初三化学下学期化学探究方法初探.ppt
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1、科学探究方法简介科学探究方法简介 化学课外活动课化学课外活动课 2004年年10月月前前言言同同学学们们在在学学习习和和生生活活中中常常常常会会遇遇到到一一些些很很有有趣趣的的现现象象和和问问题题,不不知知道道它它们们的的起起因因,也也不不知知道道它们发生的规律和结果。它们发生的规律和结果。同同学学们们可可以以对对它它们们置置之之不不理理,也也可可以以主主动动去去询询问老师、家长以获得现成的答案。问老师、家长以获得现成的答案。但但同同学学们们更更应应做做的的是是自自己己设设法法去去认认识识它它们们,通通过过查查资资料料、做做实实验验、搞搞调调查查等等方方式式去去找找出出问问题题的答案。的答案。
2、后一种对问题的处理方式就是探究式学习方式。后一种对问题的处理方式就是探究式学习方式。2 前前言言事事实实上上,我我们们现现在在学学习习的的所所有有化化学学知知识识都都是是科科学家们通过探究得来的。学家们通过探究得来的。虽虽然然同同学学们们在在学学习习中中探探究究的的问问题题往往往往是是前前人人已已研研究究过过的的,甚甚至至有有现现成成的的结结论论,但但这这一一过过程程与与当当时时科科学学家家面面对对未未知知现现象象所所进进行行的的探探究究在在本本质质上没有什么区别。上没有什么区别。同同学学们们学学会会了了对对未未知知问问题题进进行行探探究究的的方方法法,养养成成了了探探究究的的习习惯惯,就就自
3、自然然形形成成了了适适应应未未来来社社会会发展的素质。发展的素质。3科学家的科学探究科学家的科学探究4 进行观察进行观察 一一位位地地质质学学家家绘绘制制华华盛盛顿顿州州的的海海岸岸矿矿产产图图时时,惊惊讶讶地地发发现现了了一一片片死死亡亡的的树树林林。相相当当大大一一部部分分仍仍直直在在地地上上,但明显已死了好多年了。但明显已死了好多年了。在在俄俄勒勒冈冈州州和和华华盛盛顿顿州州其其他他几几处处海海岸岸边边,他他也也找找到到了了类类似似的的直直立立着着的的死死树树林林。他他感感到到奇奇怪怪:“是是什什么么导导致致了了大大面面积积树树林林死死亡亡呢呢?”6表现出好奇,从已有知识背景表现出好奇,
4、从已有知识背景中提炼出问题中提炼出问题 他他仔仔细细地地考考虑虑自自己己所所知知道道的的有有关关地地震震、地地壳壳板板块块边边界界及及海海岸岸线线塌塌陷陷等等方方面面的的知知识,以寻求可能的解释。识,以寻求可能的解释。他他提提出出了了一一串串问问题题,“这这些些树树是是同同时时死死亡亡的的吗吗?”,“这这与与附附近近的的火火山山活活动动或或生生物物学学上上的的某某种种枯枯萎萎病病有有关关吗吗?”,“既既然然是是发发生生在在沿沿海海地地带带,是是否否与与那那咸咸咸咸的的海海水水有有关关呢呢?”7使用技术和数学方法收集证据使用技术和数学方法收集证据 为了解决第一个问题,地质学家使用了为了解决第一个
5、问题,地质学家使用了C-14放放射性探测法测量这些树的最外层年轮形成的时射性探测法测量这些树的最外层年轮形成的时间,发现它们都死于间,发现它们都死于300年前。年前。至于树木死亡的原因,在绘图的过程中找不到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。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。地质学家开始考虑,可能是海水毁灭了这些树木。他
6、回想起,他回想起,1964年发生了较大的潜没带地震,由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。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,使阿拉斯加州数平方公里海地震造成海岸下沉,使阿拉斯加州数平方公里海岸森林浸没在海水中,死掉了。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。
7、他想的潜没带,正是它促使喀斯喀特火山形成。他想知道,是否知道,是否300年前发生了一次地震,使得这两个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被海水淹死呢?9提出可能的解释提出可能的解释 为为了了验验证证这这种种解解释释,他他又又搜搜集集了了更更多多的的数数据据。他他仔仔细细检检查查了了这这片片地地区区的的沉沉积积物物。在在从从死死亡亡之之树树林林流流向向内内陆陆的的河河流流的的河河床床里里,他他找找到到了了保保存存完完好好的的沉沉积积物物区区域域,在在这这里里的的泥泥土土下下面面发发现现了了一一层层沙沙子子
8、它它完完全全不不像像沙沙层层上上面面和和下下面面的的那那些些土土壤壤,那那些些土土壤壤黑黑黑黑的的,富含粘土。他纳闷,富含粘土。他纳闷,这些沙子来自哪里呢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来的海岸边的沙想,这层沙可能是海啸期间冲刷过来的海岸边的沙子。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。这有力地支持洋,而不是从内陆冲刷出来的沙子
9、。这有力地支持了地震海啸假说。了地震海啸假说。1010 在证据的基础上发表自己的解释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,时间大约在过几次较大地震,时间大约在300年前,刚好年前,刚好在欧洲殖民者到达该地区之前在欧洲殖民者到达该地区之前。11考虑新的解释考虑新的解释 几几年年后后,远远在在日日本本,一一位位地地震震学学家家刚刚好好在在研研究究历历史史
10、上上的的潮潮汐汐强强度度记记录录。以以证证明明一一些些遥遥远远地地方方曾发生过的地震海啸。曾发生过的地震海啸。他他证证实实,1700年年1月月17日日,在在太太平平洋洋边边缘缘某某处处,发发生生过过一一次次较较大大地地震震,但但这这次次地地震震的的震震源源还还处处在在争争议议之之中中,历历史史记记录录排排除除了了在在太太平平洋洋周周围围众众所周知的震源带发生很大地震的可能性。所周知的震源带发生很大地震的可能性。得得知知地地质质学学家家在在太太平平洋洋西西北北部部的的死死亡亡森森林林的的发发现现,那那位位日日本本地地震震学学家家提提出出:这这次次海海啸啸起起因因于于一一次次大大潜潜没没带带地地震
11、震,这这个个潜潜没没带带位位于于现现在在的的俄俄勒冈州和华盛顿州下面。勒冈州和华盛顿州下面。12添加解释添加解释 地质学家现在有了更多证据支持自己的解释,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即那层沙子是一次伴随地震而来的海啸的结果。果。进一步检查海岸沉积物,他又发现了一些更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。多的、更古老的死亡树林和沙层。他现在认为他现在认为:像他最初证明的那次地震一样,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
12、岸,就发生,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。地震海岸大部地区下面的其它潜没带一样。地震引起海岸下沉,树木浸泡在海引起海岸下沉,树木浸泡在海水中,于是死水中,于是死亡了。亡了。13 解释作为政策咨询解释作为政策咨询 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。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了更深的理解,在此基
13、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州的建筑法,把对新建筑物抗震力的设计要求提高了提高了50%。14这个故事所带来的启示这个故事所带来的启示(1)这这个个故故事事展展现现了了科科学学探探究究的的几几个个重重要要特特征征,即即科科学学家家注注意意到到一一个个现现象象后后,产产生生好好奇奇心心,然然后后寻求答案。寻求答案。无无庸庸置置疑疑,其其它它许许多多人人也也看看到到了了这这些些死死亡亡的的树树林林,但但是是,他他们们或或是是对对树树木木的的死死亡亡原原因因不不感感兴兴趣,或是无力寻求答案。趣,或是无力寻求答案。地地质质学学家家利利用用地地质质学学知知识识和和关关于于树
14、树木木及及其其生生活活习习性性的的知知识识,将将死死亡亡的的树树木木与与其其它它环环境境特特点点,僻僻如如位位于于海海岸岸,相相互互联联系系起起来来。使使这这些些问问题题引引导他去调查研究。导他去调查研究。15这个故事所带来的启示(这个故事所带来的启示(2)在在研研究究中中,他他用用C-14测测量量法法测测定定树树木木死死亡亡的的年年代代,并并搜搜集集了了他他所所能能找找到到的的有有关关这这一一地地区区地地质质方方面面的的各各种种资资料料,在在这这些些初初步步证证据据的的基基础础上上,他他提提出出了了对对树树木木死死因因的的解解释释,而而且且他他收收集集了了更更多多的的证证据据来来验验证证这这
15、一一解解释释。然然后后,他他发发表表文文章章,讨讨论论他他搜搜集集来的证据与他提出的解释之间的关系。来的证据与他提出的解释之间的关系。后后来来,远远在在地地球球另另一一端端的的一一位位科科学学家家看看到到了了这这些些文文章章,因因为为科科学学家家们们使使用用的的描描述述方方法法和和测测量量方方法法是是通通用用的的,所所以以它它能能够够将将这这位位美美国国科科学学家家的的发发现现与与自自己己的的进进行行对对比比。日日本本科科学学家家获获得得的的独独立立证证据据1700年年发发生生了了海海啸啸更更进进一一步步支支持持了了这这一一假假设设,即即那那次次发发生生的的潜潜没没带带地地震震导导致致了了沿沿
16、太太平平洋西北海岸众多树木的死亡。洋西北海岸众多树木的死亡。16科学课堂中的探究科学课堂中的探究17表现好奇,从自己已有的知识出表现好奇,从自己已有的知识出发提出问题(发提出问题(1 1)格格瑞瑞哈哈姆姆女女士士在在某某年年级级任任教教。秋秋天天,学学生生们们休休假假一一天天后后返返回回学学校校,她她班班上上有有几几个个学学生生很很兴兴奋奋,他他们们将将老老师师拉拉到到窗窗前前,指指着着外外面面说说:“操操场场上上那那几几棵棵树树怎怎么么啦啦?我我们发现它们有些变化。们发现它们有些变化。”老老师师不不明明白白学学生生的的意意思思,于于是是说说到到:“告诉我你们的意思是什么。告诉我你们的意思是什
17、么。”18表现好奇,从自己已有的知识出表现好奇,从自己已有的知识出发提出问题(发提出问题(2 2)学生们问到学生们问到:“为什么这三棵树会有这么大为什么这三棵树会有这么大的不同呢的不同呢?它们过去看上去不都是一样的它们过去看上去不都是一样的吗吗?”格瑞哈姆女士也无法回答他们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;第三棵树叶茂密不齐,但主要是黄色;第三棵树叶茂密苍翠。苍翠。19提出初步的解释或假说提出初步的解释或假说 与光照有关与光照有关;一定是太多水的
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