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第八課

第八課. 科學中的類比法. 活動 1. 每人 獲發一張 A4 紙和兩個萬子夾。試摺疊紙張，以承載最多的書本（即在已摺疊的紙上放上書本）。. 為何你會用這個方法摺紙（和任何科學概念或原理有關嗎）？. 把紙卷成環狀. 紙環就像柱一般（類比法例子）支撐重物 。. 把紙卷成圓柱狀. 圓柱狀紙卷就像柱一樣（類比法例子）支撐重物 。. 活動 2. 很久以前，一名病人因病無法小便，其腹部越趨脹痛，使他極爲痛苦。醫師孫思邈（公元 581 至 682 年）為他診斷過後，認為是因為泌尿道堵塞。然而孫醫師未能即時想出治療之法，眼見病人危在旦夕，感到十分沮喪。.

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第八課

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  1. 第八課 科學中的類比法

  2. 活動1 每人獲發一張A4紙和兩個萬子夾。試摺疊紙張，以承載最多的書本（即在已摺疊的紙上放上書本）。 • 為何你會用這個方法摺紙（和任何科學概念或原理有關嗎）？

  3. 把紙卷成環狀

  4. 紙環就像柱一般（類比法例子）支撐重物 。

  5. 把紙卷成圓柱狀

  6. 圓柱狀紙卷就像柱一樣（類比法例子）支撐重物 。

  7. 活動2 很久以前，一名病人因病無法小便，其腹部越趨脹痛，使他極爲痛苦。醫師孫思邈（公元581至682年）為他診斷過後，認為是因為泌尿道堵塞。然而孫醫師未能即時想出治療之法，眼見病人危在旦夕，感到十分沮喪。

  8. 後來孫思邈見一名小男孩用烤熟的蔥管吹出音樂，便靈機一觸，想出拯救病人的方法！後來孫思邈見一名小男孩用烤熟的蔥管吹出音樂，便靈機一觸，想出拯救病人的方法！ 孫醫生的療法是甚麼？ 活動2

  9. 蔥管的用途？

  10. 尿道和蔥管有何相似之處？ 形狀？ 特性／功能？

  11. 一根蔥管有何用途？ 飲管 髮圈 鞋帶 繩子 擴散性思考 藤籃 筆 類比法

  12. 後來孫思邈見一名小男孩用烤熟的蔥管吹出音樂。 他靈機一觸，想到可把一條管道插入病人的尿道（把管道的一端削成細而尖的形狀），然後用嘴把病人的尿液吸出來。 最後他用此法救回病人一命。

  13. 討論問題： 尿道和蔥管有何相似之處，孫醫生怎樣利用類比法找出療法？

  14. 類比法 若A和B具備若干相似的屬性，而A具備另一種特性W，我們則可以推斷B也具備W特性。類比法是從一項特定的事物推斷另一項特定事物的推論方法。

  15. 物件A和物件B均擁有屬性X1，X2，X3… 而A具備W屬性； 因此B很可能亦具備W屬性。 類比法

  16. A: X1，X2，X3，……; W B: X1，X2，X3，…… 因此，B可能亦具備W屬性。 類比法

  17. 類比法、歸納法和演繹法在科學研究中的關係 一般 演繹法 歸納法 特性B （個別事實或意念） 特性A （個別事實或意念） 類比法 （參考文獻：《類比》王溢然，張耀久(2001)）

  18. 活動3 以下為太陽系兩個星體 － 地球與火星的數據：

  19. 討論問題： 地球與火星有何相似的特徵？ 有生物存在是地球的獨有特徵。你有信心運用類比法證明火星上同樣有生物存在嗎？試解釋你的答案。

  20. + – R 電阻 水 明輪翼 水管 水泵 活動4 我們可將電力看成一種液體，例如水。水流模型協助我們了解電路及相關科學概念。 以下為一個類比法圖表及兩個電路圖： 類比法圖表 參考網頁（類比法模型）： http://www.ac.wwu.edu/~vawter/PhysicsNet/Topics/DC-Current/WaterFlowAnalog.html

  21. 任務 4 填充： 電線 ( ) 電勢( ) 電壓 （電勢差）  ( ) 電流 ( ) 電阻 ( ) 參考網頁（類比法模型）： http://www.ac.www.edu/~vawter/PhysicsNet/Topics/DCCurrent/WaterFlowAnalog.html

  22. 以水流模型解釋電路

  23. 2. 上述的水流模型有什麼問題？ 若模型中的水管出現破洞，便會導致滲漏。然而，即使電線出現破洞，亦不會漏電。 模型中的水泵並不需要能量運作。 我們可思考下列兩點：

  24. 活動5 1. 試指出類比法對科學的貢獻。 2. 類比法有何局限性？

  25. 1. 指出類比法對科學的貢獻。 (a) 類比法促進科學新概念的發展。 由類比法推斷的結論正確與否，縱然要視乎或然率，但它仍然是建構新概念(尤其在概念或理論的發展初期)的重要方法。科學上許多重要的理論都是由類比法得出的假設開始，其後再獲實驗證據所支持。

  26. 然而，要取得較有力的類比論點，便要將透過類比法產生的新知識，跟已有的知識比較。利用類比法為兩項事物推論出來的屬性／關係不一定正確，全取決於或然率。一般來說，兩者相似性的相關程度十分重要。然而，要取得較有力的類比論點，便要將透過類比法產生的新知識，跟已有的知識比較。利用類比法為兩項事物推論出來的屬性／關係不一定正確，全取決於或然率。一般來說，兩者相似性的相關程度十分重要。 相似點數量亦有一定的影響。兩項事物擁有的相關及基本屬性越多，它們的類比關係便越強。 此外，若兩項事物的推斷屬性和類比屬性出現不一致的情況，則類比法推理的可信性較低。

  27. (b) 類比法推動新發明的出現 類比在邏輯中的重要性在於它有助分散思維，提高創造力。不少發明便是由類比思維而生。例如人們發現蝙蝠能在黑暗中飛行自如，不會與障礙物發生碰撞。後來，雷達的發明便是從蝙蝠的聲波偵測系統類比而來。

  28. (c)類比法為模型實驗奠定邏輯基礎 類比法被廣泛應用於模擬實驗中，而模擬實驗是科學研究中一個重要過程。例如科學家和工程師經常利用風洞來研究飛機。

  29. 風洞 鳴謝：美國太空總署

  30. 2. 類比法有何局限性？ 類比法有助解釋科學概念，但亦會產生誤解。類比法有時可協助我們理解部份科學過程，卻難以應用在整個過程上。 類比法所得結論的可靠性，需按實驗證據而定。

  31. 補充活動： 試找出由類比法而生的科學發現或發明例子。

  32. 貝爾（Alexander Graham Bell）運用類比法發明電話，靈感來自人類的耳朵結構。. 科學家嘗試利用線來代表圍繞著條形磁鐵的磁力線。 傳說阿基米德（Archimedes，公元前287至212年）應用類比法及其浮力理論，成功揭發一宗詐騙赫農王(Hieron II)西拉庫斯（Syracuse）的案件。 試找出由類比法而生的科學發現或發明例子。

  33. 2. 挑戰問題 根據在2008年6月4日發表的一篇新聞稿，一位頂尖的香港大學微生物家－袁國勇教授發現一個方法有助提高老鼠感染H5N1病毒後的存活率。 在研究中，老鼠先被注入比足以致命的劑量超出1000倍的H5N1病毒。48個小時後，研究人員為其中一組老鼠注入抗病毒藥物，zanamivir；並為另一組注入抗病毒藥物zanamivir和兩種不含類固醇的抗炎藥物celecoxib 和mesalazine。研究發現，感染足以致命的H5N1禽流感病毒的老鼠，其存活率由13.3%（單是使用zanamivir）上升至53.3%（上升四倍）。 醫學界日後將臨床試驗三種藥物，以研究它們對感染H5N1的人類是否有效。

  34. 討論問題： 臨床試驗的類比推論是甚麼？ 試評論臨床試驗的成功率。

  35. 老鼠與人類有不少相似之處。 受H5N1感染的老鼠在接受新療法（「雞尾酒療法」）後的存活率提高。 受H5N1感染的人類在接受新療法（「雞尾酒療法」）後的存活率有可能也會提高。 a) 臨床試驗的類比推論是甚麼 ？

  36. (b) 試評論臨床試驗的成功率。 雖然實驗數據顯示雞尾酒療法對老鼠有效，但對人類卻不一定奏效。老鼠與人類在生理上縱然有許多相似之處，但亦存在不少差異。雞尾酒療法對治療人類是否有效仍然是未知之數。

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