▲表1 科学解释的评价量表
引导学生学习PTDR解释框架和评价量表。PTDR框架即指“现象-理论-资料-推理”,如图17所示。资料是通过对现象的分析获取的事实信息,科学知识包括概念、规律、理论等,然后利用资料和科学知识进行推理。
▲图17 PTDR解释框架
生活现象:向水杯中倒入半杯开水,盖上杯盖拧紧,冷却一段时间,发现杯盖拧不开了。请结合气压知识解释上述现象。
引导学生解释,并利用评价量表进行自我评价。师生交流改进后的解释,如图18所示。
▲图18 生活现象解释
科学解释是运用科学知识的常见形式,它不是科学理论和科学资料的随意堆砌,而是符合逻辑关系的推理过程。借助PTDR解释框架作为显性化脚手架支持,有利于科学解释能力的提升。
5.设计定量探究 理解科学本质
覆杯实验说明大气可以托起一定量的水,那么最多可以托起多少高的水柱呢?查阅资料告诉我们历史上有人做过这个实验,大气可以托起10米多高的水柱。科学家托里拆利用水银来做实验,大气能托起了760毫米的水银柱,所以人们通常把这个值称为标准大气压,通过公式计算可知标准大气压为1.01*105帕。
在实验室条件下我们可以设计出粗略测量大气压的方法。
任务一:利用吸盘、玻璃板、弹簧测力计等工具粗测大气压。
设计方案:用蘸水的吸盘放在光滑的玻璃板上,用力挤压吸盘,排尽吸盘内的空气。用弹簧测力计钩着挂钩缓慢向上拉,直到吸盘脱离玻璃板面。记录此时弹簧测力计的示数为F,即为大气对吸盘的压力,如图19所示。
▲图19洗盘测量法
任务二:利用注射器、橡皮帽、弹簧测力计等工具粗测大气压。
设计方案:读出注射器的容积V,量出注射器有刻度部分的长度L,利用S=V/L计算出注射器活塞的面积。
把注射器的活塞推至低端,排尽注射器中的空气,然后用橡皮帽封住注射器的小孔。用细线拴住注射器活塞的颈部,细绳一端与弹簧测力计相连,沿水平方向慢慢拉动注射器外筒,当注射器活塞开始滑动时记录下弹簧测力计的示数F,如图20所示。