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(4) 科学的本质。美国国家科学院将科学定义为“利用证据构建可检验的自然现象解释和预测，以及通过这一过程产生的知识”。这一不断变化和增加的庞大知识体系由物理、数学和概念模型描述。学生应该知道，有些问题超出了科学的范围，因为它们涉及无法通过科学检验的现象。 (5) 科学假设和理论。学生应该知道：(A) 假设是暂时的、可检验的陈述，必须能够得到观察证据的支持或不支持。在各种条件下经过检验的具有持久解释力的假设被纳入理论；(B) 科学理论基于自然和物理现象，能够由多名独立研究人员进行检验。与假设不同，科学理论是完善且高度可靠的解释，但随着新科学领域和新技术的发展，它们可能会发生变化。 (6) 科学探究。科学探究是利用科学和工程实践对自然世界进行有计划、有目的的研究。科学研究方法包括描述性、比较性或实验性。所选方法应适合所提出的问题。学生学习不同类型的研究，包括描述性研究，即收集数据和记录观察结果而不进行比较；比较性研究，即收集数据并操纵变量以比较结果；实验性研究，即与比较性研究类似的过程，但其中确定了对照。（A）科学实践。学生应该能够提出问题、计划和开展研究以回答问题，并使用适当的工具和模型解释现象。（B）工程实践。学生应该能够使用适当的工具和模型识别问题并设计解决方案。
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