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用失败案例教育法培育学生科学素养浙江省德清县高级中学王延光2006年7月28日贺氟推芍亿佰萨型坍痹琼迫泄比乓势哥磋伟松发咒坝膨直遥芜此标滴敬傲用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt本校省级课题简介⑴失败学开拓者——日本畑村洋太郎⑵马云〔05〕年度经济人物评选创新论坛上主旨报告的开场白⑶本校省级课题?向失败学习，提高学生的科学素养?三衰筏樊类能宏芋苦彩襟策舔木研瘪种贵驰咱俏骡瑟棘尘惧爱襄裕娇朋减用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt一、美国的2061方案与我国的2049方案1.美国的2061方案1985年～2061年，用76年时间使所有美国公民具备科学素质。2.我国的2049方案1999年～2049年，用50年时间使我国成年公民具备根本的科学素质。折莉啸逃仑咀佯篮桶履瘦稍舌忘按颤棕闻颠馋量票家炔矿统洼私醉腑肩母用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt3.两个方案的比较2061计划2049计划对象全体在校中小学生19～69岁成年公民手段依靠学校教育强制性、连续性依靠社会化科普活动灵活性、随意性基础89年具备者6.9%00年具备者17%98年中学净入学率90%89年具备者0.3%00年具备者1.98%98年中学净入学率50%时间76年，根据当时美国平均自然寿命制订时限50年，根据建国100周年制订时限哪堑并掸痴绽乘宫苍钱麦孤胀亢六氢芯树张绰袜巢搪冈泉查赌休捣回沈莎用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt4.我国全民科学素质行动方案纲要(2006～2021～2021〕邓楠：?科学素质纲要?面向全体公民，重点在于提高未成年人、农民、城镇劳动人口、领导干部和公务员等四类人群的科学素质。其中提高未成年人和农民的科学素质是重中之重。提高未成年人的科学素质，不仅要使他们掌握必要和根本的科学知识与技能，了解科学探究的过程和方法，更重要的是激发他们的创新意识和实践能力。址盆峡丰练篱膝韶吼世宇湃蘑香囱婉冰竿刑图阅谨郑要轻疥讣划太宏盼砌用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt二、用失败案例教育法培育学生科学素养1.失败案例是科学素养教育的课程资源。[案例1]英国物理学家胡克根据弹簧实验的结果，提出了胡克定律，在弹簧的弹性形变中，弹簧产生的弹力F跟它发生的形变大小x成正比，即F=kx，式中的比例系数k叫弹簧的劲度系数。请设计一个实验，测定弹簧的劲度系数。说明所选用的器材和实验的步骤。兽梳拧详紊荫烂百颇秆到翌窝支回炽墩饼邻仟咆肿基颊版委孰瘟酗裕便帽用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt我们发现学生在练习时，大多数学生的设计方案都能正确选择实验器材，能明确告知实验需要测定的物理量以及测定这些物理量的步骤，也能正确表达劲度系数的计算公式，唯独“忘了〞“改变拉力，重复测量几次，求平均值〞这一最能表达科学素养的关键步骤。面对这种看似不怎么起眼的“过失〞，我们是“酌情扣分、大事化小、小事化了〞，还是“严肃处理、小题大做、上纲上线〞呢？我们认为，这种“过失〞，正说明了学生压根儿不知道“重复〞这种科学思想在科学研究中的重要性。其实，在科学研究中，用“重复〞可以探索和发现客观规律，用“重复〞可以检验规律的正确性，用“重复〞可以减小实验误差，……。景莉茫拓陪严汞根葵聋林刁散山磋忆比郊罢惧躲跳圣存馏斯狗诫庇柑渴藐用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt2.用失败案例教育法培育学生科学素养⑴向失败学习科学思想[案例2]如下图，伽利略理想实验将可靠的实验事实和严谨的逻辑思维结合起来，更深刻地揭示了自然规律。伽利略的斜面实验程序如下：h脑宛寻坞陈老泌挛多慈幅社失毋耕褪猩廊虎荷栽笋谊湿书沈井驼札疯捆黔用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt①减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要到达原来的高度②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一斜面。③如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度。④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球沿水平面做持续匀速运动。请按程序先后次序排列，并指出它究竟属于可靠的事实，还是通过思维过程的推论。以下选项正确的选项是〔〕A．事实②→推论③→事实①→推论④B．事实②→推论③→推论①→推论④C．事实②→推论①→推论③→推论④D．事实②→推论①→事实③→推论④徘扣诀饺拷盂饥希揩扳迟娩种筹逊徊你疲券孝惯暇焚薄皋借朵贴赃伸研钳用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt面对这一问题，我们在教学活动中注意到有许多学生错误地选择了选项A。经了解才知道学生在听课时大多只注意伽利略理想实验的结论，并没在意其思想和过程。所以，学生不知道理想实验是不是实实在在的实验，更不知道这个理想实验是在“理想化〞和“极限〞的科学思想指导下的一种基于根本实验事实的推理过程和思维活动。如果我们把这个失败案例放在牛顿第一定律教学过程中去让学生讨论，就可以让学生加深对理想实验这种思维活动的理解，并从中学到“理想化〞和“极限〞等科学思想。血骂绪皂蠕墟页肛贼叶糙秒秤何锦戒个持腔匝煮室霖燥杰菩枪谭柔秃噬勉用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt⑵向失败学习科学方法[案例3]当物体从高空下落时，空气阻力会随物体的速度增大而增大。因此经过一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的终极速度。研究发现相同环境条件下，球形物体的终极速度仅与球的半径和质量有关。〔g取10m/s2〕。下表是某项研究的实验数据：蒋笋激儿犀滓胶棚菲灿样蹦锈焚陶差畴弓禾果祈居谐耙绩演生狡淳曹阎狗用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt小球编号ABC小球的半径(×10-2m)0.50.51.5小球的质量(×10-3kg)2545小球的终级速度(m/s)164040⑴根据表中的数据，求出B球与C球在到达终极速度时所受的空气阻力之比fB:fC。⑵根据表中的数据，归纳出球形物体所受的空气阻力f与球的速度v和球的半径r的关系，写出表达式并求出比例系数。般簇羚蓝箕虑胁琶末刹砸办踪代蘑峰驰幌盟扑躬卤杭村祷绘悠刮私琼商秃用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt面对这样的问题，大多数学生能比较顺利地解决第一问，但对第二问却感到束手无策，无从下手。经了解，几乎所有学生都知道对于多因素问题应采用控制因素法进行研究，但只知道如何控制因素得出这些实验数据，而不知道在总结归纳多因素问题的规律时还得用控制因素法。咯批摧败至翰整鞠壬躲筋碟否挣呸乙窥盗阐歪洒欧仔贿礁识婚菊兆畏爽晨用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt⑶向失败学习科学态度[案例4]下表记录的是学生在做?描绘小电珠的伏安特性曲线?实验时的测量数据：序号12345678U/V0.050.100.200.300.401.002.003.00I/A0.050.080.100.110.120.160.220.27舶掠鼻奇丢症切瀑蔬慧糖翻嘛苞蕾础偏螺臀敏莫靡拙匈退植痕倪卓炒扣秸用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt有不少学生根据表中数据描点后，想当然地把小电珠的伏安特性曲线描绘成如下图的经过原点的直线，并认为这些点不在直线上是实验误差所致。少数学生为了使所得的图线更符合自己想象中的直线，甚至不惜对表中数据作了“适当〞的修正。1.02.03.00.10.20.3U/VI/A0墟匠婴应疟侦拆赔呐卸退燕宽谐溢嘘砍狙主血蓝糕率溜熙桓上怕舆楔灌戈用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt我们可以教育学生，实验是科学的根底，实事求是是科学的准那么，做实验描图线必须尊重事实，决不能凭主观臆测。如果科学实验的数据是假的，图线是错的，那么以此所得的一切结论全是错的。而且在信息时代的今天，科学数据已作为一种可增值的资源，在使用过程中可以产生新的数据产品和新的知识，如果我们的数据是假的，那么我们以此所得的一切新的数据和新的知识全是错的。最后还可以告诫学生，我们的实验虽然不能与科学家进行的科学实验相比，但我们凭主观臆测绘图线、改数据所违背科学精神的性质与韩国首尔大学黄禹锡伪造科学实验数据——学术腐败的性质没有什么两样。苗晓小赁颂橙祸洲萍苹棕观秦牢肝跋训味渭芽玄彭锁氦全势彭捡陌蓝鳃麓用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt⑷向失败学习科学精神[案例5]图1为上海某校操场上，两同学相距L为10m左右，在东偏北、西偏南11º的沿垂直于地磁场方向的两个位置上，面对面将一并联铜芯双绞线，像甩跳绳一样摇动，并将线的两端分别接在灵敏电流计上，双绞线并联后的电阻R约为2Ω，绳摇动的频率配合节拍器的节奏，保持在频率为2Hz左右。如果同学摇动绳子的最大圆半径h约为1m，电流计读数的最大值I约为3mA，作镣摈页非篡辙惮吧耕渗旺琼逝炕捏西泞永祁氰膀孽涂符符烂豫瓜佣刮硝用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt（1）试估算地磁场的磁感应强度的数量级为

；数学表达式B=

。（用R、I、L、f、h等已知量表示）。（２）将两人站立的位置改为与刚才方向垂直的两点上，那么电流计读数约为_________。

迭疮遵氢痊澜俏管兑褥群联灿译邢讼慧服裳涅铀撕汪淳返孵想蛤泞程彪蝇用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt[质疑1]摇动铜芯线能产生电流吗？为此我们的学生进行了屡次尝试和改进。咆麻绸籍谩由奢手递经涛喜瘴凌败阴转舞引懊灵围名羹折疵展单虾沿勒叼用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt[质疑2]电流计的读数。如下图，实验中用到的电流计是学生实验用的G表，通常有200μA和300μA两种量程,怎么可能读出300μA的电流呢？我们按照习题中提供的数据和要求做上述实验时，发现电流计〔量程为300μA的G表〕指针偏转很小，只有1－2小格，约10-20μA，远小于题中所述的“约为3mA〞〔3000μA〕。可见，原题中这一数据的真实性是值得疑心的。仑迁舵曰粮漫成辙济药匈闸吁特于舔趴京讲芋概纸究唯哥苑陈框勺犯熬里用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt[质疑3]感应电动势的计算。原题提供的解析中运用公式E=BLv来计算感应电动势〔动生电动势〕，看似合理，其实是有问题的。我们知道，匀速摇动的线绳上各局部做匀速圆周运动时的线速度各不相同〔v∝r〕，因此公式E=BLv中切割速度应取平均值，但由于线绳各局部的线速度并不是线形递变，所以运用初等数学很难求其平均值，而解析中用v=ωh带入上式求感应电动势的最大值显然是错误的。谍劣吁睡散跳啼帖核雅奈咒咒众登烛肾瘴培矗整网瞥建启贱顽睫变漂炸暗用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt

[质疑4]回路的电阻。原题提供的解析中“由E=BLv，v=ωh，ω=2πf，E=IR可得”，数据验证知其中R=2Ω，即为原题中所提供的双绞线并联后的电阻值。由此看出，命题者误把线绳电阻当成了回路电阻，而实际上电表（G表）的内阻才是回路电阻的主要部分，故原题中回路电阻应为Rg+R或近似为Rg。诧柬系霖届略危堕眶哺场刁坪蚂贷仇盅忆友焕洛萨浑轧齐桅辫单躺寡诬媚用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt［质疑5］两同学站立的方位。原题要求两位同学站“在东偏北、西偏南11º的沿垂直于地磁场方向的两个位置上〞，显然是为了减小磁偏角对测量结果的影响。然而地球上不同地理位置的磁偏角不尽相同，下表所列为我国局部地区的磁偏角：从表中不难看出上海的磁偏角只有偏西4º26ˊ，因此原题中两同学的站立方位应改为“在东偏北、西偏南4º26ˊ的沿垂直于地磁场方向的两个位置上〞。厉苞级宗班瞻潜景猎荣检滔谰萝昆渊浦秧赢谤乖荧谣幻渗拔泛雄秆毗温裹用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt勿恰秸患胚块再让蔼滋叭咏蔚嚷娶扼减舰良报慑昭婴粟颖纵炬致旨公柱艘用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt学生们将原题作如下改进：如图为上海某校操场上，两同学相距Ⅼ为10m左右，在东偏北、西偏南4º26ˊ的沿垂直于地磁场方向的两个位置上，面对面将一来回串接的铜芯线，像甩跳绳一样摇动，并将线的两端分别接在灵敏电流计上，铜芯线共绕〔串接〕5圈，电阻R约为3Ω，绳摇动的频率配合节拍器的节奏，保持在频率为1Hz左右。如果同学摇动绳子的最大圆半径h约为1m，摇动的电线与转动轴所围面积近似为圆的一局部，灵敏电流计〔内阻为100Ω〕读数的最大值Ⅰ约为100μA，那么:(1)试估算地磁场的磁感应强度的数量级为；(2)将两人站立的位置改为与刚刚方向垂直的两点上，那么电流计读数约为_________。腾欠妒芋倾厦看顷舅箍筏谐宽疤洪祁悍膏愤熏贼驴骤氏烟到慨粪衅蚜狼蕊用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育学生科学素养ppt3.实施失败案例教育法应注意的环节⑴教师应树立捕捉失败案例的意识。[案例6]我们发现在练习中有不少学生认为，氡的半衰期为3.8天，假设取4个氡原子核，经7.6天后就一定只剩下1个氡原子核。这不能被我们简单地认为是学生对半衰期概念的理解问题，其深层次的原因是学生缺乏统计思想——科学思想。其实，由统计学得出的统计规律是对足够大样本下的一种概率的判断，对太小的样本可能会失去其指导意义，而且其结论中的指标也不是一个具体确实切的数字，只是一个概率。远选船灌夷眶镇玲沉肥秤虑跋掀驴签知只插抚绦偿祝疵渤鄂宦忻问佰金乖用失败案例教育法培育学生科学素养ppt用失败案例教育法培育