科学模型法
模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法,是逻辑方法的一种特有形式,建立科学模型和由模型来研究问题,是科学研究中常用的理想化方法,是连接理论和应用的桥梁。抽象化和具体化是模型方法的两个重要特征。
基本信息
- 中文名
科学模型法
- 外文名
Scientific model approach
- 作用
揭示原型的形态、特征和本质
- 所属方法
逻辑方法
- 特征
抽象化和具体化
- 主要代表
卢瑟福模型
模型方法介绍
按钱学森的观点:“模型就是通过我们对问题的分析,利用我们考察来的机理,吸收一切主要因素,略去一切不主要因素所创造出来的一幅图画”。因此,模型方法就是把研究对象(原型)的一些次要细节,非本质的联系舍去,从而以简化和理想化的形式去再现原型的各种复杂结构、功能和联系的一种科学方法。
模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法,是逻辑方法的一种特有形式,建立科学模型和由模型来研究问题,是科学研究中常用的理想化方法,是连接理论和应用的桥梁。抽象化和具体化是模型方法的两个重要特征。
一方面,在模型思维中,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,把复杂的原型客体加以简化和纯化,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。还有一些不便直接接触的实物研究也需要模型来帮助理解(如细胞结构)。初中科学教材中的原子结构模型、磁感线、化学式、细胞结构图、等高线等等都是科学模型,这些模型大大方便了初中生对相关抽象的科学概念规路的认识与理解。
总之,模型方法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。
科学模型法举例
1.原子结构模型发展
1.道尔顿模型
1808年 道尔顿模型 原子是一个坚硬的小球
英国自然科学家约翰·道尔顿提出了世界上第一个原子的理论模型。
他的理论主要有以下三点:①原子都是不能再分的粒子;②同种元素的原子的各种性质和质量都相同;③原子是微小的实心球体。
2.汤姆生模型
1897年 汤姆生模型 原子是一个带正电荷的球,电子镶嵌在里面,原子好似一块“葡萄干布丁”
葡萄干布丁模型由汤姆生提出,是第一个存在着亚原子结构的原子模型。
汤姆生在发现电子的基础上提出了原子的葡萄干布丁模型,汤姆生认为:①电子是平均的分布在整个原子上的,就如同散布在一个均匀的正电荷的海洋之中,它们的负电荷与那些正电荷相互抵消。②在受到激发时,电子会离开原子,产生阴极射线。
3.卢瑟福模型
1911年 卢瑟福模型 原子的大部分体积是空的,电子按照一定轨道围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转。
行星模型由卢瑟福在提出,以经典电磁学为理论基础,主要内容有:①原子的大部分体积是空的 ②在原子的中心有一个很小的原子核 ③原子的全部正电荷在原子核内,且几乎全部质量均集中在原子核内部。带负电的电子在核空间进行绕核运动。