中国古代科学家方法与探究建模PPT演示课件

,中国古代科学家方法与探究建模,1,探究建模的必要性,三维目标,过程与方法目标,课标模式,问题猜想实验检验结论,单一模式,多种模式,探究建模,探究教学,探究模式,新课改教学,科学素养,2,怎样进行探究建模？,探究建模的方法,归纳法：,演绎法：,教学经验归纳模式,理论、方法演绎模式,古代科学家方法,方法1,方法2,方法3,方法n,探究模式1,探究模式2,探究模式3,探究模式n,探究模式群,3,用中国古代科学家方法建构探究模式,1.京房：缺点类比探究模式,3.张志和：直观外推探究模式,2.荀勖：问题转换实验排除探究模式,4.沈括：多种假设实验排除探究模式,5.苏颂：模型模拟实验探究模式,7.赵友钦：假说模拟实验探究模式,6.赵友钦：对比实验探究模式,4,京房：缺点类比探究模式,中国古代科学家方法在探究中的应用之一,5,京房（前77-前37）西汉科学家,从黄帝到汉元帝，流行的乐律只有十二律。但三分损益法黄钟不能回归到律。京房从周易由八卦推演至六十四卦受到启发，八卦只能粗略说明世界，而六十四卦却能相当精确地解释更多的事物。由此想到，是否由于十二律太少不能反映宇宙法则？如果扩展到更多的律，可能就会解决上述问题。由此，他继续推演下去，提出了六十律理论。,理论缺点类比改进新理论,6,缺点类比探究模式,旧理论,缺点,问题,类比,改进,新理论,现有的理论（方法）,不完善之处,如何改进？,类比联想启发找改进思路,按思路进行改进,形成新理论,7,缺点类比探究模式案例,旧理论,缺点,问题,类比,改进,新理论,长度改变电阻,需要导线太长,如何“变短”？,联想手风琴找改进思路：缠绕,按缠绕进行改进,形成新结构,滑动变阻器,8,荀勖：问题转换实验排除探究模式,中国古代科学家方法在探究中的应用之二,9,荀勖（？-289）西晋科学家,受晋武帝指派，荀勖开始了考订音律的工作。他想:要考订音律，就要制作新的律尺。而要制作新律尺，就要有标准音高。而要找到标准音高，就要找到能够发出标准音高的乐器。上哪里去找这个乐器呢？荀勖想起曾经在路上遇到一个牛车，牛所配的铃铛恰能发出合乎标准的音高。于是，他下令把能找到的牛铃铛都送上来，终于找到能发出标准音高的那只。由此，他有了标准音高，制作了新律尺，从而考订了音律。,问题1问题n设计方案实验排除解决n解决1,10,问题转换实验排除探究模式,问题1,问题2,问题n,设计方案,实验排除,解决问题,研究课题（困难）,转换为另一个问题,转换为可以研究的问题,尽可能考虑多种方案,通过实验排除错误方案,解决问题n，从而解决问题1,11,问题转换实验排除探究模式案例,问题1,问题2,问题3,设计方案,实验排除,解决问题,磁如何生电？,磁铁、导线、电流表如何生电？,磁铁、闭合电路，如何让电流表动?,相对静止：不同位置,通过实验排除相对静止、相对运动中的不切割情况,解决问题3，从而解决问题1,电磁感应,相对运动：不同方向,12,张志和：直观外推探究模式,中国古代科学家方法在探究中的应用之三,13,张志和（730-810）唐朝科学家,雨后空中出现的彩虹，对古人来说是一种十分困惑的现象。彩虹究竟是什么？是否是一种神奇的动物？唐代张志和曾经做过这样的实验：背向太阳喷洒小水珠，可以看到类似虹霓情景。由此，推测出空中的彩虹也是由于阳光通过空中的水滴形成的。虽然还没有真正解释彩虹的成因，但在一千多年以前，能有这样的认识是很了不起的。可见，这是一种“类比法”。,问题直观外推假说,14,直观外推探究模式,将研究对象比作熟悉的事物，找到熟悉事物的某些性质,将熟悉事物的性质对应到研究对象上,认为研究对象可能有相似的性质,实验检验假说，得出结论,提出研究问题,问题,直观,外推,假说,检验,15,直观外推探究模式案例,问题,直观,外推,假说,实验检验,磁极间作用？,将N看作+、S看作-，想到+-作用,将+-作用推广到NS,NS间相吸、相斥作用,实验检验假说正确性，得出结论,磁极间作用,16,沈括：多种假设实验排除探究模式,中国古代科学家方法在探究中的应用之四,17,沈括（1031-1095）北宋科学家,在磁学方面，沈括具体实验了指南针的四种装置方法。梦溪笔谈卷24“指南针”条中记载了这些方法：把磁针搁在指甲上；把磁针搁在碗沿上；以针横贯灯心草浮于水面之上；用独根茧丝将蜡少许粘着于针腰，在无风处悬挂起来。通过实验，沈括发现四种方法中只有“缕悬法”才能使指南针真正“指南”。,问题多种设想实验排除结论,18,多种假设实验排除探究模式,问题,多种假设,实验,排除,结论,提出研究问题,提出多种假设,对多种假设进行一一实验,排除错误假设，保留正确的,由正确假设得出结论,19,多种假设实验排除探究模式案例,问题,多种假设,实验,排除,结论,单摆周期因素？,m、l,控制变量，分别实验,排除m、,得出结论:T与l有关,单摆周期,20,苏颂：模型模拟实验探究模式,中国古代科学家方法在探究中的应用之五,21,苏颂（1020-1101）北宋科学家,水运仪象台是集中国古代浑象与浑仪制造技术于一体的宏大工程。为了保证“水运仪象”的准确性与可靠性，苏颂更不止一次地将其设计制造的仪象做成模型，进行可控性的模拟实验。不断改进与完善，最终获得比较满意的结果。再做成实物。,问题模型模拟实验结论,22,模型模拟实验探究模式,问题,困难,模型,模拟实验,结论,提出研究问题,直接研究有难度（体积、费用等）,制作模型,运用模型进行研究,由对模型的研究得出结论,23,模型模拟实验探究模式案例,问题,困难,模型,模拟实验,结论,潜水艇如何工作？,无法直接研究潜水艇实物,用瓶子、水管等制作模型,运用模型进行上浮、悬浮、下潜的研究,靠水舱进、排水改变重力,潜水艇原理,24,赵友钦：对比实验探究模式,中国古代科学家方法在探究中的应用之六,25,赵友钦（13-14世纪）宋末元初科学家,革象新书中记载了赵友钦做过的一个规模空前的光学实验:,问题对比装置对比实验结论,对比实验:改变孔径、光源形状、像距、物距结论:直线传播，小孔成倒像，照度与光源强度、像距关系等,26,对比实验探究模式,问题,对比装置,对比实验,对比分析,结论,提出研究问题,设计对比实验装置、器材,进行对比实验,对比分析实验现象、数据,通过对比得出结论,27,对比实验探究模式案例,问题,对比装置,对比实验,对比分析,结论,螺线管强弱因素？,大小匝数、大小电流、有无铁芯,进行3组对比实验,对比分析每组实验现象、数据,结论:与匝数、电流、铁芯有关,螺线管磁性强弱,28,赵友钦：假说模拟实验探究模式,中国古代科学家方法在探究中的应用之七,29,赵友钦（13-14世纪）宋末元初科学家,为何有月相变化？赵友钦认为这是由于“月体半明”造成的。他将一个黑漆球挂在屋檐下，黑漆球总是半个球亮半个球暗，好比月球反射太阳光。人们从不同位置去看黑球，看到黑球反光部分的形状并不一样，犹如月牙形、半月形等。通过这个模拟实验，赵友钦形象地解释了月亮的盈亏现象。,问题猜想模拟实验结论,30,假说模拟实验探究模式,问题,假说,模拟实验,相符,结论,由实际现象提出研究问题,提出猜想假说,运用模型进行模拟实验,使模拟实验现象与实际现象一致,证实假说正确,现象,实际现象,31,假说模拟实验探究模式案例,问题,假说,模拟实验,相符,结论,为什么会发生？,流速大，压强小，吸入,用嘴吹纸张，进行模拟实验,吹纸现象与站台现象一致,证实流体和流速的关系,现象,站台事故,流体压强与流速,32