準備好用科學家的思維去思考了嗎？一起來吧！

各位未來的科學家，你好啊！你有沒有想過，為什麼我們知道地球是圓的呢？又或者，為什麼你的雪糕在炎熱的日子會完全融化呢？這些都不是魔法，它們都是科學！

在這個章節，我們不只會學習科學知識，更重要的是，我們會學習如何進行科學探究。我們會揭示科學家探索世界、作出驚人發現與解決問題的「秘密食譜」，也就是他們的方法。這個非常重要，因為它會教你如何批判性思考、提出好問題，以及明白你身邊的世界！


科學背後有什麼大道理？

科學不是一本只需要死記硬背的厚厚書本。它是一個主動而刺激的探索旅程！科學知識的核心，是源自三項主要活動。

科學探索三部曲：
  • 系統觀察： 這個聽起來好像很複雜，其實就是指「有計劃地、仔細地觀察世界」。科學家會運用他們的感官（視覺、聽覺、觸覺）以及特別工具（例如顯微鏡或者望遠鏡）來收集事物運作方式的線索。想像一下，一個偵探仔細地在房間裡搜尋指紋——這就是觀察！

  • 實驗： 這就是「試試看，會怎麼樣」的環節。科學家不會只是隨便猜測；他們會設計測試來驗證他們的想法。就好像你嘗試不同的材料，來烘焙出最完美的曲奇餅一樣。你會測試你的想法，看看哪種方法有效！

  • 分析： 在觀察與實驗之後，科學家需要整理他們收集到的所有資訊。意思是要尋找規律，以及弄清楚結果代表什麼。就好像將拼圖的所有碎片拼湊在一起，來看見完整的圖畫一樣。

你猜猜，還有什麼呢？科學也需要想像力以及創意呢！想一個新問題來問，或者想一個新方法來測試一個想法，都是一個非常有創意的過程。

重點提示

科學是一個主動的過程，透過仔細的觀察、測試（實驗）以及思考（分析）來提出問題與尋找答案。


科學探究：逐步指南

那麼科學家到底如何做到以上種種呢？他們通常會跟隨一套靈活的步驟，這套步驟叫做科學探究或者科學方法。你可以將它想像成一張解決謎團的路線圖。你可以用這些步驟來做學校專題研習，或者在日常生活中解決問題！

步驟一：提出問題

一切都由好奇心開始！你觀察到一些有趣或者令人困惑的事物，然後就對它提出一個問題。
例子：「我留意到我家外面的水窪，在晴朗的日子會消失。水去哪裡了呢？」

步驟二：建立假設

假設是你為了回答問題而作出的最佳合理推測。它不是隨便亂猜，而是基於你已知的知識。一個好的假設是可以被測試的。一個好的方法就是使用「如果…，那麼…」的格式來寫。
例子：「如果太陽照射到水窪，那麼水就會變成看不見的氣體，然後進入空氣中。」
一開始覺得難也不用擔心！最棒的是，就算你的假設是錯的也沒問題。發現自己錯了，其實也是學到新東西！

步驟三：設計實驗（公平測試）

在這個步驟，你會設計一個測試來看看你的假設對不對。為了確保它是一個公平測試，你需要明白變因。這個非常重要！

快速重溫：三種變因

1. 獨立變因： 在你的實驗中，你刻意改變的一樣東西，目的是想看看它有什麼影響。
記憶小貼士：「我」(I) 改變「I」ndependent variable（獨立變因）。
例子：為了測試水窪的假設，我們可以改變溫度（一碟水放在太陽底下，另一碟放在陰涼處）。

2. 應變變因： 這是你為了看到結果而測量或觀察的事物。它的數值會『應』你所作的改變而定。
記憶小貼士：「D」ependent variable（應變變因）就是你收集的「D」ata（數據）。
例子：我們會測量幾個小時後，每碟水剩下的水量。

3. 控制變因： 這些是所有你必須保持不變的東西，確保你的測試對所有組別都是公平的。它們也叫做「常數」。
例子：我們必須使用相同的水量、相同的碟子類型，以及在相同的時間開始實驗。

常見錯誤，要避免：一次改變太多東西！如果你將一碟水放在太陽底下，又同時在它上面加把風扇，你就會不知道水是因為太陽還是風而消失。記住，只能改變獨立變因！

步驟四：進行實驗並收集數據

現在是時候做實驗了！仔細跟隨你的計劃，記錄你的觀察結果與測量數據。將資料寫在表格裡面是一個保持整齊的好方法。

步驟五：分析數據

看看你收集到的資訊。它們告訴你什麼呢？你在不同的測試組別之間有沒有發現任何規律或者差異？你甚至可以製作圖表，幫助你更清楚地看到結果。

步驟六：得出結論

基於你的分析，你的原始問題的答案是什麼？結果有沒有支持你的假設呢？
例子：「我的結果顯示，在太陽底下的水消失了，而在陰涼處的水沒有消失。這支持我的假設，也就是說太陽導致水進入空氣中。」

重點提示

科學探究是一個過程：問題 -> 假設 -> 計劃（變因！） -> 實驗 -> 分析 -> 結論。它是一個尋找可靠答案的強大方法。


並非所有探究都相同！

1. 公平測試

這就是我們剛才說過的經典實驗。你改變一樣東西（獨立變因），測量它的影響（應變變因），然後保持其他所有東西都不變（控制變因）。
例子：測試哪個牌子的廚房紙吸水力最好。

2. 分類

這主要根據事物的特徵來進行整理與分組。透過觀察它們的相似點與不同之處，我們可以組織知識，更好地理解事物。
例子：生物學家根據動物的特徵，例如有毛髮、羽毛或者鱗片，將動物分為哺乳類、鳥類與魚類。或者你將手機裡的應用程式分類到不同的資料夾，例如「遊戲」與「社交」。

3. 尋找規律

有時你沒有辦法進行受控實驗。天文學家可以移動行星來看看會發生什麼嗎？不行！在這些情況下，科學家會透過長時間的仔細觀察，來尋找事物之間的關聯或規律。
例子：研究一年中的時間與患流感人數之間的關係。你沒有辦法控制季節，但你可以從數據中尋找規律！

你知道嗎？
著名科學家珍古德（Jane Goodall）在野外研究黑猩猩幾十年。她沒有辦法在實驗室對它們進行「公平測試」。相反，她運用了觀察與尋找規律的方法，對黑猩猩的行為作出了突破性的發現！

重點提示

科學家會運用不同的方法進行探究：
- 當他們可以控制變因時，會使用公平測試。
- 為了將事物分組整理，會使用分類。
- 當他們只能觀察並尋找關聯時，會使用尋找規律。