فصل اول علوم هفتم با عنوان تجربه و تفکر به مفاهیم کلی درس علوم می‌پردازد. درواقع فصل اول، دریچۀ ورود به درس علوم تجربی است. در این فصل دانش‌آموزان با مبانی اولیۀ علم، روش‌های علمی و نحوه تفکر دانشمندان در مسیر علمی آشنا خواهند شد.
در انتهای این فصل، دانش‌آموزان چهار شاخۀ علوم تجربی را خواهند شناخت که هر کدام از این شاخه ها در دورۀ دوم دبیرستان به دروس مجزایی تقسیم می‌شوند.
پیشرفت های علمی امروز، نتیجۀ تلاش دانشمندان زیادی از کشورهای مختلف جهان و کشورمان در زمان های طولانی است که با به‌کارگیری تفکر، تجربه و به کاربستن مهارت‌های یادگیری در برخورد با مسایل مختلف، علوم را توسعه بخشیده اند.
به تعاریف زیر دقت کنید :
علم، مطالعۀ طبیعت و چراغ راه بشر برای دست یابی به پاسخ پرسش‌های خود است.
برای حل مسایل علمی به روش دانشمندان باید از مهارت یادگیری علوم استفاده کرد. همان‌طور که خلبان یک هواپیمای غول‌پیکر برای فرود هواپیما نیاز به کسب مهارت‌های خاص دارد، یک محقق و دانشمند نیز باید مهارت هایی را کسب کند تا به کمک این مهارت‌ها، بتوانند قوانین و روابط موجود در طبیعت را دریابند و ارائه دهند. استفاده از مهارت های یادگیری، فهم موضوعاتی را که می‌خواهیم یادبگیریم، آسان و عملی می‌کند. اغلب ما در تمام عمر، به استفاده از مهارت ها نیاز داریم.
در نخستین مرحله پرسش باید به صورت مشخص و واضح تعریف شود.
مشاهدۀ علمی : در این مرحله که از مهمترین بخش های روش علمی است، با استفاده از حواس پنج گانه و ابزار موجود، باید تلاش کرد تا پدیده‌ها را خوب تر و با جرئیات بهتر احساس کرد.
جمع آوری اطلاعات و طبقه بندی اطلاعات : در این بخش اطلاعاتی که از مشاهدۀ شخص آزمایشگر به دست می آید، همراه با اطلاعاتی که از تجربۀ دیگران در کتاب‌ها، مقاله ها اینترنت و … وجود دارد در کنار هم مرتب می شوند. در یک کار علمی نباید حتماً هر کاری را از صفر شروع کرد، شاید بتوان از نیمۀ راهی که دیگران پیموده‌اند شروع کرد و پیش رفت.
در این مرحله، بر پایۀ اطلاعاتی که مرتب شده اند، حدس و گمان هایی زده می‌شود تا برای پرسش اصلی، پاسخی پیشنهاد شود.
فرضیه باید آزموده شود و درستی یا نادرستی آن در تجربه و عمل اثبات شود. همچنین تکرار آزمایش، خطای آزمایش را کاهش می‌دهد. چون در انجام دوباره و چندبارۀ آزمایش، خطاهای احتمالی بارقبل ممکن است رخ ندهد.
برخی از پدیده‌ها چنان بزرگ هستند که برای آزمودن آنها نیاز به امکانات بسیار بزرگ و گران‌قیمت است، شاید هم فرضیه‌ای که باید آزموده شود، شرایطی دور از دسترس داشته باشد، در اینجا باید مدلی کوچکتر از یا بزرگتر از پدیده و فرضیۀ واقعی را ساخت و آزمایش ها را روی آن نمونۀ کوچکتر (یا بزرگتر) از واقعیت انجام داد و نتیجه ها را در اندازۀ نمونه ها بررسی کرد.
دقت در مشاهده، تنها به معنی خوب دیدن نیست، اندازه گیری دقیق و مقایسۀ عددی پدیده ها می‌تواند دقتِ مشاهده و دقتِ مقایسه‌ها و نتیجه گیری‌ها را افزایش دهد.
نتیجۀ عددی آزمایش ها و پدیده‌هایی که هنگام آزمودنِ فرضیه روی می‌دهد باید ثبت شوند تا بر اثر گذشت زمان فراموش نشوند و برای دیگرانی که ممکن است در آینده بخواهند کار علمی انجام دهند، قابل استفاده باشد. همچنین امکان مقایسۀ نتیجۀ آزمایش ها وجود داشته باشد. باید توجه داشت که در علوم تجربی، یک پدیده را چندین بار آزمایش می کند تا از پیش آمدن خطاهای ناخواسته و بی دقتی ها جلوگیری کنند.
اگر نتیجۀ آزمایش‌های انجام شده، درست بودن فرضیۀ نخست را نشان دهد، فرضیه از نظر علمی محکم تر و قابل اطمینان تر می‌شود ، و می‌توان آن فرضیه را به عنوان یک نظریۀ علمی پذیرفت و به دیگران نیز اعلام کرد.
بهترین راه مطالعۀ درستی یا نادرستی پیش بینی، طراحی و انجام دادن آزمایش و بررسی نتایج آن است.
سؤال کردن و تلاش برای یافتن جواب، مهمترین فعالیت در یادگیری است.
تبدیل علم به عمل، فنّاوری نام دارد. به بیان دیگر، استفاده و به کارگیری علم، فنّاوری نامیده می‌شود. مثلاً : شناخت الکتریسیته و امواج رادیویی، قسمتی از علم است (علم فیزیک)؛ اما به کمک همین علم، رادیو ساخته شده است (فنّاوری).
با پیشرفت فنّاوری و صنعتی شدن، انسان‌ها با وارد کردن مواد مختلف و گوناگون به هوا و آب موجب آلودگی آنها می‌شوند؛ مانند :
گرچه علوم تجربی را به چهارشاخۀ فیزیک، شیمی، زیست شناسی و زمین شناسی تقسیم کرده اند، پژوهش ها نشان می‌دهد که موفقیت و پیشرفت سریع علم، نتیجۀ فعالیت مشترک همۀ دانشمندان و متخصصان با یکدیگر است.
