進(jìn)行科學(xué)研究的模式課件

1、 進(jìn)行科學(xué)研究的模式 暨批判準(zhǔn)則高雄師範(fàn)大學(xué) 科學(xué)教育研究所洪振方教授1 進(jìn)行科學(xué)研究的模式 一、探究reality的結(jié)構(gòu)與機(jī)制探究事物的規(guī)律性及背後的運行機(jī)制 具體事物的可觀察特性及其聯(lián)繫- 運行機(jī)制構(gòu)成的隱蔽世界 （black box）2一、探究reality的結(jié)構(gòu)與機(jī)制探究事物的規(guī)律性及背後的運3344對相關(guān)的data進(jìn)行反思抽象，選擇與研究目的相關(guān)的性質(zhì)、特徵加以考察，對與問題相關(guān)的因素之間的相互作用方式進(jìn)行研究，通過受控實驗，來確認(rèn)可觀察現(xiàn)象的規(guī)律性。5對相關(guān)的data進(jìn)行反思抽象，選擇與研究目的相關(guān)的性質(zhì)、特徵以model來模擬black box中的機(jī)制，以解 釋理論來詮釋mode

2、l中的結(jié)構(gòu)（包括元素及 關(guān)係）、運作機(jī)制、及功能。大前提：解釋理論 小前提： model 逆 演 - 推 繹 結(jié) 論：可觀察現(xiàn)象的規(guī)律性6以model來模擬black box中的機(jī)制，以解6T/M/HTheory / GeneralDiscoveryConfirmationPredictionProblemExperimentObservation / ParticularDisconfirmationFigure A二、科學(xué)方法 7T/M/HTheory / GeneralDiscoveryProcess Process Logic Process Nature Process Charac

3、ter 1.Discovery AbductionParticular (Problem) to General (Theory) Creative 2.Prediction Deduction General (Theory) to Particular (Experiment) Mechanical 3.Confirmation Induction Particular (Experiment) to General (Theory) Cyclic 8Process Process Logic Process Logic Purpose Perspective Prediction Pre

4、diction Deductive(General Particular) FormingTheories Theory then Experiment(General) (Particular) Explanation Explanation Deductive(General Particular) UsingTheories Question then Answer(Particular) (General) 9Logic Purpose Perspective Pred1010三、Experimental Plan Rationalizing the Experiment Design

5、ing the Experiment Interpreting the Experiment11三、Experimental Plan RationalizRationalizing the ExperimentExperimental Question - What do you want to know? - What question are you trying to answer?12Rationalizing the ExperimentExRationalizing the ExperimentTheory - What do you think is the answer to

6、 this question, based on whats already known or observed?Hypothesis - Based on your experimental design and theory, what are your expectation for the outcome of this experiment? 13Rationalizing the ExperimentThDesigning the ExperimentDefining Variables - Controlled Variables: What conditions will be

7、 kept constant? What conditions might be uncontrolled? - Manipulated Variable(s): What conditions will be different among the samples? - Responding Variable(s): What properties will you measure or observe? Is what your measuring relevant to your experimental question?14Designing the ExperimentDefini

8、Designing the ExperimentCollecting Data - How will you collect data? When? How long? How often?15Designing the ExperimentCollecInterpreting the ExperimentData Analysis - How will you present, analyze, and compare your data? - Envision the tables, graphs, figures, photographs you will produce, and ho

9、w those data presentation would support or refute your hypothesis.16Interpreting the ExperimentDatInterpreting the ExperimentConclusions - What criteria will you use to decide if you have proved or disproved your hypothesis?17Interpreting the ExperimentCon四、作品評審原則(一)創(chuàng)新性：創(chuàng)新性主要體現(xiàn)在項目的立意、提出 的觀點以及實施的手段等方

10、面有新 意、有創(chuàng)見。是否從新的角度去發(fā)現(xiàn)問題和提出問題？在解決問題的過程中，是否使用高效、可靠的方 法來解決問題？包括在解決問題的方法上、數(shù)據(jù) 的分析和處理上是否顯示了創(chuàng)造性？在實驗裝置 的設(shè)計和使用上是否有獨創(chuàng)的想法？是否有創(chuàng)造性的研究為支撐，從新的角度來回答問題？ 18四、作品評審原則(一)創(chuàng)新性：創(chuàng)新性主要體現(xiàn)在項目的立意、提(二)科學(xué)性：科學(xué)性是指：項目的選題符合客觀科 學(xué)規(guī)律，有科學(xué)依據(jù)，立論明確，證 據(jù)充分，研究方法合理。問題表述得是否清晰明確？問題是否充分地限制在允許合理批評的範(fàn)圍內(nèi)？是否有為了獲得解決問題的方法而制定的有步驟 的計劃？是否明確和定義了變量？如果需要通過某些實驗裝

11、置獲得必要的數(shù)據(jù)，那 麼作者是否認(rèn)識到他們的需要並且正確地選用了 這些裝置？19(二)科學(xué)性：科學(xué)性是指：項目的選題符合客觀科19(二)科學(xué)性：是否有足夠的證據(jù)支持結(jié)論？是否認(rèn)識到某些數(shù)據(jù)的局限性？是否了解自己的課題與相關(guān)研究的關(guān)係？是否知道下一歩應(yīng)該研究的是什麼？是否應(yīng)用了有關(guān)的科學(xué)文獻(xiàn)？20(二)科學(xué)性：是否有足夠的證據(jù)支持結(jié)論？20(二)科學(xué)性：如果是工程設(shè)計的問題，那麼鑑定科 學(xué)性的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是課題是否有明確的目標(biāo)？目標(biāo)是否與潛在使用的需求有關(guān)？解決的方法是否可行？是否能被潛在使用者所接 受？在經(jīng)濟(jì)上是否可行？解決問題的方案是否能成功的應(yīng)用於最終產(chǎn)品的 設(shè)計或生產(chǎn)？與以前的同類問題的解決

12、方案相比，該方案是否 有很大的改進(jìn)？該解決問題的方案是否已經(jīng)得到驗證？21(二)科學(xué)性：如果是工程設(shè)計的問題，那麼鑑定科21(三)完整性：一個階段性的研究成果，應(yīng)該有完 整的實施過程，完整的原始材料， 完整的研究結(jié)果。預(yù)先的設(shè)想是否在原計劃的範(fàn)圍內(nèi)得以實現(xiàn)？課題所涉及的問題的完整程度如何？結(jié)論是建立在單個實驗的基礎(chǔ)上，還是反復(fù)實 驗的基礎(chǔ)上？對課題表述和注視的完整程度如何？是否注意到該研究領(lǐng)域的其他方法或理論；是 否熟悉該研究領(lǐng)域的有關(guān)科學(xué)文獻(xiàn)？22(三)完整性：一個階段性的研究成果，應(yīng)該有完22(四)技能：項目的作者是否具有完成研究所 必須的技能。項目的作者是否具有所需的實驗、計算、觀察及 設(shè)計能力？課題是獨立完成的，還是大部分是由學(xué)生獨立完 成的？課題是在哪裡進(jìn)行的？是否接受過家長、老師、 科學(xué)家或工程師的幫助？從何處得到的設(shè)備？是由學(xué)生獨立製造的，還是 借來的，或者是學(xué)生工作室的一部分？ 23(四)技能：項目的作者是否具有完成研究所23(五)清晰性：清晰性主要體現(xiàn)在作者對研究 項目的理解程度以及表述和展 示的清晰程度。學(xué)生在討論他的課題時以及在解釋設(shè)想、步驟和 結(jié)論的時候是否清晰地表達(dá)了他的意思？已經(jīng)成文的材料是否反映出學(xué)