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中国古代科学家方法与探究建模第1页探究建模必要性三维目标过程与方法目标科学知识科学技能科学态度课标模式问题—猜测—试验检验—结论单一模式各种模式探究建模探究教学探究模式新课改教学科学素养第2页怎样进行探究建模？探究建模方法归纳法：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…………探究模式群第3页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——试验排除探究模式4.沈括：各种假设——试验排除探究模式5.苏颂：模型——模拟试验探究模式7.赵友钦：假说——模拟试验探究模式6.赵友钦：对比——试验探究模式第4页京房：缺点——类比探究模式中国古代科学家方法在探究中应用之一第5页京房（前77-前37）西汉科学家

从黄帝到汉元帝，流行乐律只有十二律。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准确地解释更多事物。由此想到，是否因为十二律太少不能反应宇宙法则？假如扩展到更多律，可能就会处理上述问题。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——新理论第6页缺点——类比探究模式旧理论缺点问题类比改进新理论现有理论（方法）不完善之处怎样改进？类比联想启发找改进思绪按思绪进行改进形成新理论第7页缺点——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怎样“变短”？联想手风琴找改进思绪：缠绕按缠绕进行改进形成新结构——滑动变阻器第8页荀勖：问题转换——试验排除探究模式中国古代科学家方法在探究中应用之二第9页荀勖（？-289）西晋科学家

受晋武帝指派，荀勖开始了考订音律工作。他想:要考订音律，就要制作新律尺。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乐器。上哪里去找这个乐器呢？荀勖想起曾经在路上碰到一个牛车，牛所配铃铛恰能发出合乎标准音高。于是，他下令把能找到牛铃铛都送上来，终于找到能发出标准音高那只。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——试验排除——处理n——……处理1第10页问题转换——试验排除探究模式问题1问题2问题n设计方案试验排除处理问题研究课题（困难）转换为另一个问题转换为能够研究问题尽可能考虑各种方案经过试验排除错误方案处理问题n，从而处理问题1第11页问题转换——试验排除探究模式案例问题1问题2问题3设计方案试验排除处理问题磁怎样生电？磁铁、导线、电流表怎样生电？磁铁、闭合电路，怎样让电流表动?相对静止：不一样位置经过试验排除相对静止、相对运动中不切割情况处理问题3，从而处理问题1——电磁感应相对运动：不一样方向第12页张志和：直观——外推探究模式中国古代科学家方法在探究中应用之三第13页张志和（730-810）唐朝科学家

雨后空中出现彩虹，对古人来说是一个十分迷惑现象。彩虹终究是什么？是否是一个神奇动物？唐代张志和曾经做过这么试验：背向太阳喷洒小水珠，能够看到类似虹霓情景。由此，推测出空中彩虹也是因为阳光经过空中水滴形成。即使还没有真正解释彩虹成因，但在一千多年以前，能有这么认识是很了不起。可见，这是一个“类比法”。问题——直观——外推——假说第14页直观——外推探究模式将研究对象比作熟悉事物，找到熟悉事物一些性质将熟悉事物性质对应到研究对象上认为研究对象可能有相同性质试验检验假说，得出结论提出研究问题问题直观外推假说检验第15页直观——外推探究模式案例问题直观外推假说试验检验磁极间作用？将N看作+、S看作-，想到+-作用将+-作用推广到NSNS间相吸、相斥作用试验检验假说正确性，得出结论——磁极间作用第16页沈括：各种假设——试验排除探究模式中国古代科学家方法在探究中应用之四第17页沈括（1031-1095）北宋科学家在磁学方面，沈括详细试验了指南针四种装置方法。《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。经过试验，沈括发觉四种方法中只有“缕悬法”才能使指南针真正“指南”。问题——各种构想——试验——排除——结论第18页各种假设——试验排除探究模式问题各种假设试验排除结论提出研究问题提出各种假设对各种假设进行一一试验排除错误假设，保留正确由正确假设得出结论第19页各种假设——试验排除探究模式案例问题各种假设试验排除结论单摆周期原因？m、θ、

l

控制变量，分别试验排除m、θ得出结论:T与l

相关——单摆周期第20页苏颂：模型——模拟试验探究模式中国古代科学家方法在探究中应用之五第21页苏颂（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宏大工程。为了确保“水运仪象”准确性与可靠性，苏颂更不止一次地将其设计制造仪象做成模型，进行可控性模拟试验。不停改进与完善，最终取得比较满意结果。再做成实物。问题——模型——模拟试验——结论第22页模型——模拟试验探究模式问题困难模型模拟试验结论提出研究问题直接研究有难度（体积、费用等）制作模型利用模型进行研究由对模型研究得出结论第23页模型——模拟试验探究模式案例问题困难模型模拟试验结论潜水艇怎样工作？无法直接研究潜水艇实物用瓶子、水管等制作模型利用模型进行上浮、悬浮、下潜研究靠水舱进、排水改变重力——潜水艇原理第24页赵友钦：对比——试验探究模式中国古代科学家方法在探究中应用之六第25页赵友钦（13-14世纪）宋末元初科学家

《革象新书》中记载了赵友钦做过一个规模空前光学试验:问题——对比装置——对比试验——结论光屏井口面光源左右对比试验:改变孔径、光源形状、像距、物距结论:直线传输，小孔成倒像，照度与光源强度、像距关系等第26页对比——试验探究模式问题对比装置对比试验对比分析结论提出研究问题设计对比试验装置、器材进行对比试验对比分析试验现象、数据经过对比得出结论第27页对比——试验探究模式案例问题对比装置对比试验对比分析结论螺线管强弱原因？大小匝数、大小电流、有没有铁芯进行3组对比试验对比分析每组试验现象、数据结论:与匝数、电流、铁芯相关——螺线管磁性强弱第28页赵友钦：假说——模拟试验探究模式中国古代科学家方法在探究中应用之七第29页赵友钦（13-14世纪）宋末元初科学家

为何有月相改变？赵友钦认为这是因为“月体半明”造成。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。人们从不一样位置去看黑球，看到黑球反光部分形状并不一样，如同月牙形、半月形等。经过这个模拟试验，赵友钦形象地解释了月亮盈亏现象。问题——猜测——模拟试验——结论第30页假说——模拟试验探究模式问题假说模拟试验相符结论由实际现象提出研究问题提出猜测假说利用模型进行模拟试验使模拟试验现象与实际现象一致证实假说正确现象实际现象第31页假说——模拟试验探究模式案例问题假说模拟试验相符结论为何会发生？流速大，压强小，吸入用嘴吹纸张，进行模拟试验吹纸现象与站台现象一致证实流体和流速关系现象站台事故——流体压强与流