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1、科学本质与科学教育主讲：杭州师范大学继续教育学院来文一、什么是科学科学（Science）这个词的本义为“学问”、“知识”。在我国，形成科学这个概念并有科学这个名词迟于西方，大致是在十六世纪以后。当时我国学者把它翻译成为“格物致知”。所谓“格物”，就是要以“物”为本，要解 决实际问题，它强调“实践”的重要。所谓“致知”，是指人们可以获得知识。然而，科学究竟是怎么样的，至今没有一个公认的结论。几个世纪以来，人们一直 想给科学下一个定义，到现在，这种努力还在继续。可是，大家发现每一个定义都不能令人满意。后来渐渐感觉到世界上有很多东 西是不能下定义的，不下定义的比下定义的往往更好。于是，大家倾向于从另
2、外一个方 面去理解科学，去说科学到底应包含哪些本质特征，而不是直接去定义什么是科学。这种难以定义科学的状况，正好说明科学的博大和无限生机。当一个事情能够非常 精确严密地被定义的时候，大概它也就没有多少值得探索的内容了。所以，难以准确定 义科学是一件绝好的事情。由于对科学的定义至今未达成共识，故常常使一线的科学教师感到困惑。为了 便于科学教师理解科学，并在教学中体现科学的本质特征，一些科学家和教育家将自然 科学分为四个维度。若从这四个维度来认识科学，将有助于科学教师在备课、授课和评 课的过程中，去体现科学的本质，把握科学课的特征。自然科学的四个维度是：科学是一系列的思维方式，科学是一套研究的方法
3、，科学 是一个知识体系，科学要与技术和社会相互作用。（思维心理活动的过程：感知、认同、内化、应用 循环）当然，自然科学还会有其他的维度，但有了这四个主要维度，便能够帮助科学教师 去分析科学课程标准、教科书、实验和实践活动等内容是否体现了科学的本质特征。1、科学是一系列的思维方式思维是人脑的机能和对客观存在的反映，是人脑接受、加工、存储和输出信息以指 导人的行为的活动过程。思维方式则是人类在认知过程中形成的，带有一定普遍性和稳定性的思维结构模式， 它是思维规律和思维方法的统一结合形式。科学思维方式则是人对客体的一种理性的反映、认知，是认识和解决问题的一种思 路、方法和程序，是思维运作的方法、程序
4、的总和，是一种相对稳定的、惯性的认识规 范。科学思维是科学智力活动的核心。科学智力活动主要包括观察、实验、记忆、思维、 注意、想象等因素。在这些因素中，思维处于核心地位。学习和进行科学研究均离不开思维，不论是科学问题的提出、实验现象的观察、实 验数据的测量、科学模型的抽象、科学概念的形成、科学规律和科学理论的建立，还是 应用科学理论解决实际问题，都离不开思维。科学思维的一般过程。由于自然科学的研究对象是极其复杂的，故具体的科学 思维过程没有固定的模式，但就整个自然科学发展来看，科学思维主要遵循提出问题、 搜寻事实、捕获信息、立论解释的程序。科学家对自然界具有强烈的好奇心和求知欲。他们所具有的态
5、度、信念和价值观， 激励着他们不断提出问题、解决问题。科学工作中许多新的想法、新的观点、新的解释，都是人大脑的思维活动。现在人们已经知道，人的大脑可以分为左右两个半球。左脑是语言的优势半球，具 有逻辑思维功能，主要分管语言、书写、计算、顺序、判断、推理等。右脑是形象的优 势半球，具有形象思维功能，主要负责韵律、节奏、音乐、图画、想象、幻想等。右脑思维常以灵感、直觉、顿悟的方式出现。右脑在创造活动过程中起着突破性的 认识作用。现代脑科学研究还发现，人的显意识功能主要集中在左半球，潜意识功能主要集中 在右半球。可是大多数人在工作、学习和日常生活中，较多使用的是左脑，使左脑常常 处于超负荷状态。左右
6、脑功能差异示意图目前科学教育界有一大部分人认为：“三位一体”完整的“科学”定义包括三个重要组成部分科学态度科学探究的过程和方法科学探究的成果如何给小学生“科学”定义？请各位老师设计教学环节参考：听到科学这个词的时候，你想到了什么？科学家科学是不是只和科学家有关？（引发思考）看图片，你是否 有下面的经历？一一小结（好奇心总是让我们去探究许多事物，想知识为什么会是这样 的、那样的）讲科学家的故事收集科学家的故事，按照下面的提示，说说他们是如何工作的。（提小：）通过这一课的学习，说说科学是什么。做一个有趣的活动（视觉停留）英国人杰特的研究一一电影的原理二、科学的本质美国著名科学教育专家莱德曼（Led
7、erman）对各界学者的调查结果为：科学思想是不断发展变化的科学需要证据科学带有主观性，因而科学家努力识别并避免偏见科学是逻辑推断及人类想象和创造力的结合科学的发展受社会及文化因素的影响科学思想的相对性和历史性1人类对自然界的漫长的认识过程2科学研究仪器的精密程度的局限性3是科学理性区别于其他思维模式和世界观的独特之处.科学的实践性科学认为宇宙万物总是以一定的形式或规律运行，因而任何科学研究成果，都应是可 重复的并最终接受实践的检验.科学家必须重视收集数据，以便为自己的理论提供证据.科学的客观性和主观性多年来有关灵长类的研究中男性科学家往往注重男性的竞争性和社会行为，而不久 前参与此领域的女性
8、科学家则认为女性灵长类建立公社的行为更重要.尽管科学的观察及实验不可能达到绝对的客观，但是科学家仍需要分析偏见可能的 来源并采取措施努力减少可能避免的偏见及其影响.（实例：小学科学教育概论中的例子）科学的创造性与理智性从问题的提出，到数据收集及数据分析，乃至如何解释数据得出结论,科学的创造性 的影响贯穿科学研究的始终.科学的概念不能自动地从数据中产生.科学家想象客观世界如何运作并设法为其假 说或理论寻求证据.虽然任何想象力和创造力都可以用于提出科学假说或理论,但科学 的结论必须符合逻辑推断的原则,最终必须接受实践的检验.科学与社会文化的关系作为一种社会活动，科学不可避免地反映社会的价值观和世界
9、观.社会文化的价值取向也直接影响科学研究经费的分配，科学研究的方向及方法的选 择,甚至决定对科学解释或结论的取舍.（公务员？考查题：立方体的观察与研究做右图的一个立方体，顶部数字为5，不允许转动、提起、打开立方体。列出你的观察报告。立方体的底面是什么？得出结论的理由。）（得到观察报告推出底面的数字和字母）科学本质的内容科学知识的确定性；依靠证据；可重复性；科学方法和批判性思维；假说与预测； 创造性；科学与提出问题；合作与协作；科学史、科学与社会的关系；科学知识的相对 真理性；科学与技术的关系。科学本质的教育价值1、有利于学生形成正确的科学观从认识论角度看，科学是一种相对稳定的理论知识体系；从方
10、法论上看，科学是一 个永无止境的探究活动；从社会学角度上看，科学是一种人类的事业，科学会受社会文 化、政治、经济及个人主观因素的影响。2、有利于学生体验科学的方法与过程有利于学生体验科学家在科学探索中走过的艰难历程，进而认识到科学不是一帆风 顺的事业，而是充满挫折、失败、谬误、猜想、顿悟的不断探索的过程。3、有利于培养学生的批判精神科学本质教育有利于学生正确认识科学的发展史，而科学的发展与进步的历史，就 是科学怀疑的历史，就是科学家不断克服错误、追求真理的历史。4、有利于培养学生的科学情感可以促使学生更好地理解、评价、欣赏科学事业，科学家的探索过程更能激发其对 科学探索的热情、勇气与欲望，培养
11、其坚忍不拔的意志品质。三、科学本质在标准中总目标通过科学课程的学习，知道与周围常见事物有关的浅显的科学知识，并能应用 于日常生活，逐渐养成科学的行为习惯和生活习惯；了解科学探究的过程和方法，尝试 应用于科学探究活动，逐步学会科学地看问题、想问题；保持和发展对周围世界的好奇 心与求知欲，形成大胆想象、尊重证据、敢于创新的科学态度和爱科学、爱家乡、爱祖 国的情感；亲近自然、欣赏自然、珍爱生命，积极参与资源和环境的保护，关心科技的 新发展。教学大纲与课程标准的比较指导学生获得一些浅显的自然科学基础知识，同时培养他们的科学志趣，以及 爱 科学、用科学的能力，使他们受到科学自然观、科学态度、爱家乡、爱祖
12、国、爱大自然 等思想品德教育，促进他们的身心健康。通过科学课程的学习，知道与周围常见事物有关的浅显的科学知识，并能应用 于日常生活，逐渐养成科学的行为习惯和生活习惯；了解科学探究的过程和方法，尝试 应用于科学探究活动，逐步学会科学地看问题、想问题；保持和发展对周围世界的好奇 心与求知欲，形成大胆想象、尊重证据、敢于创新的科学态度和爱科学、爱家乡、爱祖 国的情感；亲近自然、欣赏自然、珍爱生命，积极参与资源和环境的保护，关心科技的 新发展。四、科学本质（须）在教材中研读美国的STC教材编排的科学性采样的科学性插图安排的科学性STC教材的教学单元表生命科学地球科学物理科学技术设计1生物天气固体和液体
13、比较与测量2蝴蝶的生命周期土壤变化平衡与秤重3植物的生长发育岩石和矿物化学测验声音4动物研究土地和水电流运动和设计5微观世界生态系统食品化学浮和沉6植物实验时间测量磁铁与电动机纸的技术STC教材共24个单元，1年级-6年级均开设了科学课。每个年级有四个单元。这 24个单元涉及4个主轴的内容：生命科学、地球科学、物质科学和技术设计。教材每册均按照生命科学、地球科学、物理科学和技术设计这样固定的顺序编排单 元的，每块内容安排的单元数量均等，都是4个单元，即一个年级每块内容安排一个单 元。STC教材采用的是大单元大主题的划分方法，一册书就是一个单元，一个单元学习时 间相当于我们的半个学期，一个学期学
14、习两个单元，在半个学期的学习时间里都围绕着 一个主题学习；在每个单元里又分成若十个部分，每个部分由若干课组成。每个部分可以视作是一 个小的单元。每一个部分就是几个阶段的学习周期，即关注、探索、思考和应用。关注阶段主 要是了解学生对某个主题知道了些什么、他们还想学些什么。探索阶段是通过一系列的 活动，探索一个科学概念或科学现象。如观察、记录、制作、测量。课堂探索通常分小 组进行，两个人或四个人为一组。思考阶段主要是学生们思考他们在活动中的观察结果,并把思考的结果。记录在科学日记上，与同学一起进行讨论。应用阶段主要是让他们 有机会将所学的新知识应用到真实生活中和课程的基他领域。STC中的24个单元
15、非常固定地按这四个阶段设计的。STC的知识阶梯列表生命科学部分地球与空间科学部分物质科学部分K1-4年级理解生物的特性、生命的周期、生物和环境理解地球物质的性质、 天空中的物体、地球和 天空的变化理解物体和材料的性质， 物体的位置和运动，光热 电和磁5-8年级理解生命系统的结构和功 能、繁殖和遗传、调节和 行为、种群与生态系统理解地球系统的结构、太阳系中的地球等理解物质的性质和性质 的变化、运动和力等科学探究的学习方法梯度观察、测量、确定属性寻找证据、识别模式的循环因果关系、扩大判断范围设计和进行可控制的实验1年级V2-3年级VV4-5年级VVV6年级VVVV“生态系统”中四个小单元的线形结构第一部分（生态系统是什么？）：学习有关生态系统的词汇.有关生存能力的阅读，为何一些动物 存活着， 些濒临灭绝， 些已灭绝。生物之间相互依存的关系，科学家研 究这些关系并告诉我们怎样是个健康 的生态
