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教師參巧資料第三課 假設驗證學習目標 學生將：l 明白如何驗證一個假設；l 能夠按現有資料/數據評鑑一個假設。學習重點一個科學假設是否真確是難以證明的，但我們可以比較同一件事情不同解釋之中的假設。判斷一個假設的可靠性時可使用的標準包括： 關聯性 驗證性及否證性 與既知的科學概念/規律/原理的相容性 預測能力強 簡明度 (奧卡姆剃刀原理)活動1第一部份：西梅爾威斯醫生發現產褥熱1840年代，西梅爾威斯醫生於一所意大利醫院工作。他和同事留意到很多孕婦都在他們負責的產房(一)臨盆不久後死亡，於是稱這個現象為產褥熱(childbed fever)。據他觀察，產房(一)的死亡率連續三年比只有助產系學生負責的產房(二)高 (西梅爾威斯醫生和同事都在產房(一)工作)。以下是該院產房(一)和產房(二) 的孕婦死亡率：年份孕婦臨盆後的死亡率產房(一)產房(一)18448.2%2.3%18456.8%2.0%184611.4%2.7%(參考資料：Carl G. Hempel (1966)以下有幾個解釋觀察所得的假設。 學生分4至5人一組。 每一組要討論不同假設的可能性。 以腦圖把討論結果寫出來。 完成腦圖後，可向老師索取更多關於其他假設的資料。假設1：大氣變化假設產房(一)的產褥熱死亡率較高是大氣變化所致。任務1(a.) 你同意假設前需要知道其他資料嗎？ 試以腦圖輔助，寫下討論結果。任務2 (完成任務1後，老師會給你更多資料。) (補充資料：當時附近的醫院並沒有產褥熱個案。)(a) 這個假設可以用來解釋西梅爾威斯醫生的發現嗎？(b) 試詳細解釋。假設2：擁擠假設產房(一)的產褥熱死亡率較高是因為太擁擠。任務1(a). 你同意或不同意以上的假設前還需要知道其他資料嗎？ 試以腦圖輔助，寫下討論結果。任務2 (完成任務 1後，老師會給你更多資料)(補充資料：事實上，產房(二)比產房(一)更擁擠，因為孕婦不想使用死亡率高的產房(一)。)(a). 這個假設可以用來解釋西梅爾威斯醫生的發現嗎？(b). 試詳細解釋。假設3：檢查工作粗魯假設產房(一)的產褥熱死亡率較高是醫科生在孕婦臨盆期間的檢查太粗魯所致。 任務 1：(b). 你同意假設前需要知道其他資料嗎？ 試以腦圖輔助，寫下討論結果。任務 2 (完成任務 1後，老師會給你更多資料) 補充資料：(i) 醫科生為孕婦檢查時的動作通常比為她們接生時較溫柔。(ii) 當醫科生的人數減半，產房(一)孕婦因為產褥熱而死亡的比率最初有下降趨勢，其後逐漸上升至原來一樣。(a). 這個假設可以用來解釋西梅爾威斯醫生的發現嗎？(b). 試詳細解釋假設 4：臨盆姿勢假設產房(一)的產褥熱死亡率較高是孕婦臨盆時的仰臥姿勢(平躺在床上，臉朝上)所致。 任務 1：(a). 你同意假設前需要知道其他資料嗎？ 試以腦圖輔助，寫下討論結果。任務 2 (完成任務 1後，老師會給你更多資料) 補充資料：即使孕婦臨盆時打側身體，產房(一)的產褥熱死亡率仍然高企。(b). 這個假設可以用來解釋西梅爾威斯醫生的發現嗎？(c). 試詳細解釋第二部份：西梅爾威斯醫生發現產褥熱西梅爾威斯醫生的同事Kolletschka教授解剖時意外被解剖刀割傷手指。雖然醫生為孕婦接生時發生小意外十分常見，但是Kolletschka教授最後卻因出現類似產褥熱的病徵而死亡。小組討論(a) 若你是西梅爾威斯醫生，你會有何想法？(該次意外和Kolletschka教授的死有因果關係嗎？)(b) 試提出一個假設去解釋他的死因。(c) 你需要什麼論據去支持(b)的假設？第三部份：西梅爾威斯醫生發現產褥熱西梅爾威斯醫生認為屍體裡的物質走進了Kolletschka教授的血液裡，令他染上產褥熱。屍體物質解剖刀 Kolletschka教授的血液 產褥熱死亡(屍體內)驗證假設：後來西梅爾威斯醫生在產房(一)嚴厲執行一項新政策 為孕婦接生前，必須用漂白水洗手。1948年，孕婦的死亡率從18.3% 降至1.3%，比產房(二)的(1.33%)還要低，這種屍體物質就是細菌。 活動2：(參考資料：Learning from TIMSS (2006)步驟：(a). 點燃不同長度的蠟燭(長，中，短)。(b). 若我們用一個鐘形玻璃罩罩著三支蠟燭，試預測蠟燭熄滅的次序。(c). 用一個鐘形玻璃罩罩著三支蠟燭。 (d). 觀察並把結果寫下來。註：最長的一支會先熄滅，接著是中等長度的，最後是最短的一支。由於蠟燭燃燒時會產生二氧化碳，二氧化碳被火加熱時會因為密度較低而上升。當大量二氧化碳積聚在鐘形玻璃罩的頂層，最長一支蠟燭的火便會先熄滅。(e). 提出一個假設去解釋以上觀察所得，並寫下你驗證這個假設的步驟。再做實驗，看你的假設是否正確。若假設錯誤，你便要想出一個新的假設，然後再驗證。活動3試寫下驗證一個假設的邏輯(家課)。建議答案：驗證假設先想出一個科學假設的條件，以實驗或觀察來驗證它，作為驗證這個科學假設的方法。 第1型假設假設H是假設，I是暗示。1. 如果 H是對的，I便會發生。 (如果 H是對的，便會有I)2. 觀察不到I， (不是I )3. 所以 H是錯的。 (所以H不成立)第1型假設的觀察所得和實驗結果駁倒假設。演繹法在科學推理上被廣泛使用。第1型假設解說假設：病毒X透過空氣傳播感染人類 暗示：人們交談便會染上病毒結果 / 觀察：我們發現人們交談後沒有染上病毒X。第2型假設1. 如果 H是對的，I便會發生。 (如果 H是對的，便會有I)2. 觀察到I， (有I )3. 所以 H是對的。 (所以H便成立)第2型的推理模式肯定後面的暗示，而第2型假設中的觀察所得和實驗結果則肯定了假設 H。然而這一種假設的論點並非一定有效。第2型假設解說假設：狗在街上撒尿，街便會濕。觀察：街道是濕的。結論：所以曾有狗撒尿。以上的論點未能確切證明曾有狗撒尿。有可能是狗撒尿，也有可能是頑童所為。 科學家經常提出假設