初三化学下学期化学探究方法初探.ppt
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1、科学探究方法简介,化学课外活动课 2004年10月,前 言,同学们在学习和生活中常常会遇到一些很有趣的现象和问题,不知道它们的起因,也不知道它们发生的规律和结果。 同学们可以对它们置之不理,也可以主动去询问老师、家长以获得现成的答案。 但同学们更应做的是自己设法去认识它们,通过查资料、做实验、搞调查等方式去找出问题的答案。 后一种对问题的处理方式就是探究式学习方式。 2,前 言,事实上,我们现在学习的所有化学知识都是科学家们通过探究得来的。 虽然同学们在学习中探究的问题往往是前人已研究过的,甚至有现成的结论,但这一过程与当时科学家面对未知现象所进行的探究在本质上没有什么区别。 同学们学会了对未
2、知问题进行探究的方法,养成了探究的习惯,就自然形成了适应未来社会发展的素质。 3,科学家的科学探究 4,进行观察,一位地质学家绘制华盛顿州的海岸矿产图时,惊讶地发现了一片死亡的树林。相当大一部分仍直在地上,但明显已死了好多年了。 在俄勒冈州和华盛顿州其他几处海岸边,他也找到了类似的直立着的死树林。他感到奇怪:“是什么导致了大面积树林死亡呢?” 6,表现出好奇,从已有知识背景中提炼出问题,他仔细地考虑自己所知道的有关地震、地壳板块边界及海岸线塌陷等方面的知识,以寻求可能的解释。 他提出了一串问题,“这些树是同时死亡的吗?”,“这与附近的火山活动或生物学上的某种枯萎病有关吗?”,“既然是发生在沿海
3、地带,是否与那咸咸的海水有关呢?” 7,使用技术和数学方法收集证据,为了解决第一个问题,地质学家使用了C-14放射性探测法测量这些树的最外层年轮形成的时间,发现它们都死于300年前。 至于树木死亡的原因,在绘图的过程中找不到这些地区广为存在火山沉积物的证据,更为重要的是这些树木没有被烧焦,仍直立着。经仔细检查也没有发现曾发生过虫害的迹象。 8,利用以前的研究,地质学家开始考虑,可能是海水毁灭了这些树木。他回想起,1964年发生了较大的潜没带地震,由于大部分处于太平洋下的一个地壳板块滑到了北美地壳板块的下面,而阿拉斯加州正位于北美地壳板块,结果其海岸大部分下沉到了海平面以下。地震造成海岸下沉,使
4、阿拉斯加州数平方公里海岸森林浸没在海水中,死掉了。 地质学家知道,在这两个州海岸地带也存在类似的潜没带,正是它促使喀斯喀特火山形成。他想知道,是否300年前发生了一次地震,使得这两个州的大部分海岸下陷,从而导致这些地方的树木被海水淹死呢? 9,提出可能的解释,为了验证这种解释,他又搜集了更多的数据。他仔细检查了这片地区的沉积物。在从死亡之树林流向内陆的河流的河床里,他找到了保存完好的沉积物区域,在这里的泥土下面发现了一层沙子它完全不像沙层上面和下面的那些土壤,那些土壤黑黑的,富含粘土。他纳闷, “这些沙子来自哪里呢?“ 地质学家知道,潜没带地震常会产生地震海啸,他想,这层沙可能是海啸期间冲刷过
5、来的海岸边的沙子。果真如此的话,这会是一次较大海岸地震的有力证据。沙层中发现的化石表明:这些沙来自于海洋,而不是从内陆冲刷出来的沙子。这有力地支持了地震海啸假说。 10,在证据的基础上发表自己的解释,在同行会读到的几种科学期刊上,地质学家发表了几篇文章,提出假说:他在海岸边发现了死亡的树林和沙层,这有力证明了这儿曾发生过几次较大地震,时间大约在300年前,刚好在欧洲殖民者到达该地区之前。 11,考虑新的解释,几年后,远在日本,一位地震学家刚好在研究历史上的潮汐强度记录。以证明一些遥远地方曾发生过的地震海啸。 他证实,1700年1月17日,在太平洋边缘某处,发生过一次较大地震,但这次地震的震源还
6、处在争议之中,历史记录排除了在太平洋周围众所周知的震源带发生很大地震的可能性。 得知地质学家在太平洋西北部的死亡森林的发现,那位日本地震学家提出:这次海啸起因于一次大潜没带地震,这个潜没带位于现在的俄勒冈州和华盛顿州下面。 12,添加解释,地质学家现在有了更多证据支持自己的解释,即那层沙子是一次伴随地震而来的海啸的结果。 进一步检查海岸沉积物,他又发现了一些更多的、更古老的死亡树林和沙层。 他现在认为:像他最初证明的那次地震一样,在过去千余年间,产生巨大海啸的地震多次发生,一直在反复撞击太平洋西北海岸,就象这些大地震也在撞击位于日本、菲律宾等海岸大部地区下面的其它潜没带一样。地震引起海岸下沉,
7、树木浸泡在海水中,于是死亡了。 13,解释作为政策咨询,科学研究有时能影响到公共政策,这位地质学家的发现也影响到了公共政策。 公共官员详细研究了他的调查结论,对地震有了更深的理解,在此基础上重新修订了这两个州的建筑法,把对新建筑物抗震力的设计要求提高了50%。 14,这个故事所带来的启示(1),这个故事展现了科学探究的几个重要特征,即科学家注意到一个现象后,产生好奇心,然后寻求答案。 无庸置疑,其它许多人也看到了这些死亡的树林,但是,他们或是对树木的死亡原因不感兴趣,或是无力寻求答案。 地质学家利用地质学知识和关于树木及其生活习性的知识,将死亡的树木与其它环境特点,僻如位于海岸,相互联系起来。
8、使这些问题引导他去调查研究。 15,这个故事所带来的启示(2),在研究中,他用C-14测量法测定树木死亡的年代,并搜集了他所能找到的有关这一地区地质方面的各种资料,在这些初步证据的基础上,他提出了对树木死因的解释,而且他收集了更多的证据来验证这一解释。然后,他发表文章,讨论他搜集来的证据与他提出的解释之间的关系。 后来,远在地球另一端的一位科学家看到了这些文章,因为科学家们使用的描述方法和测量方法是通用的,所以它能够将这位美国科学家的发现与自己的进行对比。日本科学家获得的独立证据1700年发生了海啸更进一步支持了这一假设,即那次发生的潜没带地震导致了沿太平洋西北海岸众多树木的死亡。 16,科学
9、课堂中的探究 17,表现好奇,从自己已有的知识出发提出问题(1),格瑞哈姆女士在某年级任教。秋天,学生们休假一天后返回学校,她班上有几个学生很兴奋,他们将老师拉到窗前,指着外面说:“操场上那几棵树怎么啦?我们发现它们有些变化。” 老师不明白学生的意思,于是说到:“告诉我你们的意思是什么。” 18,表现好奇,从自己已有的知识出发提出问题(2),学生们问到:“为什么这三棵树会有这么大的不同呢?它们过去看上去不都是一样的吗?”格瑞哈姆女士也无法回答他们。 学生们指着并排长着的三棵树,一棵叶子掉光了;中间那棵树叶子的颜色参差不齐,但主要是黄色;第三棵树叶茂密苍翠。 19,提出初步的解释或假说,与光照有
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