科學家聽起來是不是有點感覺高不可攀呢?
中小學生能否像科學家那樣開展高大上的科學探索呢?
科學家們是如何思考問題,分析問題的呢?
神秘的科學家
其實啊,科學家們也沒有那麼神秘,這次我們就通過一個系列文章來介紹科學家們是如何工作的。
我們中小學生也可以像科學家們一樣探索問題呢。
像科學家們一樣思考問題
Research(研究)某個問題,意味著我們尚不了解這個研究對象。
正如愛因斯坦所說:「如果我們知道自己在做什麼,那就不會被稱為研究」
那麼,您如何去研究哪些尚不了解的東西呢?
科學家們使用的是一套被稱為【科學方法】的結構化方法,今天我們就來介紹一下這種方法的細節。
我們通常從「假設」開始。
假設差不多介於想法和理論之間。假設可能來自一個驗證了某些有趣事實的實驗,也可能純粹來自靈感。例如,假設我正在參觀野生動物公園,並且發現一些火烈鳥保持一條腿站在湖中。
我猜想它們這樣做是為了保持雙腳乾燥,那麼我的這個想法就是我的假設。
單腿站立的火烈鳥
下一步是設計一個實驗來測試假設是否成立。
我們必須在設計實驗時考慮到各種可能的出錯的情況,後續我們對此進行了專門的介紹。然後,我們必須實施這個實驗。
為了檢驗關於火烈鳥單腿站立以保持腳乾燥的假設,我們可以預測,如果這是它單腿站立的原因,那麼當它們處於沒有積水的湖邊的話它們就會雙腿站立了。
因此,我們可以設計一個實驗來測試習慣於單腿站立湖面的火烈鳥在旱地上是否會雙腳站立。
設計實驗來驗證
現在我們必須解釋結果以分析其是否支持假設。
如果是這樣,意味著我們有了新的發現。但是,我們也必須對自己的實驗結果慎重,
我們必須問自己是否有什麼地方出錯了?
以火烈鳥的實驗為例,如果它們在乾燥的土地上仍保持單腿站立,我們可能會得出這樣的結論:我們的假設(猜想)是錯誤的。
它們不是為了保持雙腿乾燥而單腿站立,它們單腿站立是因為另外的原因。也有可能因為火烈鳥在湖邊長期單腿站立,以至於已經習慣了這樣的站姿,因此在旱地上它們繼續這樣做。這可能是他們即使在乾燥的土地上仍保持單腿站立的原因,因此我們的實驗可能沒有告訴我們它們單腿站立的真正原因。
我們在得出任何肯定的結論時必須謹慎一些,實際上我們應該設計一個更好的實驗。
4. 審查
最後一步是將我們獲得的新知識納入我們對研究對象的理解中。不可避免地,這會引發新的問題,我們需要重新做出新的假設。
小科學家們
並非所有的科學都屬於這種整齊的模式。
有時我們只是在思考「如果……發生,接下來會發生什麼」的問題;
有時,我們正在解決一項技術挑戰,如果能夠成功解決將帶來有益的進步,比如說送人登上月球;
有時候我們進行實驗只是為了提出新的想法。
最後,有些科學不是基於實驗室的實驗,而是取決於理論的發展,比如計算機模擬技術,或者通過觀察我們周圍的世界來進行實驗。
科學可以分為基礎科學或應用科學。在前者中,我們試圖理解周圍世界(或宇宙)的工作方式,而在應用科學中,我們試圖實現特定的目標。
了解火烈鳥為何單腿站立是一門基礎科學,而試圖找到一種治療流感的藥物則是應用科學。 「轉化科學」一詞最近變得很流行,是指將基礎科學研究的發現「轉化」為應用科學的成果。
任何類型的研究都很重要。沒有基礎科學的研究,我們甚至沒有必要的知識來開始進行轉化到應用科學。儘管聽起來好像轉化科學和應用科學更有用,但是實際上基礎科學是應用科學和轉化科學的思想源泉,因此實際上這三者我們都需要。
我們都聽說過牛頓看到蘋果落地思考發現萬有引力的故事,如果是你,你能夠探索落地的蘋果從而發現這個科學規律嗎?
任何天才都不會一夜之間養成的。
掌握科學的思維方法非常重要,遵循科學的方法去思考,才有可能成為未來的科學家!
我們會通過一些示例,來帶領孩子們去像科學家一樣,分析現象,思考問題,發現規律!
現免費徵集願意參與到我們的活動的孩子,有意向的請轉發私信聯繫。
發現萬有引力的牛頓,和地上的蘋果