准备好用科学家的思维去思考了吗？一起来吧！

各位未来的科学家，你好啊！你有没有想过，为什么我们知道地球是圆的呢？又或者，为什么你的雪糕在炎热的日子会完全融化呢？这些都不是魔法，它们都是科学！

在这个章节，我们不只会学习科学知识，更重要的是，我们会学习如何进行科学探究。我们会揭示科学家探索世界、作出惊人发现与解决问题的“秘密食谱”，也就是他们的方法。这个非常重要，因为它会教你如何批判性思考、提出好问题，以及明白你身边的世界！


科学背后有什么大道理？

科学不是一本只需要死记硬背的厚厚书本。它是一个主动而刺激的探索旅程！科学知识的核心，是源自三项主要活动。

科学探索三部曲：
  • 系统观察： 这个听起来好像很复杂，其实就是指“有计划地、仔细地观察世界”。科学家会运用他们的感官（视觉、听觉、触觉）以及特别工具（例如显微镜或者望远镜）来收集事物运作方式的线索。想象一下，一个侦探仔细地在房间里搜寻指纹——这就是观察！

  • 实验： 这就是“试试看，会怎么样”的环节。科学家不会只是随便猜测；他们会设计测试来验证他们的想法。就好像你尝试不同的材料，来烘焙出最完美的曲奇饼一样。你会测试你的想法，看看哪种方法有效！

  • 分析： 在观察与实验之后，科学家需要整理他们收集到的所有信息。意思是寻找规律，以及弄清楚结果代表什么。就好像将拼图的所有碎片拼凑在一起，来看见完整的图画一样。

你猜猜，还有什么呢？科学也需要想象力以及创意呢！想一个新问题来问，或者想一个新方法来测试一个想法，都是一个非常有创意的过程。

重点提示

科学是一个主动的过程，透过仔细的观察、测试（实验）以及思考（分析）来提出问题与寻找答案。


科学探究：逐步指南

那么科学家到底如何做到以上种种呢？他们通常会跟随一套灵活的步骤，这套步骤叫做科学探究或者科学方法。你可以将它想象成一张解决谜团的路线图。你可以用这些步骤来做学校专题研习，或者在日常生活中解决问题！

步骤一：提出问题

一切都由好奇心开始！你观察到一些有趣或者令人困惑的事物，然后就对它提出一个问题。
例子：“我留意到我家外面的水洼，在晴朗的日子会消失。水去哪里了呢？”

步骤二：建立假设

假设是你为了回答问题而作出的最佳合理推测。它不是随便乱猜，而是基于你已知的知识。一个好的假设是可以被测试的。一个好的方法就是使用“如果…，那么…”的格式来写。
例子：“如果太阳照射到水洼，那么水就会变成看不见的气体，然后进入空气中。”
一开始觉得难也不用担心！最棒的是，就算你的假设是错的也没问题。发现自己错了，其实也是学到新东西！

步骤三：设计实验（公平测试）

在这个步骤，你会设计一个测试来看看你的假设对不对。为了确保它是一个公平测试，你需要明白变量。这个非常重要！

快速重温：三种变量

1. 独立变量： 在你的实验中，你刻意改变的一样东西，目的是想看看它有什么影响。
记忆小贴士：“我”(I) 改变“I”ndependent variable（独立变量）。
例子：为了测试水洼的假设，我们可以改变温度（一碟水放在太阳底下，另一碟放在阴凉处）。

2. 应变变量： 这是你为了看到结果而测量或观察的事物。它的数值会『应』你所作的改变而定。
记忆小贴士：“D”ependent variable（应变变量）就是你收集的“D”ata（数据）。
例子：我们会测量几个小时后，每碟水剩下的水量。

3. 控制变量： 这些是所有你必须保持不变的东西，确保你的测试对所有组别都是公平的。它们也叫做“常数”。
例子：我们必须使用相同的水量、相同的碟子类型，以及在相同的时间开始实验。

常见错误，要避免：一次改变太多东西！如果你将一碟水放在太阳底下，又同时在它上面加把风扇，你就会不知道水是因为太阳还是风而消失。记住，只能改变独立变量！

步骤四：进行实验并收集数据

现在是时候做实验了！仔细跟随你的计划，记录你的观察结果与测量数据。将资料写在表格里面是一个保持整齐的好方法。

步骤五：分析数据

看看你收集到的信息。它们告诉你什么呢？你在不同的测试组别之间有没有发现任何规律或者差异？你甚至可以制作图表，帮助你更清楚地看到结果。

步骤六：得出结论

基于你的分析，你的原始问题的答案是什么？结果有没有支持你的假设呢？
例子：“我的结果显示，在太阳底下的水消失了，而在阴凉处的水没有消失。这支持我的假设，也就是说太阳导致水进入空气中。”

重点提示

科学探究是一个过程：问题 -> 假设 -> 计划（变量！） -> 实验 -> 分析 -> 结论。它是一个寻找可靠答案的强大方法。


并非所有探究都相同！

1. 公平测试

这就是我们刚才说过的经典实验。你改变一样东西（独立变量），测量它的影响（应变变量），然后保持其他所有东西都不变（控制变量）。
例子：测试哪个牌子的厨房纸吸水力最好。

2. 分类

这主要根据事物的特征来进行整理与分组。透过观察它们的相似点与不同之处，我们可以组织知识，更好地理解事物。
例子：生物学家根据动物的特征，例如有毛发、羽毛或者鳞片，将动物分为哺乳类、鸟类与鱼类。或者你将手机里的程序分类到不同的文件夹，例如“游戏”与“社交”。

3. 寻找规律

有时你没有办法进行受控实验。天文学家可以移动行星来看看会发生什么吗？不行！在这些情况下，科学家会透过长时间的仔细观察，来寻找事物之间的关联或规律。
例子：研究一年中的时间与患流感人数之间的关系。你没有办法控制季节，但你可以从数据中寻找规律！

你知道吗？
著名科学家珍·古道尔（Jane Goodall）在野外研究黑猩猩几十年。她没有办法在实验室对它们进行“公平测试”。相反，她运用了观察与寻找规律的方法，对黑猩猩的行为作出了突破性的发现！

重点提示

科学家会运用不同的方法进行探究：
- 当他们可以控制变量时，会使用公平测试。
- 为了将事物分组整理，会使用分类。
- 当他们只能观察并寻找关联时，会使用寻找规律。