如何使用模型解釋科學模型?
由於許多科學現象或解釋,對一般人來說都很抽象,為了讓他人更容易明白,科學家許多時使用一些模型來作說明。
但留意,模型始終並不是真正的科學現象,因此難免跟真正的現象有些差異,同時,學習者也可能出現其他誤解,因此要準確地使用模型來解釋或學習的話,都需要注意一些事情。
例如以下的模型,是用以解釋人體橫隔膜的移動如何影響肺部體積的模型,與真實的狀況有甚麼差異?
以下哪些是應描述的差異?
1.
氣球表面是平滑的,肺臟內是凹凸不平的。
2.
氣室內是空氣,胸腔內是液體。
3.
鐘形罩壁不能移動,但胸壁是可移動的。
4.
橡皮膜下拉成拱形時,空氣進入氣球; 橫隔膜是向下平放時,空氣進入肺臟。
5.
橡皮膜向上壓成平放時,空氣離開氣球; 橫隔膜是向上成拱形時,空氣進入肺臟。
6.
拉動手柄必須是手動的,橫隔膜的收縮則是可自動的。
7.
鐘形罩是玻璃做的,胸壁由肋骨及肋間肌組成。
8.
橡皮膜移動後,氣球體積變化較小,橫隔膜移動後,肺臟體積變化較大。
注意
1.
先清楚相關模型是用來說明甚麼現象的。這個應是由建立者提供的。
跟以上目的不符合的,不應列作差異!
以上模型要解釋的是: 人體橫隔膜的移動如何影響肺部體積
2.
要比較模型的構造時,不應比較使用材料的差異,但可比較形狀、位置、質地或顏色等基本因素。但留意,如這些因素並不涉及要解釋的現象的話,也不必列出。
3.
比較模型的運作機制時,則可比較描述過程時一些基本的因素,例如速度、方向、涉及的能量等。當然,如不涉及解釋的現象的話,也不必列出。
-------------------------------------------------------------------------------------------------
建議答案:
再確定一次,這模型是用以解釋人體橫隔膜的移動如何影響肺部體積。
1.
氣球表面是平滑的,肺臟內是凹凸不平的。(不是! 這不是以上模型的目的。)
2.
氣室內是空氣,胸腔內是液體。(不是! 這不是以上模型的目的,但氣室含有甚麼物質會影響氣球的脹大狀況)
3.
鐘形罩壁不能移動,但胸壁是可移動的。(不是! 這不是以上模型的目的。這是肋骨籃的運作)
4.
橡皮膜下拉成拱形時,空氣進入氣球; 橫隔膜是向下平放時,空氣進入肺臟。(是! 但總體影響相同,都會使氣室及胸腔體積先增加,祇是橫隔膜的位置不同,但這是可比較的,以免誤會。)
5.
橡皮膜向上壓成平放時,空氣離開氣球; 橫隔膜是向上成拱形時,空氣進入肺臟。。(是! 但總體影響相同,都會使氣室及胸腔體積先減少,祇是橫隔膜的位置不同,但這是可比較的,以免誤會,但這個差異其實跟第(4)項說的是同一件事,祗是以另一角度而已。)
6.
拉動手柄必須是手動的,橫隔膜的收縮則是可自動的。(是! 雖然不是這模型主要要解釋的事情,但這算是機制之一,如製作更佳的話,可把拉動橡皮膜也做成主動的。但留意,由於並不是最主要的,因此應先列出以上(4)或(5)的差異,才可列出這項差異。)
7.
鐘形罩是玻璃做的,胸壁由肋骨及肋間肌組成。(不是! 這是材料差異,既然是模型,材料一定是不同的!)
8.
橡皮膜移動後,氣球體積變化較小,橫隔膜移動後,肺臟體積變化較大。(是! 這跟氣球的彈性跟肺的彈性有關,但這不在DSE範圍內,不需要列出。)
##
現時,除了利用模型解釋之外,也可能會利用動畫來說明的。但有時利用動畫說明,也不一定效果更佳的,因為許多時動畫說明了許多現象,或整個科學現象,由於相關資訊太多,學習者反而無法好好掌握。