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1、探 究 专 题书院中学 郑伟 有一天有一天,琴纳在一次门诊中的意外发现一位少女患琴纳在一次门诊中的意外发现一位少女患病症状是天花病症状是天花,但是少女说：但是少女说：“我这不是天花我这不是天花,是奶牛是奶牛常患的痘疮常患的痘疮,几十年来，在我们奶牛场所有挤奶的姑娘几十年来，在我们奶牛场所有挤奶的姑娘中，没有一个患天花的。中，没有一个患天花的。”琴纳就想挤牛奶的姑娘为琴纳就想挤牛奶的姑娘为什么能幸免于天花之难？是不是因为她们染上了牛痘什么能幸免于天花之难？是不是因为她们染上了牛痘呢？能不能给人接种牛痘呢？在此后近呢？能不能给人接种牛痘呢？在此后近20年琴纳在经年琴纳在经过细心的观察之后，就开始了
2、在动物身上接种牛痘，过细心的观察之后，就开始了在动物身上接种牛痘，并发现动物就能抵御天花的感染。并发现动物就能抵御天花的感染。1796年年5月月17日琴日琴纳利用一个小男孩接种牛痘，过了一段时间后给接种纳利用一个小男孩接种牛痘，过了一段时间后给接种了牛痘的男孩再接种天花，半个月过去了小男孩安然了牛痘的男孩再接种天花，半个月过去了小男孩安然无恙，事实终于向世界宣告，人类历史上第一次接种无恙，事实终于向世界宣告，人类历史上第一次接种牛痘预防天花的试验成功了，被称为牛痘预防天花的试验成功了，被称为“死神的帮凶死神的帮凶”的天花从此被人类征服了。的天花从此被人类征服了。探究一般可分为五个步骤：探究一般
3、可分为五个步骤：(1)提出问题提出问题(2)建立假设建立假设(3)设计实验方案设计实验方案(4)实验检验实验检验(5)作出解释、交流和评价作出解释、交流和评价探究能力重点为:认识问题认识问题、提出问题提出问题和和提出假设能力提出假设能力 控制变量控制变量实验方案的设计实验方案的设计能力能力 信息资料信息资料的处理、应用和表达能力的处理、应用和表达能力 方案评价方案评价能力能力 例例：如如图图，在在吸吸滤滤瓶瓶内内的的湿湿润润泥泥沙沙中中生生长长着着健健壮壮的的小小麦麦三三叶叶期期幼幼苗苗。从从上上边边导导管管通通入入二二氧氧化化碳碳，通通一一会会儿儿后后，将将气气球球紧紧包包在在吸吸滤滤瓶瓶的
4、的侧侧管管口口，继继续续通通入入二二氧氧化化碳碳，使使气气球球膨膨胀胀起起来来，然然后后用用弹弹簧簧夹夹住住上上面面的的橡橡皮皮导导管管。将将吸吸滤滤瓶瓶放放在在强强光光下下晒晒5 56 6小小时时后后，准准备备好好集集气气装装置置，插插入入橡橡皮皮导导管管，松松开开弹弹簧簧夹夹，气气球球自自然然回回缩缩，将将气气体体排排入入集集气气瓶瓶中中。再再将将点点燃燃的的木木条条伸伸入入集集气气瓶瓶内内，发发现现火火焰焰不不但但没没有有熄熄灭灭，反反而而燃燃烧烧更旺，该实验能更旺，该实验能回答了下列哪一个问题回答了下列哪一个问题（）A A、光合作用与呼吸作用、光合作用与呼吸作用是否是否同时进行同时进行
5、B B、光合作用、光合作用是否是否需要阳光需要阳光C C、光合作用的原料、光合作用的原料是否是否是二氧化碳和水是二氧化碳和水D D、光合作用、光合作用是否是否吸收二氧化碳放出氧气吸收二氧化碳放出氧气认识问题例例：某某人人做做了了这这么么一一个个实实验验：制制备备培培养养基基，等等量量分分装装在在试试管管中中，并并进进行行灭灭菌菌。将将平平菇菇菌菌种种经经无无菌菌操操作作等等量量接接种种到到培培养养基基中中。把把接接种种后后的的培培养养基基放放在在两两个个培培养养箱箱中中，一一个个为为对对照照组组，另另一一个个培培养养箱箱的的中中央央放放入入磁磁铁铁，并并按按不不同同直直径径的的圆圆周周放放入入
6、3 3圈圈实实验验组组培培养养基基（见见图图）。每每日日做做观观察察记记录录，其其中中包包括括测测量量菌菌丝丝的的长长度度，观观察菌丝色泽等等。该实验要研究的问题是察菌丝色泽等等。该实验要研究的问题是()()A A、磁场对培养基的影响有哪些、磁场对培养基的影响有哪些 B B、培养基对平茹生长有什么影响、培养基对平茹生长有什么影响C C、磁场对平菇生长有什么影响、磁场对平菇生长有什么影响 D D、利于平菇生长的环境因素有哪些、利于平菇生长的环境因素有哪些 试管磁铁培养箱提出问题例：有个科学探究小组在探究冰熔化的过程中有了一个新发现，根据课本上的数据显示，酒精的沸点是78，而实验中使用的酒精温度计
7、的量程是10100，经过调查他们确认所使用的是酒精温度计，为什么所使用的温度计的量程超过了酒精的沸点？请根据所学到的知识作出假设。提出假设能力（1）假设（2）建立假设所依据的知识控制变量实验：如果我们假设影响事物本质或规律的因素有N个，在研究过程中控制其中的N-1个，确定其中的1个为研究对象，改变其数量，通过比较，发现是否影响事物的本质或规律，从而明确该因素与事物的本质或规律的线性、非线形或无关性 例例：如如图图，选选一一盆盆银银边边天天竺竺葵葵（取取叶叶边边缘缘呈呈白白色色的的种种），预预选选放放在在黑黑暗暗中中4848小小时时，再再将将叶叶片片左左边边用用黑黑纸纸夹夹住住，然然后后把把天天
8、竺竺葵葵放放在在阳阳光光下下照照4 4小小时时，再再取取下下此此叶叶片片并并用用打打孔孔器器分分别别在在该该叶叶片片的的不不同同部部位位取取下下A A、B B、C C三三个个大大小小相相同同的的圆圆片片，放放在在酒酒精精溶溶液液中加热脱色，再放入清水中漂洗，取出后再加碘溶液中加热脱色，再放入清水中漂洗，取出后再加碘溶液（1 1）将植株放在黑暗处）将植株放在黑暗处4848小时的目的是小时的目的是_ _。（2 2）A A、B B、C C三个圆片能变蓝色的是三个圆片能变蓝色的是_ _。（3 3）比较）比较A A、B B，说明，说明_。（4 4）比较）比较B B、C C，说明，说明_。（5）比较）比较
9、A、C，说明，说明_。（6 6）此实验说明光合作用的产物是）此实验说明光合作用的产物是_。（7 7）若要进一步证明此生理过程需要水，采用的主要措施是）若要进一步证明此生理过程需要水，采用的主要措施是什么？什么？_。控制变量控制变量实验方案的设计实验方案的设计例：蛋黄派的包装为充气式，袋内气体鼓鼓的，例：蛋黄派的包装为充气式，袋内气体鼓鼓的，某同学认为这种技术主要是为了使食品能较长某同学认为这种技术主要是为了使食品能较长时间的保鲜、保质。这是什么气体呢？甲同学时间的保鲜、保质。这是什么气体呢？甲同学猜想为猜想为N N2 2，乙同学猜想为，乙同学猜想为COCO2 2请帮助他们设计一个简单的实验方案
10、，来判请帮助他们设计一个简单的实验方案，来判断乙同学的猜想是否正确，简要写出操作步骤：断乙同学的猜想是否正确，简要写出操作步骤：用注射器抽取气体，再将气体充入盛有澄清用注射器抽取气体，再将气体充入盛有澄清石灰水石灰水(或紫色石蕊试液或紫色石蕊试液)的试管的试管,观察石灰是观察石灰是否变浑浊否变浑浊(或变红或变红)乙同学如果正确，现象是什么。乙同学如果正确，现象是什么。石灰水变浑浊石灰水变浑浊(或紫色或紫色石蕊石蕊变红变红)你认为充气包装时对所充气体的要求是：你认为充气包装时对所充气体的要求是：无毒无毒 不与食物反应不与食物反应 价廉易获得价廉易获得图像信息图像信息 例：在自然界中，各种生物间有
11、着例：在自然界中，各种生物间有着 各种联系，各种联系，包括种群之间或种群内包括种群之间或种群内 部。如图表示鹞鹰对不同鸽群进行部。如图表示鹞鹰对不同鸽群进行 攻击时成功的概率。攻击时成功的概率。（1 1）根据图表判断下列说法正确的是（）根据图表判断下列说法正确的是（）A A、单独鸽子比在鸽群中的鸽子被抓住概率小、单独鸽子比在鸽群中的鸽子被抓住概率小B B、鹞鹰攻击较大的鸽群时更容易成功、鹞鹰攻击较大的鸽群时更容易成功C C、鹞鹰只攻击单独的鸽子、鹞鹰只攻击单独的鸽子D D、攻击成功的概率与鸽群数量成反比、攻击成功的概率与鸽群数量成反比（2 2）某某科科考考队队员员在在野野外外调调查查时时，发发
12、现现鸽鸽子子一一般般是是成成群群结结队队，他他查查阅阅了了大大量量资资料料，看看到到了了上上图图后后恍恍然然大大悟悟，你你能能说说出出其其中中的原因吗？的原因吗？_ 。例例：在在标标准准大大气气压压下下，将将一一株株绿绿色色植植物物置置于于密密闭闭的的容容器器中中，经经过过一一小小时时测得测得COCO2 2和葡萄糖的变化量，结果如下表：和葡萄糖的变化量，结果如下表：组组 别别A A 组组B B 组组C C 组组D D 组组有无光照有无光照充分光充分光照照充分光照充分光照暗暗 处处暗暗 处处温温 度度1515252515152525COCO2 2变化量变化量减少减少44mg44mg减少减少110
13、mg110mg增加增加22mg22mg增加增加44mg44mg葡萄糖变化葡萄糖变化量量增加增加30mg30mg增加增加75mg75mg减少减少15mg15mgX X 请回答：请回答：数据信息数据信息(1)(1)如果要研究温度对这株植物放出如果要研究温度对这株植物放出C0C02 2量的多少，应选择量的多少，应选择_两组数据。两组数据。(2)通过分析表格，试解释新疆吐鲁番西瓜比衢州甜的原因。通过分析表格，试解释新疆吐鲁番西瓜比衢州甜的原因。实验现象信息实验现象信息 例例：某自然科学兴趣小组对校园环境中各处细菌数量进行调查：某自然科学兴趣小组对校园环境中各处细菌数量进行调查：样样品品采采取取：取取三
14、三支支标标有有号号码码的的洁洁净净的的试试管管，号号放放在在教教 室，室，号放在校园草坪上，经过号放在校园草坪上，经过1 1小时后密封取回。小时后密封取回。细细菌菌培培养养：将将号号放放在在20200 0C C的的环环境境中中，号号放放在在25250 0C C的的环环境境中中，培养几小时。培养几小时。检检验验；往往三三支支试试管管中中滴滴入入亚亚甲甲基基蓝蓝，结结果果发发现现号号试试管管最最先先褪褪色，色，号试管其次。号试管其次。根据上面调查结果回答：根据上面调查结果回答：（1 1）在）在_环境中细菌含量较多。环境中细菌含量较多。（2 2）和和试管对比说明试管对比说明_。（3 3）下列观点你不
15、赞同的是（）下列观点你不赞同的是（）A A、公共场所细菌含量较多、公共场所细菌含量较多 B B、细菌的繁殖与温度有关、细菌的繁殖与温度有关 C C、多进行户外活动有利于健康，因为户外没有细菌、多进行户外活动有利于健康，因为户外没有细菌 D、吃长期暴露在空气中的食物容易发生细菌性食物中毒、吃长期暴露在空气中的食物容易发生细菌性食物中毒 例：下图是实验室用排水法收集得一瓶无色、无例：下图是实验室用排水法收集得一瓶无色、无味、无毒的气体。下面是几位同学对该气体的猜味、无毒的气体。下面是几位同学对该气体的猜测：小红认为该气体可用排水法收集，应是测：小红认为该气体可用排水法收集，应是H H2 2；小芬认
16、为该气体瓶口向上放置，应是小芬认为该气体瓶口向上放置，应是COCO2 2 ，小军认为既能用排水法收集，瓶口又向上放置，小军认为既能用排水法收集，瓶口又向上放置，应该是应该是O O2 2。你支持哪位同学的观点？你支持哪位同学的观点？请你设计简单的实验，证明你选择的观点正确。请你设计简单的实验，证明你选择的观点正确。（简述操作过程，现象和结论）（简述操作过程，现象和结论）小军；将带火星的木条伸入集气小军；将带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃，证明是氧气。瓶内，木条复燃，证明是氧气。对于问题的评价对于问题的评价对于设计的评价对于设计的评价 例：物体在流体（液化和气体）中运动时，受到的阻碍物体例：物体
17、在流体（液化和气体）中运动时，受到的阻碍物体运动的力，叫做流体阻力。这种阻力的大小与哪些因素有关呢运动的力，叫做流体阻力。这种阻力的大小与哪些因素有关呢？小刚同学猜想：流体阻力可能与运动物体表面粗糙程度有关。？小刚同学猜想：流体阻力可能与运动物体表面粗糙程度有关。他设计了如下的实验方案：他设计了如下的实验方案：1 1、用弹簧秤拉一艘底面光滑的船模型在水中运动，记下弹簧秤、用弹簧秤拉一艘底面光滑的船模型在水中运动，记下弹簧秤的读数的读数F F1 1；2 2、用弹簧秤拉一艘底面粗糙的船模型在水中运动，记下弹簧秤、用弹簧秤拉一艘底面粗糙的船模型在水中运动，记下弹簧秤的读数的读数F F2 2；3 3、
18、比较、比较F F1 1 和和F F2 2的大小，就能得出物体受到的流体阻力是否与物的大小，就能得出物体受到的流体阻力是否与物体表面粗糙程度有关。体表面粗糙程度有关。请你对小刚同学的实验方案中存在的问题，进行评估。请你对小刚同学的实验方案中存在的问题，进行评估。对研究方案的评价对研究方案的评价 例：学习了密度的知识后，小明同学准备了测量食用油的密度。例：学习了密度的知识后，小明同学准备了测量食用油的密度。他选取的实验器材有：量筒、天平、烧杯。他设计了两种实验方他选取的实验器材有：量筒、天平、烧杯。他设计了两种实验方法：法：方法一、方法一、1、用天平测出空烧杯的质量、用天平测出空烧杯的质量m1 2
19、、向烧杯中倒入一些食用油，测出它们的总质量、向烧杯中倒入一些食用油，测出它们的总质量m2 3、再将烧杯中食用油倒入量筒中，测出体积、再将烧杯中食用油倒入量筒中，测出体积V 4、计算出食用油的密度、计算出食用油的密度 方法二、方法二、1、用天平测出装有适量食用油的烧杯总质量、用天平测出装有适量食用油的烧杯总质量m1 2、将将烧烧杯杯中中一一部部分分食食用用油油倒倒入入量量筒筒中中，记记下下量量筒筒中中食食用用油油 的体积的体积V 3、测出烧杯和剩余下的食用油的总质量、测出烧杯和剩余下的食用油的总质量m2 4、计算出食用油的密度、计算出食用油的密度 你认为上面两种方法中，你认为较好的方法是：你认为
20、上面两种方法中，你认为较好的方法是：请你写出密度的计算公式请你写出密度的计算公式 对于研究结论的评价对于研究结论的评价 例例：芳芳自制指示剂的实验结果如下：芳芳自制指示剂的实验结果如下：PH植物植物1713玫瑰花玫瑰花粉红色粉红色粉红色粉红色绿色绿色红萝卜汁红萝卜汁红色红色红色红色红色红色三角梅花三角梅花紫色紫色肉色肉色黄色黄色紫卷心菜紫卷心菜红色红色紫色紫色深绿色深绿色请分析回答：请分析回答：（1）上述几种花、叶或果实的汁，不能用作酸碱指示剂的是）上述几种花、叶或果实的汁，不能用作酸碱指示剂的是（2）针对石蕊的中间色和碱性环境中颜色不易区分，芳芳提出）针对石蕊的中间色和碱性环境中颜色不易区分
21、，芳芳提出“石蕊可以退石蕊可以退休了，可用紫卷心菜提取物替代休了，可用紫卷心菜提取物替代”的结论，你是否同意其观点，请说出你的理的结论，你是否同意其观点，请说出你的理由。由。（3）芳芳想用自制的指示剂较准确地测定某土壤的酸碱度，你认为是否可行？）芳芳想用自制的指示剂较准确地测定某土壤的酸碱度，你认为是否可行？若认为可行，请说出理由；若不行，请给出你实验方案。若认为可行，请说出理由；若不行，请给出你实验方案。课堂上老师提出一个课后探究问题：动物的生命周期课堂上老师提出一个课后探究问题：动物的生命周期（寿命）的长短与哪些因素有关？。李明家里养了很多金（寿命）的长短与哪些因素有关？。李明家里养了很多
22、金鱼，对养金鱼有丰富的经验。通过平时对金鱼的观察，李鱼，对养金鱼有丰富的经验。通过平时对金鱼的观察，李明同学认为可以金鱼缸中水的含氧量与金鱼寿命有密切关明同学认为可以金鱼缸中水的含氧量与金鱼寿命有密切关系。请你与李明同学一起来探究。系。请你与李明同学一起来探究。(1)(1)提出问题提出问题:动物（金鱼）寿命与哪些因素有关动物（金鱼）寿命与哪些因素有关？(2)(2)你的假设你的假设-金鱼的寿命与金鱼缸中水的含氧量有关金鱼的寿命与金鱼缸中水的含氧量有关(3)(3)实验设计：实验设计：取取3 3个金鱼缸（编上个金鱼缸（编上1 1、2 2、3 3号），加入等量水，各养入号），加入等量水，各养入5 5条
23、条个体状态相似的等龄金鱼本实验中的主要变量是个体状态相似的等龄金鱼本实验中的主要变量是 。请你设计出如何使请你设计出如何使3 3个金鱼缸的水中的含氧量各不相同个金鱼缸的水中的含氧量各不相同 培养观察，记录所有金鱼存活时间。培养观察，记录所有金鱼存活时间。(4)(4)结果分析：比较各缸金鱼存活时间的差异，分析含氧量与寿结果分析：比较各缸金鱼存活时间的差异，分析含氧量与寿命的关系。知道了这个实验结果对李明养金鱼有什么帮助？命的关系。知道了这个实验结果对李明养金鱼有什么帮助？李明可以根据实验结果提供给金鱼合适的氧气条件，降低李明可以根据实验结果提供给金鱼合适的氧气条件，降低死亡率死亡率。谢谢指导!南昌代怀孕 南昌代怀孕 伤鬻搋