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模型化方法在科学研究中的作用

发布时间:2022-12-13 20:51:35

㈠ 模型法作为科学思维的一种方法,在科学研究和处理实际问题是具有普遍意义.分别用“○”、“●”表示质子

题目要求选择表示化合物的模型,这样可以确定两点信息:一是纯净物;二是化合物,即组成原子不同.
A、是纯净物,但组成元素相同,是单质.错误.
B、是纯净物,且组成原子不同,每个分子都微粒种类和数目相同,是化合物.正确.
C、分子不同,所以为化合物,且是单质与化合物的混合物.错误.
D、是不同分子组成的混合物,且是单质组成的化合物.错误.
故选B.

㈡ 方法模型 科学

三维建模,通过三维制作软件通过虚拟三维空间构建出具有三维数据的模型。
通常情况根据行业需求的不同可以分为:多边形建模(、参数化建模、逆向建模(、曲面建模等。

不同建模方式特点不同,作用也不同。不能肯定那种建模方式好,只能说不同建模方式对应着不同的行业需求。

如:工业类建模需求精确尺寸,参数化建模非常的必要。娱乐业需求的视觉变现力精确没有高要求,多边形建模就可以。

■ 多边形建模

多边形建模,是目前三维软件中比较流行的建模方法。

整体元素-体)构成。两点连成一条边,三条边构成一个面,2 个面构成一个多边形,多个多边形构成一个实体,这是多边形建模的基础原理。

通常情况,一个完整模型由中更多规则四边多边形组成,多边形建模非常适合对精度要求不高的建模,多用于影视、游戏。

■ 曲面建模

曲面建模,通俗解释为:一个顶点可以改变控制范围的加盟方式

简单地说,是专门做曲面物体的一种造型方法。造型总是由曲线和曲面来定义,要在N表面里生成一条有棱角的边非常困难。非常适合创建光滑的物体,如:数码产品、汽车等。但是这种建模的缺点也很明显,有点麻烦而且也很难精准参数化。


■ 参数化建模

参数,是20世代末逐渐占据主导地位的一种计算机辅助设计方法,是参数化设计的重要过程。

参数化建模:对设计进行更改后模型会自动更新,能够轻松捕获设计意图,使用户更容易定义模型在进行某些更改后应有的行为方式,轻松定义和自动创建同一系列的零件,与制造工艺完美结合,缩短了生产时间。此类建模方式多用:产品设计、室内设计、建筑设计、工业设计等。参数化建模创建的模型也可以导出到三维软件中进行可视化渲染。

㈢ 模型是科学研究中一种常用的方法,它可以帮助人们认识理解一些不能直接观察到的事物.如图形地象表示了在

由反应的微观示意图可知,该反应是二氧化硫与氧气在一定条件下反应生成了三氧化硫,反应的方程式是:2SO2+O2

催化剂
.

㈣ 高中物理模型在教学中的应用

一、什么是物理模型?

物理模型是人们为了抓住物体的主要矛盾、本质、忽略次要矛盾而形成的对物质、状态或过程的一种理想化的思维方式。它反映物体的本质,反映物体运动过程的规律,它是科学研究的一种思维方法。

二、高中物理模型的分类

高中物理模型按照物体对象的特点与条件可粗略分为四种模型,它们分别是物质模型、物理过程模型、理想化实验模型与问题模型。质点、点电荷、理想变压器、理想气体与理想电表,它们都指向一个物体对象,都是忽略次要因素,抓住了影响问题的主要因素提出的理想化物质对象,它们是物质模型。高中描述的各种运动,如匀速直线运动、匀变速直线运动、抛体运动与匀速圆周运动运动,它们属于物理过程模型,描述的是一个运动过程。气体的等压、等温、等容实验、伽利略的斜面理想实验、物体的弹性碰撞,是属于理想化实验模型,它是揭示规律的重要途径。子弹射木块问题、滑块滑板问题是常见的问题模型,它们以问题的形式出现,掌握这个模型对提高解决实际问题的能力有很大帮助。

三、物理模型在教学中的作用

1、物理模型是一种科学研究的思维方法

不管是物质模型还是过程模型,都有着抓住主要矛盾、忽略次要矛盾,都有着去繁就简的思维过程,这是一种科学研究的思维方法。我们有理由让学生认识并且把这种思维方式复制到其他方面。

2、物理模型教学有助于提高学生对知识的理解

物理学知识深奥难懂,它不像历史等文科,只需用简单的思维就能学好。物理学科需要很强的数学思维能力,如几何的,代数的。所以,应用模型教学有助于把知识化繁为简,这也是模型的最重要的特质。如火箭的发射,可以运用碰撞的问题模型,然后运用动量守恒定律求解。也就是说,模型既是学习的内容,也是更好学习物理知识的手段。

3、物理模型教学有助于提高学生解决实际问题的能力

物理是高中最难学的学科之一,难学在于它本身的知识网络大、深奥难懂,比如动量定理、动量守恒定律;难学也在于它放在实际的情景中,需要思考如何审题、如何找到解决问题的思路,这也是学生常说的“一听就懂,一做就蒙”根本原因;难学还在它不是独立的,而是与数学紧密联系在一起的,比如各种几何图形的规律、计算方程组等,可以说,没有好数学的基础,物理是很难拿高分的。

物理模型可以脱离实际问题,把情境抽象成一种熟悉的模型,比如炮弹的运动与带电粒子垂直于电场方向的运动都可以抽象成抛体运动模型,运用抛体运动的规律求解。这些看似复杂的情景看成某个模型,简化了问题,从而提高了解决实际问题的能力。甚至这种能力还会拓展到思维品质上,使学生养成实事求是的科学态度。

四、如何构建物理模型?

下面以构建圆周运动的过程模型来说明构建的方法与步骤:

1、教学目标分析

在自然状态下运动的物体也会随着外界条件的变化,不断改变运动状态,在解决实际问题时,如果不进行基本假设并建立物理模型是不可能得到可靠结果的。举例如汽车在圆形弯道上行驶时属于圆周运动,运动过程中汽车在弯道上行驶所需的向心力超过最大静摩擦力时,汽车就会偏离运行轨道。在分析这个问题时就要建立圆周运动的过程模型,通过对比力的大小来处理实际问题。

2、情境创设

汽车在道路上行驶时遇到紧急情况,采用何种方式能够更好地避免或降低车祸。例如假设汽车的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当汽车执行遇到突发状况是急转弯还是急刹车?

3、构建理想化模型

上述情境中,汽车遇到紧急状况时不论采用哪种处理方式都是要尽可能的避免事故的发生,或减少事故造成的危害。但建立物理模型时需要采用不同的理论分析,这就要求学生分析两种措施的运动规律,满足了什么条件。急转弯汽车做圆周运动,静摩擦力提供向心力,当圆周运动半径小于前方的障碍物时,不会发生交通事故,这时可以通过建立圆周运动模型来分析;急刹车则是在滑动摩擦力下做减速直线运动,当到达前方障碍物时速度为零时,不会发生交通事故,这时可以通过假设建立匀变速直线运动模型进行分析。

4、解答

急转弯时匀速圆周运动的向心力由静摩擦力提供, ,圆周运动的最小半径为: ,也就是大于这个半径又不撞到物体都是可以的。

急刹车时假设汽车做匀减速直线运动,受到阻力恒定,则: ,其加速度为: ,汽车的行驶距离为: ,也就是说当行驶距离小于障碍物距离时,汽车是安全的。

以上就是我总结的物理模型在教学中的运用,希望自己以课题研究为契机,好好学习模型教学,不断提高教学的水平。

㈤ 高中化学5分钟说课稿

高中化学5分钟说课稿

说课稿是为进行说课准备的文稿。下面请看我带来的高中化学5分钟说课稿!欢迎阅读!

高中化学5分钟说课稿 (一)

一、学习目标

1、知识与技能

1)知道原子是由原子核和核外电子构成的。

(2)初步认识物质结构学习中的模型方法。

2、过程与方法

了解原子结构模型建立的历程,理解模型化方法在科学研究中的作用。

3、情感态度和价值观

(1)树立物质无限可分的观点。

(2)了解人类对原子结构的探索。

二、教学重难点

知道原子的结构,建立物质无限可分的观点。

三、预学设计

在预习的基础上对下列问题进行思考并形成自己的观点: (1)以"我想象中的原子结构"为题,提出自己的假设。 (2)预习"联想与启示",试着对实验现象进行解释

四、教学过程设计

教师活动学生活动设计意图引入:化学反应的过程就是参加反应的物质的原子重新组合生成新的物质的过程。那么不同的原子(如氢原子和氧原子)有什么差异呢?上述问题的答案要从原子的内部去寻找,这就涉及到又一个新的问题:微粒—原子能不能分成更小的微粒?以"我想象中的原子结构"为题,提出你的假设。

思考 假设:我想:原子是一个实心球。原子象一个乒乓球。 原子象一个气球。原子是一个空心球。

创设问题情境 激发学生对原子结构的求知欲讲述:在大家心目中的原子是一个没有内部结构的圆球。但是,经过20世纪整整一个世纪的努力,科学家们不但打开了原子的大门,而且发现小小的原子内部结构复杂,构成原子的基本粒子已经发现了很多种,至今仍然在探索中。人类对原子内部结构的认识是一部壮丽的史诗——1897年汤姆生发现电子,说明原子并不是构成物质的最小粒子。1911年卢瑟福发现原子核。结合联想和启示,播放α粒子轰击金箔的动画。你能试着对上述实验现象进行解释吗?

交流讨论:大多数的α粒子能穿透金箔,说明金原子内部有很大的空间,α粒子一穿而过。一小部分粒子改变了原来的运动路线,发生了偏转。说明原子内部有带正电荷的粒子存在。有极少部分粒子反弹回去,说明运动中遇到了坚硬的不可穿透的质点,这说明原子中有一个很小的核,因为核很小,所以只有极少数α粒子被反弹回去。 了解原子结构模型建立的历程,理解模型化方法在科学研究中的作用 提问:金属是否带电? 构成金属的原子是否带电? 为什么原子不带电呢?

思考回答 阅读:P67—P68及拓展视野 多媒体演示:原子内部结构

交流讨论: 原子的结构结论: 在原子中,核电荷数=质子数=核外电子数 利用模型学习物质结构总结:

盘点收获回忆、总结、发言形成原子的结构练习: 看屏幕,做练习 学以致用

五、反思 本节内容比较抽象,为使学生更好地认识和理解原子的构成,我主要采用了:阅读前人的实验现象——发现问题——分析——提出假设——验证的方法,通过课堂的表现来看,这种方法还是可行的。学生的积极性较高,并且大多数学生能投入思考,提出自己的假设。但也看出部分学生探究意识还不够,仅停留在面上,未作深入的思考。

高中化学5分钟说课稿 (二)

各位评委、各位同行:大家好:

今天我说课的.课题是新课标必修1第三章第一节《金属的化学性质》的第一课时。我打算从教学理念、教学设计和教学反思三个方面来完成我的说课任务。

一、说我的教学理念。

在传统的教学中,普遍存在着教师像演员,而学生只是观众现象。那么,在今天的新课标下师生角色还能是这样吗?不!我认为应该让学生做演员,教师做导演;应该让学生去表演、去体验、去收获;应该让学生在教师的指导下充分发挥自己的主观能动性,真正成为学习的主体。

也就是说,我们教师应该不仅仅关注的是自己如何讲好,而更应该关注如何帮助学生演好!为此,我认为我们教师必须准确把握两点:一是相关的教学内容,即学生要演什么;二是学生的现有水平,即学生能演什么。三是具体的教法和学法,即学生该怎么演。

对于本课时来说,学生到底要演什么?我认为依据有两个,一是课程标准:课标明确指出,根据生产、生活中的应用或通过实验探究来了解金属的主要性质,即构建清晰的金属观;二是本节教材在模块中的功能价值:金属的化学性质差异在必修2构建元素周期律和选修4学习电化学时将得到应用与拓展;而选修6的学习将继续提高学生的实验能力。由此我将着重突出三点:一是突出归纳金属钠的性质;二是突出发现金属与氧气反应的共性和差异,构建出金属化学性质的认知模型;三是突出提高学生全面观察的能力,使学生形成积极的自我认同。这三点均为本课时的教学重点,其中第三点还是本课时的教学难点。

对于本课时来说,学生能演什么呢?我认为初中学生已经学习了金属的性质,代表物铁性质以及金属活动性顺序。同时还具备了基本的实验技能,并刚刚学习了分类观和氧化还原观。这些都是学生能够表演的基础。尤为难得的是,他们还有着连老师都无法估量的好奇心和想象力。所以我认为学生在老师的指导下完全能够自主通过简单的实验探究归纳出金属钠的性质,自主发现金属与氧气反应的共性和差异,自主完成本节课的教学目标。

二、说我的教学设计。

本课时的教学设计,我将基于奥苏泊尔的同化理论来实现本课时的教学目标,即用铁的认知模型同化建构出钠的认知模型,用金属的物理性质认知模型去同化建构金属的化学性质认知模型,并让学生在合作和实验探究的氛围中去进行学习。具体教学设计如下:

课前:先将学生分组,学生人人参与,自主分工,使每个学生都能发现和使用自己的潜能。同时下发学案,指导学生复习回顾,明确目标。减少知识差距,使不同层次的学生都能演好。

课中:通过两次使用预测、验证、总结这种研究物质的一般方法来同化构建钠的认知模型、同化构建金属的化学性质认知模型以完成教学任务。

首先,根据学生的猎奇心理,播放一段关于钛有超强形状记忆性的视频,从而迅速地把学生带入新课中、进入金属的世界。

其次,进入汇报预测环节:由学生汇报学案中的三个问题。

1.收集观察身边的金属材料并总结出金属物理性质的共性与差异性,引导学生构建出金属物理性质的认知模型,为同化构建金属化学性质认知模型做好了铺垫;

2.用氧化还原观分析铁与氧气、酸、盐的反应,引导用新视角看待老问题,发现它们的氧化还原本质,使认识水平得到提高;

3.由生活中的金首饰,引出金属活动性顺序,同时引导学生预测出钠的化学性质,并对预测质疑,激发学生实验验证的好奇心。

接着,进入实验验证环节。考虑到钠的性质很活泼,我打算增加演示钠与盐酸反应的实验。通过控制钠块的大小和盐酸的浓度,使实验产生轻微的爆炸现象,以此验证预测,又提醒学生注意实验安全。

而后,学生按照学案中的实验指导依次完成钠的切割、燃烧、与水、与硫酸铜的反应四个实验,并记录现象,汇报结论。汇报中引导学生得出钠能与氧气反应,但不同条件产物不同。而钠与水反应的现象不易观察全面,但这却正是培养学生观察能力的好素材!所以我决定让学生做两次钠与水反应的实验。第一次不作过多指导,让学生在汇报时自己发现观察的不全面,再鼓励学生重做实验,多角度全面观察,使学生的观察能力得到提高,更使他们体验到科学探究的失误不是失败,只有停止思考和观察才是失败。所以我认为在难点的突破上走弯路胜过抄近路,放手让学生经历困惑,苦恼,去收获惊喜与领悟,让学生乐在其中。同时让学生体会到人类对未知世界的探索不是一蹴而就,这种科学探究之乐是建立在苦苦追寻基础之上的。有利于他们科学素养的提高。接着,再增加钠与硫酸铜的反应,让反应结果推翻学生在初中所学的简单的金属置换观,这又有利于学生批判性思维能力的提高。

最后,进入总结提升环节。

一是通过学生所发现的对与错,总结得出实践才是检验真理的唯一标准,以形成尊重客观事实的科学态度。

二是通过学生所同化建构出的认知模型,总结得出结构决定性质这一化学基本思想,实现化学学科内在知识的拓展。

三是通过学生所归纳出金属的化学性质,总结得出金属的还原性本质,以及还原性强弱的差异。

至此教学重点任务得以完成。而有关金属的其他知识以及学生由铝的燃烧实验现象所引发的对金属氧化膜形成速度和致密性差异的思考,将于下节课探究完成。

课后:教师可引导学生去猜想、查证,把教学延伸到课后,并辅以适量的课堂反馈,及时发现问题,检验教学效果。

以上是我这节课的教学设计,针对这节课的教学以及可能出现的情况,我有如下教学反思:

1.充分采用奥苏泊尔的同化理论,使学生由一种旧知识同化构建出另一种新知识,可以实现化学学科知识的不断拓展;

2.充分采用自主实验探究,可以实现研究物质的一般方法,以及实验操作和观察能力的不断提高;

3.充分采用群体合作学习,可以实现学生积极地自我认同并欣赏他人的不断形成。

各位评委、各位同行:孔子曰:知之者不如好之者,好之者不如乐知者。正是这启发了我的设计感悟,即教师巧导演,学生乐表演,教师喜赞赏,学生乐思考。我真诚地期望我们的学生能够在满心喜乐的氛围中学习,能够在探究创新中成长。

我的说课就到这里,请多指教。

谢谢大家!

高中化学5分钟说课稿 (三)

一、教材分析

1.根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究,介绍金属化合物的主要性质。

本节课的知识是铁的化学性质知识的延伸和发展。教材从铁在地壳中含量仅次于氧、硅和铝为引入,以及在介绍铁的氧化物时,列举了氧化铁作为涂料在生活中的常见应用,说明了研究铁及其化合物的意义与价值。在介绍铁的氧化物、铁盐和亚铁盐性质时,以实验探究为手段,重点介绍了Fe(OH)2的、Fe2+的还原性与Fe3+的氧化性。

2.教材内容编排注意与第一、二章知识的衔接。

本节课教材内容突出了课程标准中要求的铁的化合物的主要性质,并且注意与已学知识的联系与衔接,引导学生主动运用已有知识分析和解决新的问题,并逐步形成较为系统的知识网络:

(1)与"物质分类"知识的衔接。本节对钠、铝、铁、铜四种重要金属的化合物的性质按氧化物、氢氧化物和相应盐的顺序编写。同类化合物的性质有许多相似性,这样编排便于从一类化合物的性质中找出共性,形成规律性的知识,有利于对同类其他化合物的认识和推断。例如:碱性氧化物与酸反应,碱与酸反应,这些通性在教材中都是直接一笔带过,没有安排相应实验来介绍。

(2)与"离子反应"知识的衔接。离子反应代表了反应的实质,教材"学与问"栏目中要求学生根据Fe(OH)2和Fe(OH)3都是不溶性碱,写出它们与酸反应的离子方程式,以及Fe2O3、FeO与酸的反应、铁盐和亚铁盐性质均以离子方程式书写,充分体现了与"离子反应"知识的衔接。

(3)与"氧化还原反应"知识的衔接。Fe3+与Fe2+相互转化的实质就是发生氧化还原反应,这是本节课一个重点内容。教材以实验探究的形式,引出了Fe3+遇到强还原剂、Fe2+遇到强氧化剂的变化,正是利用化合价变化来对反应类型进行判断。

3.通过对实验探究获取知识与培养能力

教材介绍Fe(OH)2的制备与性质、Fe3+离子检验、Fe2+与Fe3+相互转化等知识的介绍,主要通过实验探究的方法,引导学生思考实验现象背后所反映的物质性质。做好几个教材安排的几个实验,有助于培养学生的实验观察与分析能力。

二、教学目标

1.知识与技能目标

(1)了解铁的氧化物和铁的氢氧化物的物理性质。

(2)初步掌握铁的氧化物和铁的氢氧化物的化学性质,通过对灰绿色沉淀成因的分析,使学生认识+2价铁的化合物易被氧化的性质。

(3)知道溶液中Fe3+的检验方法。

(4)知道Fe3+与Fe2+之间能够相互转化,能从氧化还原的角度分析转化发生的条件。

2.过程与方法目标

(1)初步学会从物质分类和氧化还原的角度研究物质性质的方法。

(2)通过对铁的化合物氧化还原性的预测,初步学会用氧化还原反应理论研究物质氧化还原性。

(3)通过对铁的化合物实验演示与探究活动,初步学会通过实验研究物质化学性质的思路和方法。

(4)通过对"氢氧化亚铁"制备实验条件的思考与交流,初步培养学生综合分析问题的能力。

3.情感态度目标

(1)通过实验现象的观察,培养学生实事求是的科学品质。

(2)体验学习过程中新旧知识的衔接和运用,逐步培养学生主动运用知识、迁移知识解决实际问题的意识。

三、教学策略

1.运用分类的方法,根据物质所属类别(金属氧化物、碱、盐)预测物质性质

2.整合实验过程,设计问题情景进行引导、启发式教学

本节课安排了3个实验,氢氧化铁与氢氧化亚铁的制备、Fe3+离子的检验以及Fe3+与Fe2+的转化。相对而言本节课实验的内容较多,而不管是Fe(OH)2的性质或是Fe2+与Fe3+的转化,均涉及到+2铁元素的还原性这一特点,以及都使用到Fe2+溶液。为此,笔者在授课过程中,通过对把"Fe(OH)2的制备与性质实验"、"Fe3+离子的检验"和"Fe2+与Fe3+的转化"三个实验进行整合,同时设计了几个问题情景,以起到优化课堂效率,形成知识系统的作用。同时,通过问题情景的创设,能够引导学生对实验现象进行分析与思考,发挥学生课堂学习的主动性。

四、教学过程

【学生活动】阅读课文关于铁的氧化物的介绍,利用分类法归纳FeO、Fe2O3、Fe3O4的性质,填写以下表格:

【学生实验1】氢氧化铁、氢氧化亚铁的制备与Fe3+离子检验(整合实验)

实验步骤:

①取两支试管分别加入2mLFeCl3溶液,另取两支试管分别加入2mL新制FeSO4溶液(在大烧杯加入铁钉与稀硫酸反应得到,并保持Fe与H2OS4反应不断进行,()放在公共药品台上,学生自行取用)。

②先往两支FeSO4溶液中滴加氢氧化钠溶液和KSCN溶液(动作要迅速),观察与记录现象。再往两支FeCl3溶液中滴加氢氧化钠溶液和KSCN溶液,观察与记录现象。

【问题情景1】阅读课文,结合实验现象,思考与讨论:

1.利用KSCN溶液,可以根据什么现象检验溶液中Fe3+的存在?Fe2+离子遇到KSCN会产生相同的现象吗?

2.FeSO4溶液滴加KSCN溶液一段时间后,再次观察溶液的颜色,出现了什么变化?该变化说明了什么?由此你可以得出什么结论?

3.Fe(OH)2沉淀是什么颜色?为什么往FeSO4溶液中滴加NaOH溶液后生成的沉淀会出现颜色变化?

【师生小结】

1.含Fe3+的溶液遇KSCN溶液变红,Fe2+离子没有此现象,利用这一反应可以检验Fe3+的存在。

2.含Fe2+离子的溶液放置一段时间后,与KSCN溶液会出现红色,证明生成了Fe3+,由此说明Fe2+溶液容易被空气中的O2氧化为Fe3+.

3.Fe(OH)2为白色絮状沉淀,但在空气中因被氧气氧化会而迅速变成灰绿色,最后变成红褐色的Fe(OH)3沉淀。

【问题情景2】

1.从Fe2+被O2氧化为Fe3+,体现了Fe2+的什么性质?除了O2,还有哪些物质可以氧化Fe2+?

2.若要实现从Fe3+转为Fe2+的变化,需要加入什么物质?

【学生实验2】Fe2+与Fe3+的转化,按照教材P61科学探究进行实验,观察与记录实验现象。

【问题情景3】结合实验探究的现象,思考与讨论:

1.Fe3+与铁粉充分反应后的产物是什么?如何证明?

2.回忆前面有关Fe2+的实验,为什么用Fe与稀硫酸制备FeSO4溶液,并保持铁过量?

3.实验中如何判断Fe3+已充分反应?反应不充分对实验结果有何影响?

【师生小结】

1.以铁粉为还原剂,可以将Fe3+还原为Fe2+,此时溶液与KSCN不变红,说明溶液中已无Fe3+离子。加入氯水后溶液重新变红,说明前面反应的产物是Fe2+,遇到氯水后重新被氧化为Fe3+.

2.Fe与稀硫酸制备FeSO4溶液,并保持铁过量,可以防止溶液中的Fe2+被空气中的O2氧化。

3.往FeCl3溶液中加入铁粉充分振荡试管,一段时间后仍有铁粉过量,说明溶液中已无Fe3+(已充分反应)。若反应不充分,滴加KSCN后溶液会出现红色,不能证明Fe3+已被铁粉还原。

【问题情景3】学生课后思考与讨论

通过学习我们指导,Fe2+离子和Fe(OH)2中+2价的铁均易被氧化。根据所学的知识,思考:利用FeSO4溶液和NaOH溶液时,如何通过实验条件的控制,制备较纯净的Fe(OH)2白色沉淀?

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㈥ 高中生物里的概念模型是什么 新课标生物里的那些模型的概念是什么

模型是人们按照特定的科学研究目的,在一定的假设条件下,再现原型客体某种本质特征(如结构特性、功能、关系、过程等)的物质形式或思维形式的类似物.作为一种现代科学认识手段和思维方法,模型具有两方面的含义:一是抽象化,二是具体化.一方面,我们可以从原型出发,根据某一特定目的,抓住原型的本质特征,对原型进行抽象、简化和纯化,建构一个能反映原型本质联系的模型,并进而通过对模型的研究获取原型的信息,为形成理论建立基础.另一方面,高度抽象化的科学概念、假说和理论要正确体现其认识功能,又必须具体化为某个特定的模型,才能发挥理论指导实践的作用.所以,模型作为一种认识手段和思维方式,是科学认识过程中抽象化与具体化的辩证统一[1].建立模型的过程,是一个思维与行为相统一的过程.通过对科学模型的研究来推知客体的某种性能和规律,借助模型来获取、拓展和深化对于客体的认识的方法,就是科学研究中常用的模型方法[2].
在现代生物学研究中经常使用模型方法,通过寻找变量之间的关系,构建模型,然后依据模型进行推导、计算,作出预测.DNA双螺旋结构的发现过程就是一个非常典型的例子.
模型方法在科学研究中具有重要作用,它在中学生物学课程中也有着重要的教育意义.美国《国家科学教育标准》指出,学生的探究活动最终应该构造一种解释或一个模型.我国课程标准也很重视模型的教育意义:在课程目标部分对模型有了明确的要求,在具体内容标准和活动建议部分也列出了“尝试建立真核细胞的模型”、“尝试建立数学模型”、“制作DNA分子双螺旋模型”等内容.高中生物学教材中,在用语言表述生命现象和生命活动规律的同时,也经常用模型来进行解释,模型已经成为高中生物学知识内容的一部分.例如,杂交过程图解事实上就是一个模型,它按遗传学规律把杂交过程简化,用以反映和解释杂交试验的过程和结果,并能通过演绎推理来预测某些杂交试验的结果[3].人教版高中生物新教材《遗传与进化》中,用了图解式解释模型来阐述达尔文自然选择学说的要点.在某种意义上,理解模型和进行模型建构活动是学生理解生物学的一把钥匙.
高中生物学课程中的模型建构活动,则是根据课程标准的要求设计的,让学生结合具体生物学内容的学习而进行的建立模型的活动.值得注意的是,中学生物学课程中的模型建构与科学研究中的建立模型既有联系又不完全等同:前者以后者为基础,它们的思维过程在本质上应是一致的;但两者的目的不同,建构背景不同,建构过程也不完全相同.高中学生建构模型时,多数是在背景知识清晰的情况下进行的.例如,沃森和克里克建立DNA双螺旋结构模型的目的,是为了揭示当时并不清楚的DNA分子结构.他们的工作是建立当时其他科学家已经发现的事实的基础上的:DNA分子由含有4种碱基的脱氧核苷酸构成的长链,而且A的量总是等于T的量,G的量总是等于C的量;X射线衍射法推算出该分子呈螺旋状,而且否定了该分子是单链或4链的可能.根据这些事实,沃森和克里克采用模型方法,试探着揭示DNA分子的结构.他们在构建模型的过程中,还始终联系该分子的功能,能够自催化(自我复制)和异催化(能作为模板合成其他分子).经过紧张而又充满创造性的工作,他们终于成功构建了完全符合已知科学事实的DNA分子结构模型.在揭示DNA分子结构的过程中,模型方法实际上起到了研究纲领的作用,并形象地表现出分子结构,以方便对各种假说进行验证.显然,建立DNA双螺旋结构模型的过程,既有对已知事实的归纳、抽象、简化、舍去非本质属性的过程,也有对头脑中所构想的模型形象化、具体化的过程.所以,DNA双螺旋结构模型是物理模型和概念模型的统一[4].高中生物学课程中的“制作DNA双螺旋结构模型”的模型建构活动,主要是对已知DNA分子为双螺旋结构的概念进行具体化,所建立的模型是物理模型;其主要目的显然不是揭示DNA分子的结构,而是通过制作物理模型来再现难以直接观察到的DNA分子的结构,加深对DNA分子结构特点的认识和理解,并体验具体化的模型的作用.
可以看出,高中生物学课程中的模型建构活动,其主要价值是让学生通过尝试建立模型,体验建立模型中的思维过程,领悟模型方法,并获得或巩固有关生物学概念.

㈦ 如何理解思想模型及其在科学研究中的作用

科学方法论研究的是科学认识的一般过程,或者说,它是关于各种一般科学方法的理论.它不是研究各门科学的具体方法(如物理学中测定电子电荷的油滴法,考古学中应用同位素碳14断代法,天文学中利用天体光谱线的红移来测定天体在视线方向的运动速度,等等),而是要研究那些适用于各门科学的一般研究方法,如观察、实验、假说、理论、比较、类比、模拟、模型,分析与综合、证明与反驳、归纳与演绎,数学方法,以及这几十年发展起来的系统方法、信息方法、控制和反馈方法等等.这些科学方法是从各门具体科学的特殊方法中概括出来的共同方法.研究这些科学方法的特点、适用范围及它们之间规律性,就是科学方法论这门认识科学的任务.
对科学方法论的研究几乎与科学本身一样古老.在科学史上,凡是有成就的科学家,无不在科学方法上有所建树,因此,在他们的科学着作中,常常对科学研究的方法作出了总结.以概括科学的成就为基础的一些哲学家,也对科学方法这个认识工具作了许多有益的探讨.如古希腊的自然哲学家亚里士多德的《工具论》,总结了他那个时代科学认识方法的成就,尤其是创建了演绎逻辑;文艺复兴以后的哲学家弗兰西斯·培根写的《新工具》,较为系统地阐述了近代科学以实验方法为基础的科学认识新工具,创建了归纳逻辑;笛卡儿在《方法谈》一书中,特别重视演绎法和数学方法的作用;在科学大师牛顿的《自然哲学的数学原理》一书中,对实验、假说、归纳推理等科学方法都有重要的总结;十九世纪的穆勒在《演绎和归纳的逻辑体系,证据的原理和科学研究方法的系统叙述》一书中,提出了归纳五法.这些划时代的着作,对于研究科学方法理论的发展史,及其在科学发展中的作用,都有重要的意义.

㈧ 结构模型分析法的用途及基本思路

解释结构模型法是现代系统工程中广泛应用的一种分析方法,是结构模型化技术的一种。它是将复杂的系统分解为若干子系统要素,利用人们的实践经验和知识以及计算机的帮助,最终构成一个多级递阶的结构模型。此模型以定性分析为主,属于概念模型,可以把模糊不清的思想、看法转化为直观的具有良好结构关系的模型。特别适用于变量众多、关系复杂而结构不清晰的系统分析中,也可用于方案的排序等。它的应用面十分广泛,从能源问题等国际性问题到地区经济开发、企事业甚至个人范围的问题等。
解释结构模型法是现代系统工程中广泛应用的一种分析方法,是结构模型化技术的一种。它是将复杂的系统分解为若干子系统要素,利用人们的实践经验和知识以及计算机的帮助,最终构成一个多级递阶的结构模型。此模型以定性分析为主,属于概念模型,可以把模糊不清的思想、看法转化为直观的具有良好结构关系的模型。特别适用于变量众多、关系复杂而结构不清晰的系统分析中,也可用于方案的排序等。它的应用面十分广泛,从能源问题等国际性问题到地区经济开发、企事业甚至个人范围的问题等。
它在揭示系统结构,尤其是分析教学资源内容结构和进行学习资源设计与开发研究、教学过程模式的探索等方面具有十分重要作用,它也是教育技术学研究中的一种专门研究方法。

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