科学的本质与

1、科学的本质与第1页，共114页。l我国学者把它翻译成为我国学者把它翻译成为“格物致知格物致知”。所。所谓谓“格物格物”，就是要以，就是要以“物物”为本，要解为本，要解决实际问题，它强调决实际问题，它强调“实践实践”的重要。所的重要。所谓谓“致知致知”，是指人们可以获得知识。，是指人们可以获得知识。第2页，共114页。l然而，科学究竟是怎么样的，至今没有一个公然而，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。下一个定义，到现在，这种努力还在继续。第3页，共114页。l可是，大家发现每一个定

2、义都不能令人满可是，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，大家倾向于从另外一个方往更好。于是，大家倾向于从另外一个方面去理解科学，去说科学到底应包含哪些面去理解科学，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。本质特征，而不是直接去定义什么是科学。第4页，共114页。l这种难以定义科学的状况，正好说明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

3、候，大概它也就没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。确定义科学是一件绝好的事情。第5页，共114页。l由于对科学的定义至今未达成共识，故由于对科学的定义至今未达成共识，故常常使一线的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

4、师在备课、授课和评课的过程中，去体现科学的本科学教师在备课、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。质，把握科学课的特征。第6页，共114页。l自然科学的四个维度是：科学是一系列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，的思维方式，科学是一套研究的方法，科学是一个知识体系，科学要与技术和科学是一个知识体系，科学要与技术和社会相互作用。社会相互作用。第7页，共114页。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 科学探究的成果第8页，共114页。科学态度n好奇心n尊重实证n批判的思

5、考n灵活性n对变化世界敏感第9页，共114页。科学探究的过程n观察和提出问题n形成假设n检验求证n得出和解释结论n交流和应用第10页，共114页。科学探究的方法n对比（比较法）n控制变量法n等效替代法n实验推理法n转换法n模型法第11页，共114页。科学探究的成果n科学探究的成果条件n科学成果应具有创造性和先进性n科学成果必须具有社会价值n科研成果必须经过技术鉴定或评审第12页，共114页。如何给小学生如何给小学生“科学科学”定义？定义？第13页，共114页。v科学是不是只和科学家有关系？科学是不是只和科学家有关系？当听到当听到“科学科学”这个词的时候，你想到了什么？这个词的时候，你想到了什么

6、？第14页，共114页。好奇心总是让我们好奇心总是让我们去探究许多事物，去探究许多事物，想知道为什么会是想知道为什么会是这样、那样的。我这样、那样的。我们的这些经历其实们的这些经历其实和科学家的工作十和科学家的工作十分相似。分相似。你是否有过下面的经历？你是否有过下面的经历？第15页，共114页。第16页，共114页。第17页，共114页。n收集你最喜欢的科学家的资料，向大家介绍他有什么研究成果，他是如何开展研究的。第18页，共114页。第19页，共114页。让我们来做一个有趣的活动让我们来做一个有趣的活动准备一张长准备一张长30厘米、宽厘米、宽10厘米的白纸，厘米的白纸，将白纸对折。将白纸对

7、折。在对折的两张纸条上，分别画上大小相同、在对折的两张纸条上，分别画上大小相同、神情不一的小人。神情不一的小人。第20页，共114页。你发现了什么？你能提出问题？你发现了什么？你能提出问题？第21页，共114页。n在1824年，英国人罗杰特也进行过类似的活动。可他不是玩玩就算了，而是对这一现象作出了自己的解释。后来，这一解释被人们普遍接受，电影就是根据他解释的原理制作的。第22页，共114页。二、科学的本质二、科学的本质n美国著名科学教育专家莱德曼（美国著名科学教育专家莱德曼（Lederman）对各）对各界学者的调查结果为：界学者的调查结果为：n科学思想是不断发展变化的科学思想是不断发展变化的

8、n科学需要证据科学需要证据n科学带有主观性，因而科学家努力识别并避免偏见科学带有主观性，因而科学家努力识别并避免偏见n科学是逻辑推断及人类想象和创造力的结合科学是逻辑推断及人类想象和创造力的结合n科学的发展受社会及文化因素的影响科学的发展受社会及文化因素的影响第23页，共114页。科学思想的相对性和历史性科学思想的相对性和历史性n1、人类对自然界的漫长的认识过、人类对自然界的漫长的认识过程程n2、科学研究仪器的精密程度的局限、科学研究仪器的精密程度的局限性性第24页，共114页。3、科学理论的发展具有革命性、科学理论的发展具有革命性。科学理论的革命性在于改变旧理论科学理论的革命性在于改变旧理论

9、的基本概念和原理，突破和超越旧的基本概念和原理，突破和超越旧理论，新理论不仅可以解释旧理论理论，新理论不仅可以解释旧理论能够解释的所有现象，而且可以解能够解释的所有现象，而且可以解释旧理论不能解释的现象释旧理论不能解释的现象。 第25页，共114页。4、科学理论的发展具有继承性、科学理论的发展具有继承性 科学理论的继承性或者表现为理科学理论的继承性或者表现为理论概念的延伸，或者表现为把旧理论概念的延伸，或者表现为把旧理论作为一种特例包含在新理论之中。论作为一种特例包含在新理论之中。第26页，共114页。科学的实践性科学的实践性n1、科学不相信权威、科学不相信权威n科学认为宇宙万物总是以一定的形

10、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成果，都应是可重复的并最终接受实践的检验实践的检验.第27页，共114页。n2、科学具有重复性，可接受实践科学具有重复性，可接受实践的检验的检验第28页，共114页。n3、科学家必须重视收集数据，以、科学家必须重视收集数据，以便为自己的理论提供证据便为自己的理论提供证据.第29页，共114页。科学的客观性和主观性科学的客观性和主观性n1、科学具有客观性:科学是客观世界的反应第30页，共114页。2、科学的主观性、科学的主观性n科学家的知识背景、国籍、性别、经历等第31页，共1

11、14页。科学的主观性科学的主观性n例如：多年来有关灵长类的研究例如：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，而不久前参与争性和社会行为，而不久前参与此领域的女性科学家则认为女性此领域的女性科学家则认为女性灵长类建立公社的行为更重要灵长类建立公社的行为更重要.第32页，共114页。n尽管科学的观察及实验不可能达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施努力减少可能避免的偏见及其影响影响.第33页，共114页。n你观察

12、到什么？第34页，共114页。你观察到什么？第35页，共114页。n你观察到什么？n你的推断是什么？第36页，共114页。科学的创造性与理智性科学的创造性与理智性n从问题的提出，到数据收集及数从问题的提出，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结论，科学的创造性的影响贯穿科学研究的始终。科学研究的始终。第37页，共114页。n科学的概念不能自动地从数据中产生，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。虽然任何想象其假说或理论寻求证据。虽然任何想象力和创造

13、力都可以用于提出科学假说或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。的原则，最终必须接受实践的检验。第38页，共114页。科学与社会文化的关系科学与社会文化的关系n作为一种社会活动，科学不可避免作为一种社会活动，科学不可避免地反映社会的价值观和世界观地反映社会的价值观和世界观.第39页，共114页。n社会文化的价值取向也直接影响科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，甚至决定对科学向及方法的选择，甚至决定对科学解释或结论的取舍解释或结论

14、的取舍.第40页，共114页。n立方体的观察与研究立方体的观察与研究n做右图的一个立方体，顶部数字为做右图的一个立方体，顶部数字为5，不，不允许转动、提起、打开立方体。允许转动、提起、打开立方体。n列出你的观察报告。列出你的观察报告。n立方体的底面是什么？立方体的底面是什么？n得出结论的理由。得出结论的理由。第41页，共114页。第42页，共114页。n得到观察报告n推出底面的数字和字母第43页，共114页。第44页，共114页。科学教育目的和科学素养的涵义科学教育目的和科学素养的涵义n一、科学教育目的一、科学教育目的第45页，共114页。（一）、科学课程标准 课程标准是学生经过学习之后应该达

15、到的基本要求，是教学内容及水平的最低限度，是大多数学生经过努力之后可以达到的水平。（教学大纲：对教师教什么和怎样教有严格的规定，是衡量教学任务是否完成的依据，它是检查评定教学内容及水平的最高限度）第46页，共114页。（二）、科学教育的总目标科学教育的总目标n1 1、通过科学课程的学习，知道与周围常、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用于日常生活，逐渐养成科学的行为习惯和生活习惯惯和生活习惯第47页，共114页。n2 2、了解科学探究的过程和方法，尝试应、了解科学探究的过程和方法，尝试应用于科学

16、探究活动，逐步学会科学地看用于科学探究活动，逐步学会科学地看问题、想问题问题、想问题第48页，共114页。n3 3、保持和发展对周围世界的好奇心与求、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、爱创新的科学态度和爱科学、爱家乡、爱祖国的情感；祖国的情感；第49页，共114页。n4 4、亲近自然、欣赏自然、珍爱生命，积、亲近自然、欣赏自然、珍爱生命，积极参与资源和环境的保护，关心科技的极参与资源和环境的保护，关心科技的新发展新发展第50页，共114页。二、科学素养的含义二、科学素养的含义第51页，共114页。

17、n（一）、科学理解基本科学概念，掌（一）、科学理解基本科学概念，掌握知识体系和结构握知识体系和结构第52页，共114页。（1）科学知识）科学知识nA、学习生命世界、物质世界、地球与宇宙三学习生命世界、物质世界、地球与宇宙三大领域中浅显的、与日常生活密切相关的知大领域中浅显的、与日常生活密切相关的知识与研究方法，并能尝试用于解决身边的实识与研究方法，并能尝试用于解决身边的实际问题；际问题； B、通过对物质世界有关知识的学习，了解物、通过对物质世界有关知识的学习，了解物质的常见性质、用途和变化，对物体的运动、质的常见性质、用途和变化，对物体的运动、力和简单机械，以及能量的不同表现形式具力和简单机械

18、，以及能量的不同表现形式具有感性认识；有感性认识；第53页，共114页。nC、通过对生命科学有关知识的学习，了解通过对生命科学有关知识的学习，了解生命世界的轮廓，形成一些对生命活动和生命世界的轮廓，形成一些对生命活动和生命现象的基本认识，对人体和健康形成生命现象的基本认识，对人体和健康形成初步的认识；初步的认识；nD、通过对地球与宇宙有关知识的学习，了、通过对地球与宇宙有关知识的学习，了解地球、太阳系的概况及运动变化的一般解地球、太阳系的概况及运动变化的一般规律，认识人类与地球环境的相互作用，规律，认识人类与地球环境的相互作用，懂得地球是人类惟一家园的道理。懂得地球是人类惟一家园的道理。第54

19、页，共114页。n（2） 科学知识体系科学概念科学理论科学定律科学事实第55页，共114页。n科学事实是指人们运用感官或科学仪器获得的具体的、可被验证的科学信息。它一般回答“是什么”一类的问题。n科学概念是对科学事实的归类、概况、抽象和总结。第56页，共114页。n科学定律或科学规律描述两个或多个科学概念之间的联系。n科学理论用来解释各个科学事实或科学规律的，回答“为什么”之类的问题。第57页，共114页。物质世界生命科学地球与宇宙第58页，共114页。（二）科学探究（二）科学探究 A、知道科学探究涉及的主要活动，理解科、知道科学探究涉及的主要活动，理解科学探究的基本特征；学探究的基本特征；

20、B、能通过对身边自然事物的观察，发现和、能通过对身边自然事物的观察，发现和提出问题提出问题 C、能运用已有知识作出自己对问题的假想、能运用已有知识作出自己对问题的假想答案答案 D、能根据假想答案，制定简单的科学探究、能根据假想答案，制定简单的科学探究活动计划；活动计划；第59页，共114页。 E、 能通过观察、实验、制作等活动进行探究能通过观察、实验、制作等活动进行探究F、会查阅、整理从书刊及其他途径获得的科、会查阅、整理从书刊及其他途径获得的科学资料学资料、能在已有知识、经验和现有信息的基础上，、能在已有知识、经验和现有信息的基础上，通过简单的思维加工，作出自己的解释或通过简单的思维加工，作

21、出自己的解释或 结结论，并知道这个结果应该是可以重复验证的论，并知道这个结果应该是可以重复验证的第60页，共114页。 H、能用自己擅长的方式表达探究结果，进、能用自己擅长的方式表达探究结果，进行交流，并参与评议，知道对别人研究的结行交流，并参与评议，知道对别人研究的结论提出质疑也是科学探究的一部分。论提出质疑也是科学探究的一部分。第61页，共114页。（ 三）三） 情感态度与价值观情感态度与价值观小学科学教育中情感态度和价值观的目标小学科学教育中情感态度和价值观的目标 A、保持与发展想要了解世界、喜欢尝试新、保持与发展想要了解世界、喜欢尝试新的经验、乐于探究与发现周围事物奥秘的欲的经验、乐于

22、探究与发现周围事物奥秘的欲望；望； B、珍爱并善待周围环境中的自然事物，、珍爱并善待周围环境中的自然事物，初步形成人与自然和谐相处的意识；初步形成人与自然和谐相处的意识；第62页，共114页。 C、知道科学已经能解释世界上的许多奥秘，、知道科学已经能解释世界上的许多奥秘，但还有许多领域等待我们去探索，科学不迷但还有许多领域等待我们去探索，科学不迷信权威；信权威； D、 形成用科学提高生活质量的意识，愿意形成用科学提高生活质量的意识，愿意参与和科学有关的社会问题的讨论与活动；参与和科学有关的社会问题的讨论与活动；第63页，共114页。 E、 在科学学习中能注重事实，克服困难，在科学学习中能注重事

23、实，克服困难，善始善终，尊重他人意见，敢于提出不同见善始善终，尊重他人意见，敢于提出不同见解，乐于合作与交流；解，乐于合作与交流； F、意识到科学技术对人类与社会的发展既、意识到科学技术对人类与社会的发展既有促进作用，也有消极影响。有促进作用，也有消极影响。第64页，共114页。 科学态度n知之为知子，不知为不知，是知也 n科学态度和科学作风是一个人优良品德的重要组成部分。对于一个人成就事业的重要性，丝毫不亚于他们的知识和能力，甚至可以说更重要。第65页，共114页。科学价值n世界是可以被认识的n科学设想是变化的n科学不能为一切问题提供终极答案第66页，共114页。第67页，共114页。第68

24、页，共114页。四、科学本质（须）在教材中四、科学本质（须）在教材中n研读美国的STC教材n编排的科学性n采样的科学性n插图安排 的科学性第69页，共114页。 STC教材的教学单元表生命科学生命科学 地球科学地球科学 物理科学物理科学 技术设计技术设计 1 生物生物 天气天气 固体和液体固体和液体 比较与测量比较与测量 2蝴蝶的生命周期蝴蝶的生命周期 土壤土壤变化变化 平衡与秤重平衡与秤重 3植物的生长发育植物的生长发育 岩石和矿物岩石和矿物 化学测验化学测验 声音声音 4动物研究动物研究 土地和水土地和水 电流电流 运动和设计运动和设计 5微观世界微观世界 生态系统生态系统 食品化学食品化

25、学 浮和沉浮和沉 6植物实验植物实验 时间测量时间测量 磁铁与电动机磁铁与电动机 纸的技术纸的技术 第70页，共114页。第71页，共114页。第72页，共114页。nSTC教材共教材共24个单元，个单元，1年级年级-6年级均开年级均开设了科学课。每个年级有四个单元。这设了科学课。每个年级有四个单元。这24个个单元涉及单元涉及4个主轴的内容：生命科学、地球科个主轴的内容：生命科学、地球科学、物质科学和技术设计。学、物质科学和技术设计。n教材每册均按照生命科学、地球科学、物理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，科学和技术设计这样固定的顺序编排单元的，每块

26、内容安排的单元数量均等，都是每块内容安排的单元数量均等，都是4个单元，个单元，即一个年级每块内容安排一个单元。即一个年级每块内容安排一个单元。第73页，共114页。nSTC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，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，一个学期学习两个单元，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；在半个学期的学习时间里都围绕着一个主题学习；n在每个单元里又分成若干个部分，每个部分由若干课组成。每个部分在每个单元里又分成若干个部分，每个部分由若干课

27、组成。每个部分可以视作是一个小的单元。可以视作是一个小的单元。n每一个部分就是几个阶段的学习周期每一个部分就是几个阶段的学习周期, 即关注、探索即关注、探索 、思考、思考 和应用和应用 。关。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。两个人或四个人为一组。思考阶段主要是学生们思考他

28、们在活动中的观察结果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。并把思考的结果。记录在科学日记上记录在科学日记上, 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。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。nSTC 中的中的24 个单元非常固定地按这四个阶段设计的。个单元非常固定地按这四个阶段设计的。 第74页，共114页。STC的知识阶梯列表的知识阶梯列表生命科学部分生命科学部分 地球与空间科学地球与空间科学部分部分 物质科学部分物质科学部分 K1-4年级年级 理解生物的特

29、性、理解生物的特性、生命的周期、生生命的周期、生物和环境物和环境 理解地球物质的理解地球物质的性质、天空中的性质、天空中的物体、地球和天物体、地球和天空的变化空的变化 理解物体和材料理解物体和材料的性质，物体的的性质，物体的位置和运动，光位置和运动，光热电和磁热电和磁 5-8年级年级 理解生命系统的理解生命系统的结构和功能、繁结构和功能、繁殖和遗传、调节殖和遗传、调节和行为、种群与和行为、种群与生态系统生态系统 理解地球系统的理解地球系统的结构、太阳系中结构、太阳系中的地球等的地球等 理解物质的性质理解物质的性质和性质的变化、和性质的变化、运动和力等运动和力等 第75页，共114页。科学探究的

30、学习方法梯度科学探究的学习方法梯度观察、测量、观察、测量、确定属性确定属性 寻找证据、识寻找证据、识别模式的循环别模式的循环 因果关系、扩因果关系、扩大判断范围大判断范围 设计和进行可设计和进行可控制的实验控制的实验 1 年级年级 2-3 年级年级 4-5 年级年级 6 年级年级 第76页，共114页。“生态系统生态系统”中四个小单元的线形结构中四个小单元的线形结构第一部分（生态系统是什么？）：第一部分（生态系统是什么？）：学习有关生态系统的词汇学习有关生态系统的词汇.有关生存能力的阅读，为何一些动有关生存能力的阅读，为何一些动物存活着，一些濒临灭绝，一些已物存活着，一些濒临灭绝，一些已灭绝。

31、灭绝。生物之间相互依存的关系，科学家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研究这些关系并告诉我们怎样是个健康的生态环境健康的生态环境.在枯木空洞中的生物如何生存在枯木空洞中的生物如何生存.关于恐龙的灭亡关于恐龙的灭亡. 第二部分（保护生态系统）：第二部分（保护生态系统）：全球变暖，这种趋势危害到每个人全球变暖，这种趋势危害到每个人.当一个新物种进入到生态领地将会当一个新物种进入到生态领地将会发生什么发生什么.火成为生态系统最好的朋友火成为生态系统最好的朋友.由于过度捕捞人们破坏了南极海洋由于过度捕捞人们破坏了南极海洋的自然平衡的自然平衡.保持生态平衡的重要性保持生态平衡的

32、重要性. 第77页，共114页。第三部分（保持平衡）：第三部分（保持平衡）：最重要的资源是空气，但马最重要的资源是空气，但马路上越来越多的汽车使保持路上越来越多的汽车使保持空气清新越来越难空气清新越来越难.两种被污染的现象烟雾和酸两种被污染的现象烟雾和酸鱼鱼.在大口瓶中自制烟雾在大口瓶中自制烟雾自然生长的庄稼告诉我们不自然生长的庄稼告诉我们不使用危害土壤的化肥的健康使用危害土壤的化肥的健康庭院是怎样的庭院是怎样的.如何吸引蝴蝶、鸟和其他动如何吸引蝴蝶、鸟和其他动物来到你的庭院物来到你的庭院第四部分（生态学的先驱者）：第四部分（生态学的先驱者）：HENRY写了保护环境的书，他隐写了保护环境的书，

33、他隐居在森林中，欣赏自然界的美丽，居在森林中，欣赏自然界的美丽，推进人们与自然的协调。推进人们与自然的协调。在在20世纪早期，世纪早期，JOHN成为了一成为了一名环境的捍卫者，他考察并写出了名环境的捍卫者，他考察并写出了加州的风景的美丽，他领导加州的风景的美丽，他领导YOSEMITE国家公园的创立。国家公园的创立。RACHEL，一名作家和科学家，一名作家和科学家，警告人们关于化学杀虫剂的危害，警告人们关于化学杀虫剂的危害，她最著名的书她最著名的书“安静的春天安静的春天”，发，发表于表于1962年，她是担忧生存环境方年，她是担忧生存环境方面的领军人物。面的领军人物。 第78页，共114页。STC

34、教材“生态系统”课文所选素材及过程生物与环境的关系生物与环境的关系生态系统中各成员相互关系，及它生态系统中各成员相互关系，及它们与环境的联系们与环境的联系人类是生态系统中的重要成员，通人类是生态系统中的重要成员，通过许多途径影响着系统过许多途径影响着系统生态系统与栖息地的不同生态系统与栖息地的不同特殊类群与环境的关系特殊类群与环境的关系普通类群与环境的关系普通类群与环境的关系鲤鱼、鲑鱼在食物链中的位置比较鲤鱼、鲑鱼在食物链中的位置比较在超市里，鲤鱼、鲑鱼哪种鱼更贵在超市里，鲤鱼、鲑鱼哪种鱼更贵直立枯木中的生物与环境的关系直立枯木中的生物与环境的关系倒地枯木中的生物与环境的关系倒地枯木中的生物与

35、环境的关系事件重现与化石的关系事件重现与化石的关系岩芯取样颜色的不同与形成的关系岩芯取样颜色的不同与形成的关系小行星撞击与地球环境变化的关系小行星撞击与地球环境变化的关系全球变暖与环境变化的关系全球变暖与环境变化的关系温室效应与环境变化的关系温室效应与环境变化的关系人类活动与环境改变的关系人类活动与环境改变的关系如何控制过多的蛇如何控制过多的蛇火烧区域与没有火烧区域的植物生火烧区域与没有火烧区域的植物生长的不同长的不同鳕鱼出现地的变化与捕捞技术变化鳕鱼出现地的变化与捕捞技术变化的关系的关系良好的环境是怎样的良好的环境是怎样的 第79页，共114页。四、科学本质在教学中n第一、科学是一种实证的系

36、统，它可以通过证实的、证伪的方法来得出结果，而且可以重复多次，是可检验的。n第二、科学的结论是符合逻辑的，可以通过推理的方法得出结论。n第三，科学的结论是有局限性的，随着时间的发展，其结论也是可改变的 第80页，共114页。科学本质反映在小学科学课教学中主要体现为以下三个方面：n第一个是培养孩子的实证意识；n第二个是学生的思考要符合逻辑；n第三是培养学生的质疑精神。 第81页，共114页。1、科学本质教育的基础、科学本质教育的基础n科学方法和过程科学工作者在科学研究科学方法和过程科学工作者在科学研究中必须具备的一些最基本的思维方法与中必须具备的一些最基本的思维方法与操作技能操作技能n把观察、推

37、断与预测、分类、测量称为把观察、推断与预测、分类、测量称为基本科学过程技能基本科学过程技能n 把确认变量、制表作图、假设、实验论把确认变量、制表作图、假设、实验论证、分析结论称为综合科学过程技能。证、分析结论称为综合科学过程技能。第82页，共114页。鲁宾的面孔花瓶幻觉鲁宾的面孔花瓶幻觉 第83页，共114页。第84页，共114页。由于由于 受受“视错觉视错觉”、“人的经验人的经验”、“当时情绪当时情绪”等的等的 影响，仍然会有很影响，仍然会有很大的局限性。大的局限性。第85页，共114页。观察必须遵守以下几个基本原则：观察必须遵守以下几个基本原则：客观性原则客观性原则 科学必须以客观事实为基

38、础来探索客观规律。科学必须以客观事实为基础来探索客观规律。“求实、各观求实、各观”是培养是培养科学过程技能的基础，更是科学精神的精髓。对小学生来说最基本的求实就是在观科学过程技能的基础，更是科学精神的精髓。对小学生来说最基本的求实就是在观察时说真话，严禁伪造结果和凑数据。察时说真话，严禁伪造结果和凑数据。选择性原则选择性原则 观察是有目的的认知活动。要培养学生学会把观察集中在有观察是有目的的认知活动。要培养学生学会把观察集中在有意义、有价值的信息上，筛选掉那些无用或无关的信息。意义、有价值的信息上，筛选掉那些无用或无关的信息。全面性原则全面性原则 观察是从某一个侧面或局部开始进行，要培养学生将

39、不同角观察是从某一个侧面或局部开始进行，要培养学生将不同角度、不同层次的观察结果进行综合感知。度、不同层次的观察结果进行综合感知。4、联系性原则、联系性原则 观察者必须注意观察事物变化过程中的中间环节。因为观察者必须注意观察事物变化过程中的中间环节。因为任何事物的发展过程都有阶段性，这些阶段性有时是质变的关节点，任何事物的发展过程都有阶段性，这些阶段性有时是质变的关节点，有时是量变过程的部分质变的关节点。它们是事物变化过程中的要点，有时是量变过程的部分质变的关节点。它们是事物变化过程中的要点，而这些要点常常一闪而过。而这些要点常常一闪而过。5、规范性原则、规范性原则 对于观察结果要用规范性的术

40、语、约定的符号、标准的计量对于观察结果要用规范性的术语、约定的符号、标准的计量单位处理。单位处理。 第86页，共114页。请你设计观察的过程请你设计观察的过程观察观察1、花生、花生观察观察2、蜡烛、蜡烛观察的定义观察的定义分感官分感官 讲价值讲价值第87页，共114页。推理推理是人们根据个人的经验和知识对观察结果做出的主观的理是人们根据个人的经验和知识对观察结果做出的主观的理解与解释。推理能导致某种结果。解与解释。推理能导致某种结果。在在推理的过程中，我们要培养学生：推理的过程中，我们要培养学生：1从一个观察中，能够作出一个以上的推理；从一个观察中，能够作出一个以上的推理；2辨别哪些是可以支持

41、推理的观察，哪些不是；辨别哪些是可以支持推理的观察，哪些不是；3能利用一些方法验证所作的推理。能利用一些方法验证所作的推理。推测、预测、推理、假设是不同的，其主要区别在于：推测、预测、推理、假设是不同的，其主要区别在于：1推测：即猜想，无明确的依据，随便说的。推测：即猜想，无明确的依据，随便说的。2预测：依据已知的信息资料，推测预测：依据已知的信息资料，推测“大概会变成这样大概会变成这样”。根据现在事。根据现在事实推测将来。实推测将来。3推理：依据已知的信息资料推测推理：依据已知的信息资料推测“大概是这样的大概是这样的”。推论事实的实在性、。推论事实的实在性、可靠性。可靠性。4假设：依据已知的

42、信息资料，组成一个假设：依据已知的信息资料，组成一个“规律规律”。 第88页，共114页。预测预测是一种对未来事物发展的推理。学生们在已有经验、知识以及对他是一种对未来事物发展的推理。学生们在已有经验、知识以及对他们正在探究的现象进行观察的基础上做出预测。只有经过持久而仔细的观们正在探究的现象进行观察的基础上做出预测。只有经过持久而仔细的观察、精确的测量后，才能作出准确的预测。如不是根据观察所做的预测，察、精确的测量后，才能作出准确的预测。如不是根据观察所做的预测，只不过是一个无意义的臆测而已。只不过是一个无意义的臆测而已。预测和推理特点预测和推理特点预测与推理具有很强的主观性预测与推理具有很

43、强的主观性 推理是人们对外界事物的反应，是人类思维推理是人们对外界事物的反应，是人类思维活动的结果，它与儿童已有的科学经验和科学知识有紧密关系又产生新的结活动的结果，它与儿童已有的科学经验和科学知识有紧密关系又产生新的结论，因此具有很强的主观性，这是它与观察之间本质的区别。论，因此具有很强的主观性，这是它与观察之间本质的区别。预测与推理具有发散性预测与推理具有发散性 观察以客观性为其基础，观察结果或说描述就有一定的专一观察以客观性为其基础，观察结果或说描述就有一定的专一性。每个学生的科学经验和知识都有差别，推理与预测又具有很强的主观性，所以观察性。每个学生的科学经验和知识都有差别，推理与预测又

44、具有很强的主观性，所以观察与预测的结果就具有多重性。与预测的结果就具有多重性。预测与推理是科学探究中思维活动的开始预测与推理是科学探究中思维活动的开始 科学研究从科学观察开始，而对科学研究从科学观察开始，而对客观事实及其规律的认识，则要进行思维加工。推理与预测是思维加工中重要的客观事实及其规律的认识，则要进行思维加工。推理与预测是思维加工中重要的思维活动，是揭示事物本质或认识事物联系规律的思维活动的开始。思维活动，是揭示事物本质或认识事物联系规律的思维活动的开始。第89页，共114页。 比较比较，是从具有同一性的事物间寻找其差异性，或者从具有差异性是从具有同一性的事物间寻找其差异性，或者从具有

45、差异性的事物间寻找其同一性的思维方法。对此，我们可以作如下理解：的事物间寻找其同一性的思维方法。对此，我们可以作如下理解： 1、同一和差异，是在各种事物之间普遍存在的一种客观联系、同一和差异，是在各种事物之间普遍存在的一种客观联系 。 比比较就是在这基础上进行的。较就是在这基础上进行的。 2、在科学研究中，比较是一种有目的的有计划的认识活动。、在科学研究中，比较是一种有目的的有计划的认识活动。 比较哪些现象以比较哪些现象以及对象的哪些方面，都是由科学研究的课题所决定的。及对象的哪些方面，都是由科学研究的课题所决定的。 3、比较要能看出、比较要能看出“异中之同异中之同”和和“同中之异同中之异”

46、。 所谓能看出所谓能看出“异中之同异中之同”，就是要看出表面上有明显差异的事物在本质上有什么相同之处；所谓能看出就是要看出表面上有明显差异的事物在本质上有什么相同之处；所谓能看出“同同中之异中之异”，就是要能看出表面上相同或相似的事物有什么本质上的差异。，就是要能看出表面上相同或相似的事物有什么本质上的差异。 4、任何比较都不会十全十美、任何比较都不会十全十美 。 它所作的只是拿所比较的事物或概它所作的只是拿所比较的事物或概念的一个方面或几个方面来相比，而暂时有条件地撇开其他方面。念的一个方面或几个方面来相比，而暂时有条件地撇开其他方面。第90页，共114页。比较的特点比较的特点 比较的同质性

47、比较的同质性 对两个或两个以上研究对象进行比较，必须对对两个或两个以上研究对象进行比较，必须对其同种性质进行比较，或者是对具有同种性质的研究对象进行比较，其同种性质进行比较，或者是对具有同种性质的研究对象进行比较，也就是比较首先要具有可比性。如果实的比较，要颜色、大小、光也就是比较首先要具有可比性。如果实的比较，要颜色、大小、光滑程度分别进行比较。动物与动物、植物与植物的特征进行比较等。滑程度分别进行比较。动物与动物、植物与植物的特征进行比较等。比较的普遍性比较的普遍性 比较的方法广泛存在于科学学习的全过程。观察的结比较的方法广泛存在于科学学习的全过程。观察的结果、测量的数据、实验的结果以及与

48、之对应的方法，都要进行比较。观察、果、测量的数据、实验的结果以及与之对应的方法，都要进行比较。观察、实验的解释、推理与预测的结论，也都要进行比较。新知识、新技能的学实验的解释、推理与预测的结论，也都要进行比较。新知识、新技能的学习、对科学新的认识也是在与小学生已有的知识、技能和认识的比较中获习、对科学新的认识也是在与小学生已有的知识、技能和认识的比较中获得的。得的。第91页，共114页。分类分类是在观察的基础上。根据一定方案对物体或事件是在观察的基础上。根据一定方案对物体或事件进行分组或排序。进行分组或排序。 分类可以使大量繁杂的材料系统化、条理化。这样就便分类可以使大量繁杂的材料系统化、条理

49、化。这样就便于寻找事物之间的本质区别和联系，探讨它们之间的转于寻找事物之间的本质区别和联系，探讨它们之间的转化关系，提供科学发现的线索。分类还可以使研究对象化关系，提供科学发现的线索。分类还可以使研究对象之间建立起立体的从属关系，形成反映事物内部规律性之间建立起立体的从属关系，形成反映事物内部规律性联系的科学分类系统，从而推理某些未发现事物的性质，联系的科学分类系统，从而推理某些未发现事物的性质，指导科学新发现。指导科学新发现。第92页，共114页。分类技能训练分类技能训练 要指导学生运用科学的分类方法，首先要遵照分类的规则：要指导学生运用科学的分类方法，首先要遵照分类的规则： 1、必须按同一

50、标准分类、必须按同一标准分类 ， 分类根据对象本身的某种属性或关系分类根据对象本身的某种属性或关系来进行。事物的属性或关系是多方面的，因此分类的标准也是多方面来进行。事物的属性或关系是多方面的，因此分类的标准也是多方面的。我们可以按实践的需要或研究问题的角度来确定分类标准，但是的。我们可以按实践的需要或研究问题的角度来确定分类标准，但是每一次分类只能按照同一标准，否则就会出现分类重叠或分类过宽的每一次分类只能按照同一标准，否则就会出现分类重叠或分类过宽的错误。错误。 2、各子项之和等于母项，、各子项之和等于母项， 各子项都是缺一不可的，否则就会犯子项各子项都是缺一不可的，否则就会犯子项不穷尽的

51、错误。不穷尽的错误。3、必须按层次逐级进行，、必须按层次逐级进行， 分类必须按照一定的层次逐级进行，否分类必须按照一定的层次逐级进行，否则就会犯越级划分的错误。分类随着比较的深化而逐级深入。则就会犯越级划分的错误。分类随着比较的深化而逐级深入。4、划分的子项必须互相排斥，不能相容。、划分的子项必须互相排斥，不能相容。第93页，共114页。科学研究中分类方法很多，适合小学生科学学习的、最基本的分类方科学研究中分类方法很多，适合小学生科学学习的、最基本的分类方法主要有法主要有“顺序排列法顺序排列法”和和“多级二分法多级二分法”。多级二分法是按一定标准每次把事物分成二类直到不能分为止、多级二分法是按

52、一定标准每次把事物分成二类直到不能分为止、更具体更具体讲，多级二分法要遵循以下规则：讲，多级二分法要遵循以下规则： (1)每次按一定标准分成二类，这标准由学生自定。每次按一定标准分成二类，这标准由学生自定。 (2)在选用标准时，最好用在选用标准时，最好用“是是”或或“不是不是”模式。模式。 (3)每个事物占一个空格也只能占一个空格，直到不能分为每个事物占一个空格也只能占一个空格，直到不能分为止。止。第94页，共114页。请用请用“多级二分法多级二分法”把下列事物分类：小鸟，卵石，把下列事物分类：小鸟，卵石，台灯，猫，狗，苹果，铅笔，玫瑰花台灯，猫，狗，苹果，铅笔，玫瑰花第95页，共114页。识

53、别变量和控制变量识别变量和控制变量为了找到导致事情发生的原因为了找到导致事情发生的原因发现一个变量对另一个变量的影发现一个变量对另一个变量的影响作用，这就是识别变量；响作用，这就是识别变量；为了能确切地找出原因，必须确保待测变量以外的其他变量保持恒定，这就为了能确切地找出原因，必须确保待测变量以外的其他变量保持恒定，这就是控制变量。即识别影响和不影响实验的因素以及识别可以操纵和被控制的是控制变量。即识别影响和不影响实验的因素以及识别可以操纵和被控制的变量。变量。研究研究”粉笔粉笔”的易碎程度的易碎程度第96页，共114页。第97页，共114页。假设假设是人们已有的事实材料和科学原理为依据，对未

54、知领是人们已有的事实材料和科学原理为依据，对未知领域的现象、本质和规律作推测性地说明。它既不同于域的现象、本质和规律作推测性地说明。它既不同于胡思乱想的狂说，又与已被证明的科学理论不同，是胡思乱想的狂说，又与已被证明的科学理论不同，是尚未证实的具有推测性的认识。一切科学理论都是由尚未证实的具有推测性的认识。一切科学理论都是由假说转化而来的。假说转化而来的。 提出假设是解决问题的重要一环，提出假设是解决问题的重要一环，但也不是随便可以提出的。它要针对问题的核心，寻但也不是随便可以提出的。它要针对问题的核心，寻求一种最佳的有助于问题解决的途径。科学家在开始求一种最佳的有助于问题解决的途径。科学家在

55、开始科学研究和调查之前，往往要对结果作一个预测。这科学研究和调查之前，往往要对结果作一个预测。这种预测不仅是对实验结果的期望，而且在科学研究时，种预测不仅是对实验结果的期望，而且在科学研究时，可以更清楚地确定各变量之间的关系，更明确研究方可以更清楚地确定各变量之间的关系，更明确研究方向。向。第98页，共114页。从广义上讲，研究者使用的假设有两种从广义上讲，研究者使用的假设有两种实质性假设和实质性假设和统计假设统计假设。实质性假设也叫做研究假设，比如这样的例子：。实质性假设也叫做研究假设，比如这样的例子：“在小学随着严厉惩罚的方法的增加，学生的科学成绩将下在小学随着严厉惩罚的方法的增加，学生的

56、科学成绩将下降。降。”在科学教育研究中，则可以有这样的假设：在科学教育研究中，则可以有这样的假设：“做实验做实验的教学比起局限于讲课、讨论以及解决理论问题的教学方法的教学比起局限于讲课、讨论以及解决理论问题的教学方法来，更能促进学生理解科学的过程来，更能促进学生理解科学的过程”。统计假设属于统计学。统计假设属于统计学的术语，它是推断性统计，是关于总体测量研究中一个或多的术语，它是推断性统计，是关于总体测量研究中一个或多个参数的描述。统计设计常采用定量的术语，例如，个参数的描述。统计设计常采用定量的术语，例如，“运用运用方法方法A教的教的3年级学生的平均科学成绩好于通过方法年级学生的平均科学成绩

57、好于通过方法B教的教的成绩成绩”。 第99页，共114页。第100页，共114页。提出假设的提出假设的程序程序一般是：一般是：1、 有意义的问题，即可以用科学方法解决的有价值的问题。例如，水是液体、有意义的问题，即可以用科学方法解决的有价值的问题。例如，水是液体、固体还是气体固体还是气体?这一看就知道答案了，故不是我们所指的问题。这一看就知道答案了，故不是我们所指的问题。 2抓住问题的关键，把问题明确叙述出来。例如，我想买个保温杯，提出的问题是抓住问题的关键，把问题明确叙述出来。例如，我想买个保温杯，提出的问题是“这杯子这杯子好不好好不好?”这样叙述就不明确，应缩小范围，如改为这样叙述就不明确

58、，应缩小范围，如改为“这杯子能否保温这杯子能否保温?”这样就明确多了。这样就明确多了。 3查找与问题有关的一切资料或事实。查找与问题有关的一切资料或事实。 4提出初步的解释、推测或假设。这里要注意选择与问题有关的重要因素，要搞清楚提出初步的解释、推测或假设。这里要注意选择与问题有关的重要因素，要搞清楚各种因素间可能存在的关系。各种因素间可能存在的关系。5选择可能性最大的假设。这里特别要注意：选择可能性最大的假设。这里特别要注意：(1)把与问题有关的各种假设加以把与问题有关的各种假设加以 分析与选择；分析与选择；(2)判断各种假设，对提出的问题是否切合；判断各种假设，对提出的问题是否切合；(3)

59、指出所提假设的缺点；指出所提假设的缺点；(4)运运用智慧提出改进的新假设；用智慧提出改进的新假设；(5)设计实验，验证假设；设计实验，验证假设；(6)暂时接受此假设或舍弃之，并暂时接受此假设或舍弃之，并试验其他假设；试验其他假设；(7)对于所接受的假设，作进一步的验证。对于所接受的假设，作进一步的验证。6、如有可能，可在假设的基础上提出假说。假设与假说的关系如何、如有可能，可在假设的基础上提出假说。假设与假说的关系如何?有一句话可以有一句话可以说明：假设经有限个实验验证之后可以发展成为假说，假说就是初步的定义形式。说明：假设经有限个实验验证之后可以发展成为假说，假说就是初步的定义形式。提出假说

60、时要以事实为基础，以已知的科学原理为指导，还必须有可检验性结论和提出假说时要以事实为基础，以已知的科学原理为指导，还必须有可检验性结论和具备严谨简明的结构。具备严谨简明的结构。第101页，共114页。培养学生的哪些能力，学生才有可能提出假设培养学生的哪些能力，学生才有可能提出假设? 1、选择的能力。选择一些学生通过已有经验可以解释的现象；鼓励学生利用已有资料去检、选择的能力。选择一些学生通过已有经验可以解释的现象；鼓励学生利用已有资料去检验各种解释正确的可能性；让学生能够从教科书或其他信息来源获取新的观点。验各种解释正确的可能性；让学生能够从教科书或其他信息来源获取新的观点。2、分析问题的能力