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1、-初中科学课程知识拓展第一单元 课标与教材分析学习目标 一、掌握科学课程的教育理念及发展动态；二、认识现今科学课程教学中存在的问题；三、通过理论学习及案例研究提高自身的教育素质；四、了解为什么要对科学课程教师进行知识拓展；五、学会在教学中建立综合的知识体系。学习指南一、丰富科学课程理论知识；二、比较国内外科学教材；三、了解科学课程标准；四、学习有关提高教学技能的案例及分析科学的本质（一）传统的科学本质观 自从自然科学产生以来,什么是科学本质的问题就一直受到哲学家的关注。传统的科学哲学认为,科学是用仔细的观察和实验收集的“事实”和运用某种逻辑程序从这些事实中推导出的定律和理论。持这种观点的科学观
2、主要有经验主义科学本质观、理性主义科学本质观和逻辑实证主义科学本质观。 1.经验主义科学本质观 经验主义科学本质观也称为归纳主义科学本质观,它的要义是:科学是从经验事实通过归纳法导出来的知识。科学始于观察,“科学是以我们能看到、听到、触到的东西为基础的。个人的意见或爱好和思辨的想象在科学中没有地位。科学是客观的。科学知识是可靠的知识,因为它是在客观上被证明了的知识。”而从事科学研究的“科学的观察者应该具有正常的未受伤害的感官,应该忠实地记录下他所能看到、听到等等的东西,作为和他正在观察的情况有关的事例,而且他在做这些事时不能带有任何成见。” 经验主义科学本质观以哲学上的经验论为其理论基础,其代
3、表人物有培根(F.Bacon,1561-1624)、洛克(J.Locke,1632-1704)、贝克莱(G.Berkeley,1685-1753)、休谟(D.Hume,1711-1776)等。经验主义强调经验和感觉的重要性。培根指出,“一切自然的知识都应求之于感官。”洛克则认为,“我们的一切知识都在经验里扎着根基,知识归根到底是由经验而来的。”总之,经验主义的基本观点是:(1)知识的来源是现实的生活,而不是间接经验和书本知识;(2)知识获得的方式是从个别到一般,而且只有以这种方式获得的知识才是可靠的。它反对由一般演绎为特殊,也就是说,认为知识是纯粹经验的产物而不是理性的产物,因为知识的源泉是经
4、验,而科学是建立在事实基础上的。 自近代以来,经验主义科学本质观的影响巨大,在一个相当长的历史时期内,它成为普遍流行的、主导的科学本质观。19世纪兴起的实证主义科学本质观继承并发展了经验主义科学本质观,并把它推向极致。 2.理性主义的科学本质观 理性主义认为,一切知识均源于理性所显示的公理。理性主义的知识观把知识当作外在于主体的客观存在,学生的学习就是要获得这些客观知识。理性主义知识观以哲学上的唯理论为哲学基础,其主要代表有笛卡尔(R.Descartes,1596-1665)、斯宾诺莎(B.Spinoza,1632-1677)、康德(I.Kant,1724-1804)、黑格尔(G.W.F.He
5、gel,1770-1831)等人。早在古希腊哲学家柏拉图时代,知识就被认为是人类理性的产物。柏拉图认为,感性世界是不可靠的,只有理念世界才是真正的知识世界。笛卡尔的“我思故我在”,将理性思维置于重要地位,明确了知识是如何产生的、知识与主体的关系,即只有通过理性思维才能获得可靠的知识。康德虽然承认感性直觉的意义,但却认为经验之所以可能,仅仅是由于给予感觉以组织的、具有普遍性的“自我意识”或“统觉”。他说:“如果不能被接纳到意识里边,那么,一切直观对于我们就等于什么也没有,就跟我们毫不相干。它们可以直接或间接进入意识,只有这样,才可能有知识。”黑格尔认为,直觉的确信、知觉、悟性等等是各自包含了应当
6、扬弃的矛盾的辩证法的诸阶段,最终应当在绝对理念上统一起来。概而言之,在理性主义知识观中,知识被认为是“客观的”、“绝对的”、“科学的”。“客观的”是指知识是一种具有客观基础的、得到充分证据的真实信念,它与仅仅是个人的意见或证据支持的主观信念相区别。“绝对的”是指通过严格的与科学的逻辑过程(即理性思维过程)获得的知识具有绝对的、永恒的和普遍的价值特性,是不容置疑的。“科学的”是指知识是按照学科体系各自成为一种具有某种共同本质属性的学科知识,每一种学科都有自己的知识体系和语言。比如,数学就是一种典型的科学,它是一种基于定理、公理的明确的规范的知识体系。 3.逻辑实证主义科学本质观 逻辑实证主义(L
7、ogical Positivism)又被称为逻辑经验主义(Logical Empiricism),亦即相对于英国传统经验主义的“新经验主义”,也是相对于孔德的传统实证主义的“新实证主义”。从名字可以看出,它的两个基本原则,一是逻辑,一是实证或经验。前者受惠于弗雷格和罗素所创立的现代逻辑的分析方法,而后者无疑来自从休谟、孔德、穆勒到马赫的经验主义传统,维特根斯坦的逻辑哲学论则为其奠定了基本的哲学原则。 逻辑实证主义认为,知识来自于纯粹客观的观察,再经由所谓的科学方法得到科学知识或理论。逻辑实证主义是实证主义传统中的当代科学哲学。它崇尚经验科学,主张用怀特海和罗素的符号逻辑分析现代科学。它所提倡的
8、科学方法是假设演绎法。整个科学研究的过程,就是先以开放的眼光观察自然现象,通过归纳发现获得某些规则,进而在头脑中形成某种假说,再收集资料验证假说,若假说成立就变成科学知识。所以只要完全遵循上述的过程,所产生的知识就可称为科学知识。由于科学知识的产生过程被认为相当“客观”的,因此一旦被确证,科学知识就变成绝对的真理(truth)。既然是真理,其地位是稳固的,不会被推翻,所以当科学知识不断地形成时,就代表真理不断地增加,也就是说,科学知识是以一种线性累加的方式不断增长。 逻辑实证主义的观点对人们认识科学的本质产生的影响是巨大的。逻辑实证主义强调科学知识的可证实性,认为观察是科学知识的来源,而且观察
9、是一种价值中立、客观的活动,不受任何因素的影响(如观察者的已有知识、理论和信念),故所得的资料一定是客观的。由于科学知识形成过程被认为相当客观,而且它是对自然界的本质的真实的描述,因此是极不易改变的,故科学知识被视为绝对客观的真理。同时,因为每一种科学知识都被视为真理,因此,科学知识的增长就意味着真理不断地累积。由于视科学知识是客观真理,人们自然地把知识及其结构看作是科学的本质。正如布鲁纳在教育过程一书中指出的:“一门学科的课程是由其基本原理赋予学科结构的,应当以这些基本原理的最基本的理解为目标决定其课程。未能弄清知识领域的广泛的基本结构情境而教授具体课程和技能,在某种意义上不经济的。” 总之
10、,传统的科学本质观主要建立在经验主义、理性主义和逻辑实证主义基础上,这种科学本质观认为:科学理论知识是经过实证检验过的、具有永恒价值的真理性知识;科学认识的过程当然就是逻辑实证的过程,即事实定律理论的过程,科学理论来自对某种现象的特定例证的大量观察;在自然观上,认为万物皆自然,反对把自然和人进行区别对待,反对主观意志的投入和作用。（二）现代的科学本质观现代的科学本质观是以现代的科学哲学为基础的。现代科学哲学的研究,尤其是20世纪50年代科学哲学发生了急剧的变化,涌现了如波普尔(K.Popper)、库恩(T.Kuhn)、邦格(M.Bunge)等一批杰出的科学哲学家,形成了包括证伪主义科学观、历史
11、主义科学观和建构主义科学观在内的当代科学哲学。虽然他们的观点并非完全一致,但都对科学主义的逻辑实证进行了批判。 1.证伪主义科学本质观证伪主义科学哲学的代表卡尔莱芒德波普尔(Karl Raimund Popper,1902-1994)是当代著名的奥地利犹太裔英国籍哲学家。波普尔称他的批判理性主义的哲学为证伪主义,这是由于他反对逻辑实证主义的“经验证实原则”,针锋相对地提出了一个“经验证伪原则”。证伪主义者波普尔批评道,通过归纳和证实方式获得的科学知识是不可靠的,是可错的。科学知识不过是科学家为解决科学问题而提出的尝试性的、探索性的理论假设。 波普尔认为任何科学理论都不能被经验证实,而只能被经验
12、证伪。这是因为任何科学命题必定是具有普遍有效性的全称陈述,但是经验所观察到的仅仅是具体事物,经验所能证实的只是单称陈述,而个别不能通过归纳法而上升为一般,因而经验也不能通过证实个别而证实一般。因此,高度可证伪的理论应该比不那么可证伪的理论更可取,如果它们实际上并没有被证伪。这个条件限制对证伪主义者是重要的,已被证伪的理论必须被无情地摈弃。科学事业在于提出高度可证伪的假说,随之审慎而顽强地试图证伪它们。引用波普尔的话来说:“所以我能愉快地承认,象我这样的证伪主义者宁愿通过大胆的推测,试图解决一个有意义的问题,即使(并且尤其是)这个推测很快被证明是假的,而不愿详述一连串无关的老生常谈。我们宁愿这样
13、做,因为我们相信,这是我们能从我们的错误中学习的方法;在发现我们的推测是假设时,我们将学到很多有关真理的东西,并将更加接近真理。” 波普尔否认科学理论来自经验事实的归纳,那么科学理论是从哪里来的呢?波普尔的回答是它们来自科学家的灵感与假设。在证伪主义者看来,科学假设是来自于科学家们创造性的猜想。由此可见,科学知识、科学理论就是科学家的假设与猜想,具有明显的主观性、偶然性和差异性。科学家提出假设与猜想的过程就是依据个人的观念、知识和经验创造性地、尝试性地解决问题的过程。因此,在证伪主义者眼中,科学认识活动已经具有了明显的建构色彩。波普尔认为,科学理论虽然无法证实,但却可以证伪。因此,按照他的证伪
14、主义观点,科学理论从本质上来说都是假说。他说:“在一个理论系统内,我们可以区别属于各种普遍水平的陈述。普遍性水平最高的陈述是公理;较低水平的陈述能由它们演绎出来。较高水平的经验陈述相对于从它们演绎出来的较低水平的陈述来说,总是具有假说的性质:它们能为这些不那么普遍的陈述之被证伪所证伪。但是,在任何假说的演绎系统中,这些不那么普遍的陈述本身仍然是(在这里所理解的意义上)严格全称陈述。因此,它们也必定具有假说的性质。”他甚至还认为,“某些单称陈述也是假说,因为(依靠一个理论系统的帮助)可以从它们演绎出结论,使这些结论的被证伪可以证伪这些单称陈述”。这从反面进一步说明了科学结构的非归纳性质。 2.历
15、史主义科学本质观 历史主义科学哲学的代表人物库恩(Thomas.S.Kuhn,1922-1996)是当代美国著名的科学史家、科学哲学家、教育家。库恩的科学观一般被认为体现在他的科学革命的结构一书之中。在这部书中,库恩认为科学中的观察和方法具有相当的理论依赖性,拥有不同的理论前提或范式的科学家相当于生活在不同的世界之中。因此库恩提出了历史主义科学本质观,其核心思想是科学的发展观,认为科学是一个“进化与革命、积累和飞跃的不断发展过程”,是范式的转换。 库恩用“范式转换”概念来解释科学的发展,认为每一次科学革命就是一次科学范式的转换。库恩认为,科学的发展与进步不是积累的,而是革命性的,即不断实现旧范
16、式向新范式的转变。旧范式被新范式所替代,就是所谓“范式转换”。那么,新旧范式间的关系又是怎样的呢?库恩认为二者是根本对立、互不相容的。科学革命就是世界观的根本改变,是一个与心理学上的格式塔转换相类似的过程。“在革命之后,科学家所面对的是一个不同的世界。”“革命之前科学家世界中的鸭子到革命之后就成了兔子。”换言之,按照新范式,科学家在先前的观察领域中看到的是完全不同的事物。比如,按照地心说,观察者看到的是太阳每天东升西落,绕地球一周。而当他接受日心说之后,他看到的则是地球绕太阳公转的同时还在自转,而原先看到的太阳东升西落只不过是地球每天自转一周的结果,并非太阳真的绕地球旋转所致。 在每次科学革命
