物質(zhì)熱脹冷縮知識后。李楊和同學(xué)們分別用不同的材料自制溫度計。其中李楊制作的溫度計如圖1所示。他們規(guī)定自制溫度計的分度值都是1℃。但在制作時。李楊發(fā)現(xiàn)同學(xué)們自制溫度計的分度值長度不同。

（1）請你猜想。溫度計分度值的長度可能與哪些因素有關(guān)（只猜一個）。并預(yù)測這個因素變化時。對分度值的長度會有什么影響。

（2）請設(shè)計一個實驗探究方案驗證你的猜想。并對實驗中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象或獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與論證。

（3）為了提高溫度計的靈敏度，在制作過程中應(yīng)注意哪些問題？（答出兩點即可）

分析與解答：（1）分度值的長度可能與瓶子的體積有關(guān)。瓶子的體積越大。分度值的長度可能就越長。

（2）①找來材料和形狀均相同、體積（容積）不同的兩個瓶子，V_甲>V_乙，插入相同粗細(xì)的玻璃管。密封。再裝入同種液體，制成如圖1所示的溫度計。比較兩個溫度計分度值的長度h_甲與h_乙的大小。②如果h_甲>h_乙，則溫度計分度值的長度與瓶子的體積有關(guān)。猜想是正確的；如果h_甲=h_乙，則溫度計分度值的長度與瓶子的體積無關(guān)，猜想是錯誤的；如果h_甲乙，則溫度計分度值的長度與瓶子的體積有關(guān)。但猜想是錯誤的。

（3）①選擇瓶子的容積差別盡量大一些；②選擇受熱膨脹較明顯的液體。（此題答案不唯一。合理即可）

小結(jié)：本題的考查點雖然不是進(jìn)行實驗與數(shù)據(jù)收集，但與此緊密相關(guān)。由于（1）問的猜想非常開放。可能的因素很多。給同學(xué)們的思維和創(chuàng)造留有廣闊的空間。給同學(xué)們提供了個性才能表現(xiàn)的機會。便于同學(xué)們張揚自己的個性。此題的亮點在于第（3）問，它考查了同學(xué)們在實驗探究過程中是否能發(fā)現(xiàn)問題和提出問題。促使同學(xué)們對自己的實驗方案或做法進(jìn)行反思和改進(jìn)，對培養(yǎng)精益求精、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度起到了較好的引導(dǎo)作用。同學(xué)們在平時的實驗設(shè)計及操作中要善于發(fā)現(xiàn)問題。善于不斷修正和完善自己的實驗方案。

進(jìn)行實驗和收集證據(jù)雖然涉及科學(xué)探究的整個過程。但是在考試中，命題的重點大多落在猜想與假設(shè)、設(shè)計實驗方案、分析數(shù)據(jù)、總結(jié)結(jié)論、交流與評估等環(huán)節(jié)上，并通過適當(dāng)?shù)男问娇疾橥瑢W(xué)們的科學(xué)探究能力。

學(xué)即用，練一練：

太陽能熱水器可直接利用太陽光的熱量來加熱水，它具有環(huán)保、節(jié)能的優(yōu)點。對市場調(diào)查后不難發(fā)現(xiàn)。不同品牌的太陽能熱水器的表面都是黑的。難道物體吸熱的本領(lǐng)與顏色有關(guān)？對此，我們可以猜想：顏色越深，物體吸熱本領(lǐng)越強。

（1）為了驗證此猜想，設(shè)計了如下實驗步驟。請你補充完整。

①選用四個____的容器，分別涂上黑、紅、黃、白四種不同顏色。

②在容器中加入溫度和____均相同的水。并同時放到陽光下照射，每隔15min測量各容器中水的溫度值。

③將測量的結(jié)果記錄在事先準(zhǔn)備好的表格中。進(jìn)行分析論證。請你設(shè)計并畫出此表格。

（2）若上述猜想得到了證實，請以此為依據(jù)。分析企鵝背部的黑色羽毛對它生存的意義。

（3）海南島地理緯度較低，陽光充足，但是在海口市卻很少見到有用太陽能熱水器的用戶，其原因可能是什么？（寫出兩個可能的原因）

參考答案：（1）形狀、大小、材料均相同質(zhì)量 表格如表1。

（2）黑色物體吸熱本領(lǐng)較強。企鵝背部的黑色羽毛可以讓它吸收更多的熱量。維持體溫。適于在極地環(huán)境中生存。

（3）海口長夏無冬，一年中需要用熱水洗澡的時間較少：太陽能熱水器一次性成本較高；產(chǎn)品宣傳力度不夠：市民環(huán)保節(jié)能的意識淡薄等。

責(zé)任編輯 程哲