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文档介绍:伽利略给我们的启示
摘要
第三学期由刘小兵老师和韩长明老师给我们上的《科学实验方法 和实验设计》课涉及到在教学中的真止应用、动手、工艺以及思想方 等各个方面,作为跨专业的我眼界大开,收获很大。本文拟从实验方 法背后的思所体现的思想之角度谈谈我的认识。
正文
所谓实验,就是重现生活屮发生的、需要用已有的或者发展后的 科学知识加以解释的现象,由于任何自然界的现象祁是错综复杂的, 不可避免地会有干扰因素,不可能以纯粹的形态自然地展现在人们面 前,力学现象也不例外。因此 人们要从生产和生活屮遇到的各种力 学现象抽象出客观规律,必定要有相当复杂的提炼、简化、复现、抽 象等实验和理论研究的过程⑴。并通过人为控制变量的办法忽略其次 要因素,将现象加以放大。而这又是一种理解抽象科学原理,发展科 学原理的再好不过的方式。然而我觉得不管实验得如何成功,如何精 彩,都离不开思想的指导,那些思想则通过合理巧妙,严谨而乂科学 的设计体现出来。作为科学实验之始祖的伽利略先生给我们很大的启 发。
上课时,刘老师曾不止一次提到伽利略和他对落体运动及斜面问 题的研究,而对我影响最大的是他的思想实验。
伽利略(1564——1642),意大利人,是一位伟大的物理学家。 为了弄清楚运动的本质,他设计了如下的实验:让一个球沿斜面滚下。 这样:球的速度将增大。若是给一个球一个起始的推动力让他沿斜面 向上滚,他会慢下来(然后停下来并回头往下滚)。假设斜面近于水 平,如果你曾让一个球沿一个小坡度的斜面滚下来过,你就会知道,
它很容易慢下来并停止,即使他是向下滚得。伽利略认识到这种减速 是由于斜面和球的表面不光滑造成的,今天我们称其为摩擦。而伽利 略关键的一步是通过略去(至少是在他头脑中略去)摩擦的效应而使 实验理想化巴这种事伽利略的伟大之处。更为精彩的是他釆取了有 特色的令人赞赏的一步:他考虑小坡度平面的极限情形,即理想的水 平面,此时小球不会加速也不会减速,这种合理外推的思想是很值得 我们借鉴的玄。伽利略留给我们很多东西,最主要的是科学研究的方 法,归纳起来,这些方法包扌舌:
设计实验,以检验特定的假设。虽然细心观察的做法可以追溯到 亚里士多德,伽利略最先通过用受控实验来检验特定的假设,从而改 变了这一做法。
对现实世界进行理想化,以消除(至少在人的头脑中)任何可能 掩盖主耍效应的次耍效应。
限制探究
范围每次只考察一个问题。伽利略和亚里士多徳不同,他更细致 的观察水平运动是怎样进行的,她发现没有摩擦力的条件下,物体不 会慢下来。
一个好的实验固然精彩,而更可贵的是如何想出来的,能够结合 知识进行创作,而这正是韩长明教授的长处,当然有了想法,在付诸 行动的过程中需要过硬的基本功,这门课的最后儿节是韩老师给我们 上的,他从科学实验的创作及其所需的基本功等角度做了讲解并指导 学生进行实践

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