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第33259号科学探究题的类型与评析

发布时间:2014-07-03 08:15:06  

科学探究题的类型与评析

科学探究题的类型与评析

近年来,中考科学中考查学生探究能力的试题逐年增加,占有较大的比重。这类试题涉及面大、能力要求高、综合性强、难度大,能够对学生各方面能力进行全面考查。试题可以根据科学探究所具有的“提出问题——猜想和假设——制定计划与设计实验——进行实验与收集证据——分析与论证——评估——交流与合作”七个环节进行设计。根据考查所侧重的探究环节来分类,主要有如下六种类型。

1.提出问题

例题:(05广东汕头)图1是杂技演员演出时的简图。根据图中的情境,从力学角度出发提出两个问题,并选其中一个问题进行解答。

示例:男演员跳下弹起女演员时跳板会发生什么形

变?

问题1:

问题2:

解答问题( ) 图 1

分析:在解答这类题型时,首先要通过读图,结合文字说明,理解这是一个演员的弹跳过程,其涉及的主要知识为力学知识,有力的相互作用、力的作用效果,也可延伸至惯性知识、势能和动能、杠杆知识等都可以,解答问题部分只要与所提的问题相对应即可,答案是不固定的。因此也可称之为开放式的探究题。问题可为:女孩的重力势能怎样变化?杠杆的平衡条件是什么?

该类探究题侧重于考查学生发现问题、提出问题、语言表达等方面的能力。解题时需要注意的方面有:回答“问题”时,应该用一个问句来表达而不能用一个陈述句;所提的问题应该与题目设置的情境有关。

2.建立猜想和假设

例题:为了了解火星上是否有生命存在,科学家设计了一个实验方案:假如宇宙飞船能将火星土壤带回地球,我们可将火星土壤放入一个密闭的箱子内,然后向箱内通入混合气体(彻底除去微生物)并添加无机盐和有机营养物质。接着我们可以通过测定气体的成分比例是否发生变化来得出判断。这一实验是基于什么假设进行的 ( )

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A. 具有生命的物体都能进行繁殖

B. 具有生命的物体都能进行新陈代谢

C. 火星上的生命一定是植物

D. 火星上的生命一定是单细胞的生物

分析:这是一道综合了宇宙科学和生命科学的探究题,探究的问题是:火星上是否有生命存在,判断依据是:密闭箱子内气体的成分比例是否发生变化。结合选项中生物的一些基本特征:如繁殖是生物产生新个体的现象、新陈代谢是指生物体内或生物体与外界之间进行物质和能量的交换,只有新陈代谢是直接体现出生物与外界环境之间有物质交换,即会直接影响空气的成分。对于生物体而言,不管是动物、植物还是微生物,不管是单细胞生物还是多细胞生物,都具有生物的一些基本特征。因此,正确的答案为B。

解此类题时需要注意的方面有:

1、要善于对题目所创设的情境进行分析,排除干扰因素,抓住主要环节。

2、当回答“假设”时,则必须要用一个陈述的语句,而不能是问句。

3、所做的假设应该是与情境中的研究过程相符合。

3.设计探究方案

例题:某同学学习了“种子萌发的外界条件”后,动手设计了一个实验进行证实。他将三粒大豆种子用细绳系在玻璃棒上,放

入盛有水的烧杯中,实验装臵如图(甲)所

示。请回答下列问题。

(1)该实验是_____(选填“探索

性实验”或“验证性实验”)。

(2)经过一段时间后,发现A、B、C三粒种子中,只有B种子萌发,这说明种子萌发的外界条件是_______。

(3)如果证实种子萌发需要适宜的温度,还必须设计一个实验装臵(乙),若你手中只有一粒大豆种子,则种子应系在_____(填“a处”、“b处”、“c处”),(乙)装臵起____作用。

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分析:该同学是在学习了“种子萌发的外界条件”之后,已经了解影响种子萌发的外界条件,所以该实验是验证性实验;(乙)装臵起了对照作用。再结合图(甲)的实验,可以列出右表:

从表中不难得出种子发芽的两个外部条件:充足的水分和氧气,种子应系在b处。

一般研究计划的设计会涉及以下几点:①研究方法的选定;②研究步骤的具体化;③采用适当方法控制变量和设置对照组。此题型要求学生运用已有知识,根据试题已有的猜想进行验证,提出自己的探究方案。

解此类题时需要注意分析探究活动中的各种条件,注意对多种变量因素的控制。根据实验目的和学过的相关知识来设计探究方案。

4.评价探究方案

例题:(05浙江嘉兴)对物体下落的快慢与物体轻重的关系,历史上曾先后有过两种不同的观点:亚里士多德认为重的物体下落得快,而伽俐略认为轻重不同的物体下落的快慢是一样的。下面是三位同学在研究了物体下落的快慢与物体轻重的关系后做作的交流:

⑴如果亚里士多德的观点是对的,那么小刚的实验结果应该是_______。

⑵导致小强和

小丽实验结果不同的原因,主要是存在____的干扰。

分析:题中三位同学通过不同的实验方法得出不同结论,关键在于实验条件不同。亚里士多德没有注意到空气对下落物体的阻力,如果阻力相同或都没有阻力,则伽俐略的观点是正确的。

可见,题中小刚改变了相同纸片与空气的接触面即下落时受到的空气阻力不同,从而得出下落快慢不同的实验结果,从而说明下落快慢与物体轻重无关的结论,因此其实验结果是正确的。而小强与小丽实验结果不同的原因也在于纸片与空气接触面不同所受到的空气阻力不同这一变量控制的差异导致的。

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科学探究题的类型与评析

试题提供了几个探究方案,要求考生对这些方案进行评价。评价能力在新课程标准里有明确要求,但在教学常易被忽略。

解此类题型时须理解原有方案的设计依据和意图,比较分析不同方案的异同处。然后根据自己的理解和科学知识进行针对性的评价。这类题型既考查了学生比较分析能力,又考查了学生的知识水平,同时,对考生是否敢于挑战权威、不迷信的科学精神提出较高要求。

5.分析探究结果

例题:(05浙江省卷):小明和他的伙伴们对科学探究抱有浓厚兴趣,下面是他们的一项研究。

研究课题:啤酒瓶打开后逸出气体的主要成分是什么?

实验准备:用集气瓶收集满3~4瓶从刚打开的啤酒瓶中逸出的气体。

实验步骤:

(1)将带火星的木条放入集气瓶中,发现木条未复燃,则说明该气体主要成分不是___气体。

(2)将湿润蓝色石蕊试纸放在集气瓶口,发现试纸变红色,则说明该气体中含有能与水反应且生成的溶液显___性的气体。

(3)向另一瓶气体中倾倒澄清石灰水,振荡后发现石灰水变浑浊,则可证明该气体中一定大量含有___气体。

分析:能使木条复燃是检验氧气的方法,木条未复燃则说明气体不是氧气;蓝色石蕊试纸遇酸显红色,遇碱不变色,说明气体与水反应生成的溶液显酸性;能够使澄清石灰水变浑浊是二氧化碳所具有的特殊性质,所以能够证明该气体中一定大量含有二氧化碳气体。

这一道冠以探究之名来考查初中科学知识中氧气的化学性质、酸碱指示剂的变色、二氧化碳的检验三个基本知识点,其知识点本身难度不高。因此,在解题时,只要善于排除干扰因素,抓住问题的关键,熟悉科学探究的实质,就可大大提高准确程度了。

科学探究结果常以各种数据、图表等形式呈现,有些信息还有干扰作用。如何从众多的信息中分离出有用信息,对有用信息进行整合,都是学生在自主探究中需要的能力要素。这类试题在中考中比较常见,在教学中也比较重视。但由于数据处理和图表识别本身的能力要求较高,对科学知识的依赖性较弱,涉及到自学能力,

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因此,这类试题仍具有积极的导向作用。

6.提出解决方案

例题:(05浙江温州)城市沿街绿化不仅美观,还有滞尘作用。但是,你知道灰尘会影响植物光合作用吗?某科技小组选择了

一批生长状况相似的城市绿化树种,在8月31日

将其喷洒清洗,然后每隔一周对树叶的灰尘量和

光合作用进行测定,得到结果如表所示。请问:

(1)表中这些数据说明植物光合作用降低百分

比与灰尘量的关系是 ;

(2)你能简单分析灰尘影响植物光合作用的原因吗?请写出一种原因

(3)根据表中数据,可以建议城市沿街绿化植物的喷洒清洗至少要隔 周进行一次。 分析:从表中可以看出,随着灰尘量的增加植物光合作用降低百分比增加,两者存在着正比关系。从光合作用所需的原料与条件可以分析,影响光合作用的主要因素一是二氧化碳、水是否充分供给,二是光照是否有保障。植物叶面上的灰尘既影响了空气中二氧化碳被植物吸收,也影响了叶面对光的吸收。第3问在书本是找不到答案的,也不能单纯地从科学知识入手,它需要多种因素,比如经济成本,实践可行性等,具有一定的开放性。

本题以光合作用为知识载体,但并不考查光合作用原理性知识,却提出一个学生平时不太注意思考的问题:光合作用与叶面灰尘的关系,城市绿化与消尘的关系。要求考生结合已有的探究成果提出解决问题的方案。

大多数的实验探究题并不是考查科学探究的所有环节,而是根据实际问题选择一部分要素进行考查,有侧重地考查学生某些方面的能力。做好科学探究题的关键在于:经常地留意身边与物理相关的事和物,不断地进行观察与积累。在平时的学习中,要积极参与科学探究活动,学习科学知识与技能,努力去尝试科学探究活动的各个要素,体验科学探究的乐趣,培养实事求是的科学态度,从而使自己的科学探究能力得到全面提高。

探究题一般有大量的情境,包括了问题的提出、探究过程和无关甚至是干扰信息等,因此阅读量较大。需要解题者仔细阅读和理解探究的过程,并结合自己的知识基础和解题经验对探究的过程进行分析,寻找整个探究过程中存在的问题、对探究的过程进行评价、推导出最后结论或提出合理化的建议,因此,心理素质也很重要。

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选编以下典型题供练习:

1、1元硬币的外观有银白色的金属光泽,一些同学认为它可能是铁制成的.在讨论时,有同学提出:“我们可以先拿磁铁来吸一下”,这时,有位同学手拿一块磁铁吸了一下硬币.就“一些同学认为它可能是铁制成的”这一环节而言,属于科学探究中的 ( )

A.论证 B.猜想 C.实验 D.分析

2、宇宙中星系间的距离在不断地扩大,这一事实为宇宙形成的哪一种理论提供了最有力的证据( )

A.盘古开天辟地 B.上帝创造了天地和万物

C.宇宙大爆炸理论 D.“四方上下曰宇,往古来今曰宙”

3、如图是小明同学为探究“植物光合作用所需条件”而进行的实验操作过程,通过这个实验说明光合作用需要

A.二氧化碳 B.叶绿体 C.光 D.水

24小时黑暗处理

不变蓝 第题图

4、某校自然科学兴趣小组用打孔器从叶片中获得许多叶圆片,抽取其中的空气,将等量的叶圆片和水倒入3个烧杯中,按下表所示条件进行实验:

注:O22圆片平均上浮所需要的时间可作为光合作用强弱的比较依据。

该实验在研究何种外界因素对光合作用强度的影响?( )

A.光照 B.温度 C. CO2 D.温度和CO2

5、据美联社报道,从今年4月26日起,“机遇号”火星探测器由于车轮陷入到细沙中而被困在火星表面的一个沙丘上,一直动弹不得,这与沙丘能够承受的压强较小有关。如果你是火星探测器的设计者,为了减小探测器对地面的压强,可行的改进方法是

A.增大探测器的质量 B.增大车轮与地面的接触面积

C.减小车轮表面的粗糙程度 D.减少车轮的个数

6、对地球上生命的起源,科学史上有着多种观点,其中就有一种叫做“宇宙胚种论”的观点。它认为地球上的生命来自于宇宙的其他天体,通过适当的途径到达地球。近年来,对一些陨石成分的分析,发现在其他天体上存在有构成生命物质的各种有机物,如各种氨基酸等;对

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科学探究题的类型与评析

一些彗星成分分析,也发现一些彗星中存在简单的有机物。由此,你认为“宇宙胚种论”的观点是 ( )

A. 正确的,应当认为地球上的生命来自于宇宙

B. 错误的,因为课本告诉我们:地球上的生命起源于地球上的非生命物质 C. 一种没有任何事实依据的猜想,没有任何科学价值 D. 一种事实根据很少的假说,至今既不能证否也不能证实

7、小明爸爸的白色衣服沾上了红葡萄酒,用肥皂洗时,污渍处变成了蓝色。小明想:肥皂是碱性的,如果用酸性的米醋来试验.还会变色吗?请问:

(1)小明猜测的红葡萄酒里可能含有______。

(2)如果小明的猜测是对的,红葡萄酒汁遇到米醋会显 ___色。

8、人的指甲是不断长长的,但到底是由指甲的哪一部位长长的呢?某同学对此提出假设:“指甲长长可能是由指甲的根部不断长长而形成的”。由此他设计了如下实验方案:

①在指甲的中轴线上,按图所示涂上指甲油(指甲油比较难以擦去,可以在指甲上保持较长时间)。

②半个月后,观察、测量并分析。 请回答相关问题:

(1)如果该同学的假设是正确的,则应观察到AB间的距离___(选填“增大”、“不变”或“缩短”)。

(2)对于指甲的生长,你还想研究的问题是___。 9、生物都具有与环境相适应的特性,这种适应性表现在生物的形态、结构和生理等各个方面。如生活在不同环境中的植物,其叶片上气孔的数量和分布是不同的。下表为4种植物叶片上、下表皮的气孔数,其中叶片浮于水面生长的植物是___。取四枝大小且叶片数大致相同的乙种植物

嫩枝,在光照条件下,依下图所示的方法进行实验(凡士林具有密封作用)。实验开始时各装置的质量相同,24小时后重新测量各装置的质量,质量明显减小的是___。(填编号) 10、某小组同学用如图所示的压强计研究甲、乙两种液体内部的压强规律,记录的实验数据如下表所示。(液体甲的密度小于液体乙的密度)

图 B

指甲油

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(1)从表中数据看,哪一次实验记录的数据中存在着怎样的错误?

(2)分析比较实验序号1、2、3的数据及相关条件,可得出的初步结论是: ▲

(3)分析比较实验序号 ▲ ,或 ▲ 的数据及相关条件,可得出结论:在相同的深度处,液体的密度越大,液体的压强也越大。

11、在学校的元旦联欢会上,某同学表演了“水能生火”的魔术。他向包有过氧化钠(Na2O2)粉末的脱脂棉上滴水,脱脂棉燃烧起来。小军很感兴趣,于是,他和同学们进行探究。

【提出问题】过氧化钠与水反应生成了什么物质?为什么脱脂棉会燃烧? 【猜想】①可能有一种气体和另一种物质生成; ②反应过程中可能有能量变化 【设计装置】如右图所示 【实验探究】

实验一:探究反应后生成的气体是什么?

(1)打开右图装置中分液漏斗的活塞,控制滴加水的速度,观察到试管内有气泡产生,用带火星的木条靠近P处,木条复燃。说明生成的气体是 。

(2)实验中,还观察到伸入烧杯中的导管口有气泡冒出,请解释产生该现象的原因___________________。

实验二:继续探究反应后生成的另一种物质是什么?

(1)小张猜想另一种物质是Na2CO3,小军认为不可能。小军的依据是: 为了证实小军的看法,请你设计一个证明CO2不存在的实验。

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(2)小军取反应后所得的溶液于试管中,滴人无色酚酞试液,发现酚酞试液变红色,说明反应后所得的溶液呈 性。

【表达】由实验探究的结果,写出过氧化钠和水反应的化学方程式

12、某兴趣小组通过往水中加盐,终于使马铃薯漂浮在水面上。

由于当时并没有及时收拾实验器材,几天后他们惊奇地发现原来浮在

水面的马铃薯又都沉在容器底部,他们决定对这一现象进行研究。对

此现象,他们提出了以下几种猜想:

猜想1:可能由于水的蒸发,盐水的密度变大,导致马铃薯下沉;

猜想2:可能是马铃薯在盐水中浸泡几天后质量变大,导致马铃薯下沉;

猜想3:可能是马铃薯在盐水中浸泡几天后体积变小,导致马铃薯下沉;

经过一番讨论,他们马上否定了猜想1,你认为他们否定的理由是____________。 接着他们就猜想2和猜想3进行了如下的实验操作:

(1)取三块马铃薯,编上A、B、C号,分别测出其质量和体积;

(2)配制一大杯盐水;

(3)将三块马铃薯放在盐水中,使其漂浮,几天后发现马铃薯都沉在容器底部,将其捞出、擦干,分别测出其质量和体积。

实验数据如下表:

请分析上述实验数据后回答:

猜想2是_________(选填:“正确”或“错误”)的;你认为导致马铃薯下沉的原因是_________。

练习答案:1、B 2、C 3、C 4、B 5、B 6、D 7、(1)石蕊 (2)红色 8、(1)AB间的距离就应该是增大。 (2)答案只要合理均可,如指甲为什么有时很软?灰指甲产生的原因是什么? 指甲会不会横向生长?指甲的生长状况与身体健康有关吗?指甲前部为什么

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会分层? 9、丙 A 10、(1)第6次实验中,U形管两侧液面高度差不可能小于13厘米

(2)液体的压强随深度的增加而增大 (3)1、4 2、5 11、实验一:(1)氧气(或02) (2)过氧化钠与水反应放出热量,使吸滤瓶中的空气受热膨胀,因此伸入烧杯中的导管口看到有气泡产生。 实验二: (1)根据质量守恒定律,反应物中没有碳元素,所以生成物中不可能有Na2C03。 取少量反应后所得的溶液于试管中,滴入稀盐酸 没有气泡产生 没有CO3存在。 (2)碱 2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑ 12、盐水密度增大,由物体的浮沉条件,ρ液>ρ物时,物体上浮。所2-以猜想1是错误的。猜想法是错误的 马铃薯下沉的原因是马铃薯的密度增大了

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