小学科学教育复习要点

/《小学科学教育》复习笔记第一章科学教育概述科学：科学是人们关于自然、社会和思维的知识体系，科学是人对客观世界的认识，是反映客观事实和规律的知识。一、科学的内涵科学的内涵包括四个方面：知识体系、创造活动、社会结构、社会生产力、文化形态。科学的知识体系包括：（1）客观事实（2）规律创造活动的基本要素：探索、解释、考验科学活动的基本要素：科学劳动者、科学劳动软件和硬件、劳动对象、科学管理科学的社会结构包括：科学研究体系、科学后勤体系、科学管理机构科学的社会生产力的表现形式：“生产——技术——科学”与“科学——技术——生产”相结合科学的文化形态包括：各门技术科学的知识，以及由此形成的体系及在认识自然和改造自然的活动中所形成的一套科学思想、科学精神、科学方法和科学道德，以及由此建立的价值观念和行为准则。*二、科学教育目标（综合应用）科学教育目标是依据科学教育的原理，以哲学、教育学、心理学、教学原理做基础，按照社会的需求，学生的认知程度，配合自然科学完整的概念来制定的。我国科学教育目标可以归纳为：（1）科学的基础知识，基本概念和原理。（2）培养科学的兴趣和科学态度，学习科学的方法。（3）了解科学在生产、生活中的应用。（4）运用可续解决实际问题的能力。通过科学的方法训练，培养观察、试验、分析问题解决问题的能力。培养社会问题的关心和责任感。进行唯物主义和爱国主义教育，培养高尚情操。培养健康神门情趣和审美观。科学教育的特性：客观性、理智型、实践性、准确性、进取性。*三、科学教育的内容科学教育的内容包括：科学知识、科学方法、科学精神、科学态度、科学价值五个方面。科学知识具有两个特性：客观真实性和逻辑系统性四个功能：（1）提高学生对客观世界的认识（2）有助于学生形成科学世界观（3）能促进学生智力发展（4）能使学生具有预见性。科学方法的四个基本要素：研究对象、物质手段、思维的形式和方法、理论工具科学方法的三个层次，最高层次是：哲学方法科学研究的一般方法：观察法、调查法、实验法、数学方法、系统论方法、信息论方法、控制论方法、特殊研究方法。科学研究的观察法：观察法是有目的、有计划、有系统地获取处于自然条件下，即在与生存、活动的环境不相分离的条件下的对象所具有的状态资料的方法。科学研究的调查法：调查法是有目的、有计划、有系统地搜集研究对象的有关现实状况或历史状况的材料方法。科学研究的实验法：实验法是实验者根据实验目的，运用一定的人为手段，主动干预或控制实验对象的发生、发展过程，并通过把有干预性情况下获得的事实与没有干预情况下同类对象变化的事实进行比较，确认是无间的因果关系的方法。在自然环境下进行实验，称为自然是实验法；在实验室进行实验称为实验室实验法。数学方法作为科学研究的工具的三个作用：（1）数学是科学抽象的工具（2）数学是计算的工具（3）从量的角度描述客观规律的工具中小学生应该掌握的方法：（1）观察（2）分类（3）数、计量、解释数据（4）思想交流、做出预言和推理。（5）规定工作定义，提出假设。（6）找出并控制可变因素进行实验。科学精神包括：怀疑、求实、进取、创新、严谨、公正、合作、奉献中国科协把科学精神归纳为八个字：“求实、创新、协作、献身”科学态度：就是面对实际问题，能够遵循事物本身的脉络，实事求是。科学价值：即对科学有一个共同的基本信念和做法。（１）世界是可以被认知的。（２）科学设想是变化的原因，科学是一个产生知识的过程，知识的变化是不可避免的。（３）要有科学知识持久性（４）科学不能为一切问题提供终极答案。第二章科学教育的理论基础左脑具有逻辑思维功能，主要分管思考、语言、书写、计算、判断、推理。显意识功能集中在左半球右脑具有形象思维功能，负责操纵感觉领域如认识形体、鉴赏绘画、欣赏音乐。潜意识功能主要集中在右半球。一、右脑开发的科学依据（识记）（１）右脑和左脑一样，都具有可逆造性。（２）右脑在创造活动过程中处于中介地位。（３）用奥没有语言逻辑思维，它是无语言功能的哑脑。（４）右脑不但有控制视觉空间和达到空间知觉的功能，而且还有视觉组构、重建和趋合的功能。（５）右脑的理解隐喻方面的功能优于左脑。二、创造力和左右脑开发的关系（领会）绝大多数的创造性工作都需要直觉和逻辑思维的有机结合。右脑潜能的特性：（１）在长期准备和积累的前提下偶然闪现；（２）在有意追求的探索过程中无意获得；（３）在常规思维的基础之上反常规而得。右脑对外部世界的认识和反映具有突发性、突变性和突破性特点。这种创造性在人类的历史上已经作出了自己贡献。三、构造人的知识、能力、价值规范机构（简单应用）人的认知结构的主观部分：知识结构、能力结构、价值规范结构１、知识结构包括：自然科学、社会科学、人文科学、哲学２、能力机构：（１）观察能力——不加人为干涉的情形下，对现象或事实进行认识、了解的能力。（２）思维能力——对事物间接的、概括的认识能力。（３）操作能力——实验能力、科技活动制作能力。（４）实践能力——将认识运用于解决实际问题的能力。（５）创造能力——形成新思想观点的能力，是多种能力的集合，也可以看成是创造的思考力。３、价值规范结构：（１）道德结构（２）意志结构（３）审美结构包括：自然美、艺术美、科学美、社会美艺术美是指艺术作品的美。科学美是建筑于自然美的基础之上，是美的一种高级形式，是人类美的创造成果。科学美大致包括：实验美、数学美、公式美和理论美。科学美概括为：=1\*GB3①简单、深远=2\*GB3②统一、和谐=3\*GB3③守恒、对称社会美是指社会事物的美。四、构建哲学有两个概念：一是“神经网络封闭性”，二是“认知结构封闭耦合”五、内化学说理论（识记）内化学说是素质教育的理论依据。内化学说的基本观点，就是把外部的东西转化为内部的东西，客体的东西转化为主体的东西教育活动中向学生所提出素质要求。六、什么是STS教育（领会）在当前，不妨将之看为适应时代挑战，指导科学教育改革的新构想。它是以突出科学、技术与社会的相互关系和科学技术在社会生产、生活和发展中的应用为指导思想而组织实施的科学教育。１、STS教育的特征（识记）：（１）强调参与，学生是未来社会的主人。（２）在科学和技术的关系上，技术得到比过去更多的重视。（３）在科学技术和社会的关系上，决不允许忽视价值取向。（４）强调科学、技术、社会的相互关系，必定导致自然科学和社会科学的交叉和兼容，从问题出发组织学习将是一种常用的形式。（５）实现素质教育，避开精英教育的误区。２、STS是一项教育综合性教育科学提供知识，是巨大的精神力量。技术提供应用这些知识的方法和手段，是巨大的物质力量。“社会”则要求以一定的价值观念作指导，使学生懂得应该如何正确对待科学和技术。“科学”是第一重要的；“技术”只是它的物化，“社会”是指它的应用，都隶属于“科学”之下。STS教育是一项综合性教育，基本精神在于把科学教育和当前的社会发展、社会生产、社会生活等紧密结合；使青少年一代智能得到开发，劳动素质得到提高，未来意识和参与意识得到增强，即培养出了解科学技术及其结果，又能参与科学技术决策和具有良好科学素质的人才。第三章科学教育的课程一、科学教育课程改革的目的(领会)科学教育课程改革的目的：培养学生的科学素质二、科学教育教材改革落实到教学体系上应该注意的几个问题（应用）：１、继承和创新在课本中不断增加新认识、新结论、新知识，确是科学教育改革的重要任务，但是，面对科学的新发展，不能把人类祖先原有的认识统统丢掉。科学知识的继承性，教学内容的基础性，是普通教学阶段的基本特征。继承和创新是一件事的两个方面，忽略任何一方都是不行的。２、事实系列和概念系列科学家的工作成果是概念，科学教学体系是合乎逻辑的科学概念系列。提出事实系列，是要把自然界放到青少年认识所应有的重要位置即认识对象的位置上。事实系列就是自然界自身，是认识的出发点，也是认识的归宿点。科学教学体系应该克服知识概念系列的片面性，而把事实系列，即把自然界本身放到教学体系中去，吧概念和事实、自然科学和自然界更加有机的结合起来。３、认识结论和认识过程目前自然科学的教材体系是一系列认识结论，大体上按历史发展顺序排列。按历史顺序排列认知结论的方法，带有经验的性质。这种方法的缺陷是：在历史的长河中，各个科学家之间屡次出现的飞跃，即人类对于自然界认识历史过程中的飞跃，没有得到应有的重视；而这种飞跃绝不是无关紧要的。现在正在重视研究科学史、科学哲学，只有这种研究的科学结论，才能是科学体系摆脱经验的因素，真正上升到理性的水平。三、课程的几种类型１、自然（领会）自然课知识部分的教学要求分为以下三个层次：了解、知道、理解。能力内容要求培养五项能力，即观察、实验、动手、逻辑思维和想象能力。动手能力又分为：制作、栽培、饲养三项。逻辑思维能力又分为：比较、分类、分析综合、抽象概括、推理五项。观察、实验、操作部分的教学要求分为两个层次：（1）初步学会：能在教师指导下正确操作；（2）学会：能独立进行正确操作。２、综合理科（领会）综合理科——“凡是科学概念和原理的陈述显示出科学思想在根本上的一致，而避免过早地或不适当强调各个科学领域的区别的教学方式，都可以认为是综合理科。综合理科提出的理论基础：（１）认识论基础——自然界是统一的有关自然的知识具有普遍的适用性。把知识看成一个整体的观点是以简化论的理论为根据的。（２）心理学和教育学基础——有利于学生学习不同学科之间的概念、法则之间存在着迁移，尤其对于比较邻近的学科。这样吧哥们自然科学综合在一起，有利于学生对这些概念、原理和法则的理解和掌握。从教育学的观点来看，把各门自然科学中存在的共同原理和方法分散到各门学科中讲授，既不利于教师的教，也不利于学生的学。（３）社会实践基础——可以满足社会需要科学的积极作用和消极作用均是自然科学的总体效应，而不是某门学科、某种技术单方面造成的结果。从社会需要来看，社会上需要每个公民对自然界有一个大致的了解，不求专和深。综合理科的教学内容包括如下各方面：（１）物质和生物的存在状态；（２）物质和生物的组成；（３）运动及变化的量度；（４）自然界的改造和利用。３、STS课程（即“科学、技术与社会”课程）（领会）这是一门综合性课程，它强调学校在对学生进行科学和技术教育时，必须注意与人类社会的联系和关系，特别是科学、技术在社会生产、社会生活和社会发展中的应用。我国STS课程构建是按照中国的实际情况去构建的，不是翻版。我国理科教学的实际是：（１）中小学的各门自然科学课程，年年有进步，内容不亚于其他国家。（２）理论和实际相结合。（３）开展的各种活动，对青少年一代产生深远的教育作用，为教师和教育行政人员积累了经验。（４）改革开放使经济发展、人民精神面貌巨大变化。这些为STS教育提供了良好的条件。４、科学课程中的道德教育（应用）科学课程中的道德教育中的六个方面：（１）为建立科学的世界观作必不可少的准备辩证唯物主义论的世界观所不可缺少的基石是自然科学。（２）培养理性思维和守信守时的习惯（３）遵纪守法的观念与实践的养成（４）客观的科学探索和主观的参与意愿相沟通（５）培养自尊、自爱和尊重他人的品质（６）养成群体观念及协同活动的习惯第四章科学教育的教学方法教学方法：教师和学生为了完成教学任务，所采用的手段、方式。教学方法的基本特征：（１）教学方法是实现教学目的的手段。（２）教学方法是一系列教学方式的综合。（３）教学方法是由教师和学生共同进行的。（４）教学方法是教学过程，“教”和“学”的统一。一、发现法（简单应用）发现法：学生在教师的引导下，像科学家发现真理一样，通过自己的探索和学习，发现事物变化的起因和内部联系，从中找出规律，在这个过程中体验发现知识的理智感和完成任务的胜利感。发现法的目的：充分发挥学生在学习过程中的主体作用；让学生探索性的追求知识、掌握知识，培养学生的观察能力、思维能力、自学能力和实际操作能力。发现法的程序：１、发现过程的设计２、发现过程的教学二、创造性探讨教学１、如何进行创造性探讨教学？（简单应用）（１）如何开始创造性探索式教学首先，教师应根据教材内容内容向学生展示问题，使学生明了当天所要探讨的主题（布局）。产生问题、疑问引发欲望（内在动机）。（２）鼓励学生发挥进取心（３）多给予学生进行创造性思考的机会（４）情况判断与推动实验操作（５）尽量使学生能够表达自己的想法（６）引导学生做发明与发现的应用推广引导的三项原则：=1\*GB3①重视学生的发展方向=2\*GB3②教师可以针对新旧问题一再发问，或者提示学生寻找其和日常生活究竟有何关系等线索=3\*GB3③=1､2､3\*GB3提供现成资料，帮助学生表达沟通。２、创造性探索的五个阶段（识记）：（１）把握问题（２）推论（３）设计验证（４）解释（５）发展推广３、角色扮演（简单应用）角色扮演分两种：（１）在角色扮演中，表演者放弃了他们通常的行为模式，以换取另一个人的角色和行为模式。（２）在角色扮演中，扮演者保持他们自己的角色和行为模式，但是好似他们在一个不同的情境中演出。角色扮演的应用范围：◆内容——适合涉及有关科学教育与技术与社会（包括与人）之间的关系的一些问题。◆学生——学生是教学的中心，要投入◆教师——要熟悉和掌握科学教育的内容◆环境——不需要专门的舞台，只要一个演出环境。第五章科学教育评价一、科学教育评价的目的（识记）：培养和提高全体学生的科学素质，使得所有的学生都达到教育目标。二、科学教育评价的主要功能（领会）：１、导向功能——主要志评价目标的导向机制。２、激励功能——主要志评价可以使被评价者看到自己的成就和不足，找到或发现成功与失败的原因。３、改进功能——主要是运用反馈的原理，通过评价及时获得教育结果，教育过程的信息，可以及时强化、及时调节、及时矫正。４、坚定功能——主要是指对教育成就、教育结果进行价值判断。５、有序功能——主要是指为横向比较创造条件，教育评价作为一个开放系统，促进各子系统之间的信息交流和相互作用，从而增加系统的有序度。三、评价的特征（领会）１、方向性和教育性教育评价：根据正确的教育价值观，运用科学方法和正确途径，对教育客体进行价值判断的过程。教育价值观形成不同的教育评价系统，不同的教育评价系统指导教育工作２、整体性和综合性（１）从整体出发，多指标综合评价首先要确立整体观念，即吧教育系统看成一个整体。（２）从整体观念出发，多指标综合评价还要研究学校系统和社会环境的关系，从他们的关系中分析评价目标。（３）从整体观念出发，多指标综合评价必须对学校系统各个要素进行综合评价，以把握学校或学生的实际水平。３、动态性和主体性教育评价过程变化：（１）从静态的总结性评价向重视形成性评价反馈调节的动态过程发展；总结性评价的作用在于判断，从而改进工作；形成性评价的作用在于改进，是为了改进而需要诊断。把评价活动看做一个动态过程，重视形成性评价在过程进行中的作用，是现代教育评价发展的一个重要特点。（２）从领导评价向重视评价对象发挥主体作用自我调节的动态过程发展。强调评价要充分发挥主体性，要以自我批评为主，表明了评价对象在评价过程中的重要地位和作用。强调评价要充分发挥主体性，要以自我批评为主，就是说评价对象应是评价的主体，使评价过程称为自我认识，自我分析，自我完善的教育过程。强调评价要充分发挥主体性，要以自我批评为主，一点也不否认他人评价和领导评价的重要作用。４、科学性和可行性教育评价的科学性和客观性表现在评价指标体系、评价标准和方法是符合客观实际的，是反映评价对象本质特征的，是遵循教育规律的。科学的评价方法，具体说就是用于收集评价资料和信息的技术和工具四、评价的类型（简单应用）１、根据评价对象和范围，可分为宏观评价和微观评价宏观评价：指以教育的全领域为对象，它涉及教育的各个方面。也称广义的教育评价。微观评价：指以学生为对象，对学生的学习和生活领域中的知识能力、思想品德、身体发育、审美情操、劳动表现以及个性品质的形成等方面的评价。也称狭义的教育评价。2、根据教育评价的指标性质，可分为相对评价和绝对评价相对评价：指以某一集团的平均状况为基准（常模），评价每个对象在这个集团中所处的相对位置。也称常模参照评价。绝对评价：指以预先制定的教育目标（学习目标）为评价基准，评价每个对象的到达程序。也称目标参照评价。3、根据教育评价的功能和运用时间，可分诊断性评价、形成性评价和总结性评价诊断性评价：学期或学习单元开始前，所实施的预测性、预定性评价。形成性评价：在教学计划、方案实施过程中，从内部进行的评价。总结性评价：是指在期末或期中进行的覆盖面较大的评价。4、根据教育评价者的不同，又可分内部评价和外部评价内部评价：指被评价者的自我评价。外部评价：指国家评价，包括各级教育行政领导的视导评价、督学系统的督导评价。5、根据教育评价的方法和给定的结论，可分为定量评价与定性评价定量评价：指采用定量计算的方法，搜集数据资料，进行评价。定性评价：指对于不能量化的评价对象，采用定性的方法，进行评价。四、指标体系1、指标体系的依据（识记）：根据中央有关科教兴国和科学教育（科技教育）有关文件、邓小平有关科学教育指示，“三个面向”的精神以及四个现代化建设对未来人才的需求，依据小学生的年龄特点，结合各地区的实际和自然教学大纲要求，教育对科技活动的意见等制定指标体系。2、评价实施办法（简单应用）知识和基本技能的评价，由有关任课教师在教学活动中，用测验考试、实验操作、课堂练习等方式测定，评价结果一般用百分制分数表示。能力和价值规范的评价，由学科教师、班主任、科技辅导员在教学和教育活动中，用观察、谈话、问卷及教育测量等方式进行测定。评价结果一般用等级表示。五、等级评分制（领会）学习情况的全面评价主要包含三个方面：（1）认知领域（2）情感领域（3）操作技能☆等级评分制的现实作用：1、等级分制改革是学生评价更为合理等级分制打破了仅以分数单因素评价的局限性，以“整体评价”的思想，谋求智力与非智力之间，非智力诸因素之间，教育与教学，课内与课外，学校与家庭之间教育的协调发展。2、等级分制改革有利于学生的全面发展3、等级分制改革促进了学校教学和管理上的改革需要有高素质的教师队伍，高质量的教学做保证。另一个重要保障是教育管理的加强。4、促进了初中就近入学和薄弱校改造改革要求有良好的外部环境，从另一个角度说，这一个改革的事实也促进了良好的外部教育环境的建设。第六章当代科学、科学技术发展的特征一、当代科学发展的特征(领会)1、方法化当代科学发展的标志：人类掌握了如何认识自然规律的方法。当代科学的基本内涵：系统地利用一套有效的方法去认识自然界。2、整体化当代科学发展的整体化首先表现为综合学科和横向学科的出现和发展；还表现为自然科学和社会科学关系的越来越密切，并发生着相互作用和渗透。3、社会化一方面，它需要社会上更多的部门和人士的介入和支持；另一方面，科学与生产的结合越来越紧密，科学需要有超前与生产的发展，已形成适应社会需要的“科学——技术——生产”一体化，加快产业化步伐，提高生产力。4、定量化量化研究有利于研究问题的高度抽象、逻辑严密、表达简洁，它能更本质地揭示十五的内在联系，因此它构成了近几十年来科学发展的一大特征。二、当代科学技术发展的特征1、当代科学技术的发展呈指数增长的趋势2、当代科学技术发展的新阶段聚变反应堆——“最终能源”；逼近自然界的各种“极限”；宇宙空间、海洋开发技术；人工智能和遗传工程。“科技发展是一把双刃剑”：一方面为创造人类的幸福提供了空前未来的无限的能力；一方面也是人类掌握了可以毁灭地球上一切生命的能力。3、科学技术发展的综合化◆在19世纪中叶以前，科学与技术是分离的，他们各自独立发挥作用，他们都有自己独特的文化传统，他们的发展往往是脱节的。现代的技术发明越来越依靠科学，科学与技术的关系已经密不可分。现代科学与技术的紧密结合还表现在这一事实上：与现代科学各门学科相互交叉渗透的整体化趋势相联系的是，现代各种技术融合出一系列的新技术。◆当代科技发展的两种形式：一是突破，二是融合。突破即一研究开发的新一代科技成果取代原有的一代科技成果，是线性的；融合是组合已有的科技成果发展成为新技术，是非线性的。科技融合需要3个条件：（1）以市场为主导研究与发展。（2）广泛收集信息的能力，随时掌握本行业内外科技发展的动向；（3）长期保持不同科技领域和不同产业间的沟通与合作，参与跨行业的研究开发计划。在当代科学技术综合化发展趋势中，现代科学就有如下的认识论特征：（1）研究的完整性。（2）研究对象的多学科性。（3）学科的多对象性。（4）科学研究的信息化在当代科学技术综合化发展趋势中，现代技术就有如下的认识论特征：（1）技术一体化（2）当代技术发展的方向是标准化、大型化、组合化、高速化、集约化和信息化（3）以高技术开创新的工艺革命三、科学技术与人文社会科学的结合四、科学技术为市场、物质生产、精神生产服务第七章21世纪若干学科发展的趋势一、21世纪初生命科学的重大分支学科当前生物科学的四大基础学科：分子生物学（包括分子遗传学）、细胞生物学、神经生物学与生态学1、分子生物学（领会）（1）组成生物体的基本物质蛋白质蛋白质是生命活动的主要承担者，一切生命活动无不与蛋白质有关。蛋白质都是由20中氨基酸以肽键连接而成的。蛋白质中氨基酸的排列顺序称为蛋白质的一级结构。蛋白质晶体X射线衍射是蛋白质空间结构测定的主要方式。蛋白质研究的核心问题之一是结构与功能的关系。另一个重要的问题是，蛋白质空间结构与其生物活性的关系。核酸核酸是遗传信息的承担者，核酸分子是由许许多多核苷酸相连接的长链。每个核苷酸包含碱基、核糖和磷酸三部分，根据核酸结构的不同分为两种：一种叫氧核糖核酸（DNA），另一种是核糖核酸（RNA）。DNA只在细胞核中，RNA除了在细胞核中外，还分不在细胞质中。DNA分子中的碱基是腺嘌呤、乌嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶。RNA分子中的碱基是腺嘌呤、乌嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶在核酸中的核苷酸与一个氨基酸相对应的关系，这就是遗传的三联体密码。（2）生命活动的基本规律遗传信息由DNA到RNA再到蛋白质的过程，是分子生物学研究的核心，通常称之为中心法则。DNA到RNA的过程称为转录；RNA到蛋白质的过程称为翻译。有一些病毒的遗传信息是由RNA携带的，在这些病毒的复制过程中，信息由RNA传给DNA，这一过程称为反转录（极少数）。遗传信息传递的调节控制和新生肽链的折叠是现在分子生物学研究中的两个核心问题。膜结构是生物体的基本结构之一。（3）生命现象的多样性和生命基本原理的一致性2、遗传学（领会）现代遗传学主要是研究生物体遗传信息传递与表达的学科。遗传学研究的是基因的结构与功能。现在已经弄清楚了：一是遗传的基因是藏在DNA中，又弄清了DNA能够自我复制和自行组织。二是DNA中遗传信息可以通过一定的方式和过程去组装蛋白质和身体中的其他有用的部件，并实现细胞分裂。3、细胞生物学（领会）美国著名生物学家威尔逊早在本世界20年代就提出一句名言：“一切生物学关键问题必须在细胞中寻找”。两个基本方面：一是基因与基因产物如何控制细胞的重要生命活动，即细胞内外信号如何传递；二是基因产物——蛋白质分支与其他生物分子如何构建与装配成细胞的结构，并行使细胞有序的生命活动。4、发育生物学（识记）一个单一的受精卵细胞怎么样在发育过程中，逐渐分化成一个由千千万万不同类型和不同功能的细胞组成的成熟个体，一直是细胞学研究的核心问题之一，也是发育生物学的中心内容。细胞的分化也是由基因决定的，是在由基因编码的一类接受决定细胞分化方向信息的蛋白质的控制之下。发育生物学当今要解决的基本问题是：细胞的基因如何按一定的时空关系选择性地表达专一性的蛋白质，从而控制细胞的分化与个体发育。5、神经科学（或脑科学）（识记）神经科学是研究人与动物神经系统（主要是脑）的结构与功能，在分子水平、神经网络水平整体水平及行为水平阐明神经系统特别是脑的活动规律的学科群。6、生态学（识记）生态学是呀牛有机体与周围环境——包括非生物环境与生物环境相互关系的科学。生态系统是生态学研究的核心问题。未来生态学的主要任务就是协调人类活动与环境的关系。二、生物技术领域几个方面的发展趋势1、基因工程的发展（识记）生物技术的核心支柱是生物技术，由基因工程（乃至蛋白质工程），与细胞工程、酶工程、发酵工程一起构成。基因工程技术是狭义的分子生物学技术。2、克隆风暴1997年2月27日，英国《自然》刊登了英国苏格兰爱丁堡罗斯林研究所的科学家威尔穆特等人撰写的论文，他们用克隆方法培养出一只性状与提供细胞的成年羊完全一致的绵羊。多利羊“克隆”（Clone），含义是无性繁殖，即由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系，这个细胞系中每个细胞的基因彼此相同。克隆技术在现代生物中被称为：“生物放大技术”。它经历了三个时期:第一个时期是微生物克隆；第二个时期是生物技术克隆；第三个时期是动物克隆。克隆技术对人类来说，也是一把“双刃剑”：一方面，它能给人类带来许多一处——诸如保持优良品性等；另一方面，它将对生物多样性提出挑战。同时更是引起了一系列严重的伦理道德冲突。3、医药和治疗上的发展（领会）以基因工程为核心的生物技术是新技术革命的重要标志之一，它首先在医药领域中得到应用，同时基因工程产品将使医疗保健水平明显提高。4、农业发展的有效出路未来农业的发展主要靠基因工程。——品种改良5、洁净新能源利用“新一代绿色能源”如氢能、可再生能源（如有液体黄金之称乙醇）等。废弃物资源化的好处：（1）从这一运转过程中获得有价值产品如新能源等；（2）使一切废弃有机物资源化、无害化、减量化；（3）这不仅存进了生产的发展，而且更有效地保护了生态环境，防止有害污染物对大气、水域、土地的侵袭，既可以保护三大领域，又为人类创造了生存发展的良好环境。6、人口和人的寿命研究三、物质结构1、物质结构的当代发展（识记）物质的最小构成单元而是夸克和轻子；所有例子的运动遵循四种基本力的相互作用规律；夸克、轻子和传播子（即传递力的粒子）是更为基本的粒子。四种基本力：引力、弱力、电磁力和强力的相互间作用规律。根据作用力的特点，粒子分为强子、轻子和传播子三大类。强子是所有参加强力作用的粒子的总称，它们由夸克组成。轻子只参加弱力、电磁力和引力作用。传播子也属于基本粒子。粒子世界具有对称性：有一个粒子，必存在一个反粒子，夸克和轻子都是这样。2、研究物质结构的工具（1）高能加速器：是指粒子反应能在3吉电子伏以上的加速器。（2）对撞机：同时加速两种粒子，使他们沿着相反方向运动和得到加速，然后在固定位置上发生碰撞。我国在1988年建成的北京正-负电子对撞机（BEPC），能量为5.6吉电子伏。另外还有兰州重离子加速器（中能）和合肥同步辐射加速器（中能）。（3）粒子探测器由高速加速器或者对撞机产生的新粒子要用大型粒子探测器来观测。一个重要指标是分辨率。工作在北京正负电子对撞机上的北京谱仪（BES）是我国自行设计、制造的粒子探测器，是国际上在该能区工作的最先进的探测器之一。四、新材料技术（识记）按照大的类别来说，材料可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分材料和复合材料。1、三大工程材料的进展（1）金属材料到本世界中叶，在材料工业中金属材料一致占绝对优势（2）陶瓷材料陶瓷材料是人类最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料（3）高分子材料高分子是由碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素组成的分子量足够高的有机化合物。之所以称为高分子，就是因为它的分子量高。功能高分子材料包括物理功能高分子材料及化学功能高分子材料。高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。现代高分子三大合成材料：塑料、合成纤维和合成橡胶2、复合材料复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料。3、电子与光电子材料（1）电子材料电子材料是指在电子技术和微电子技术中使用的材料，其中最重要的是半导体材料。目前制造集成电路的主要材料是硅单晶。化合物半导体材料有可能称为第二种最重要的半导体材料。在高真空条件下，采用分子束外延等方法，在晶体衬底上一层叠一层地生长出不同材料的薄膜来，每层只有几个原子层厚，这样生长出来的材料叫超晶体材料。（2）光电子材料光电子信息材料包括光源和信息获取材料、信息传输材料、信息存贮材料以及信息处理和运算材料等。五、激光技术（识记）1、激光的性质：（1）定向发光（2）亮度极高（3）颜色极纯（4）闪光时间可以极短2、激光器的结构：（1）工作物质（2）泵浦源（3）谐振腔3、激光与人类生活的关系（1）激光增产粮食（2）激光改良果树（3）激光繁殖禽畜（4）激光医疗（5）激光艺术（6）激光加工（7）信息存储六、能源（领会）1、世界能源供求的现状与前景2、目前利用和将来可望利用的能源（1）水利——无污染、运行费用低、寿命一般必火电站和核电站长，而且水库还有多方面的效益（2）地热能——指地下热岩和热液中所存储的能量，通常以三种形式存在：干蒸汽（其中不含水滴）、湿蒸汽（蒸汽中含水滴）和热水，以干蒸汽质量最佳，最易开发利用。（3）核能——这是来自岩石圈的新能源。现已经投入生产的是核裂变。（4）岩石圈以外的其他能源——包括风能、海洋的潮汐能和波浪能以及太阳能从能源的过去、现在和对其未来的预测，为了现代文明的持续发展，下述两点毋庸置疑：第一，人类必须把能源消费从非再生能源转化为再生能源。第二，能源浪费现象十分严重，工业化发达国家尤其如此。上述两点有个共同的要求：必须尽快实现而不能厌恶，因为要实现从传统能源向新能源的转变本身也要消耗大量能源，许多新技术与新设备都要耗费巨大能源方能实现，现存的能源储量应该用以实现这种转变。七、地球科学（识记）1、对地球整体性的认识大大深化，许多认识是突破性的；2、认识到人类史地球营力，而且不断增强其作用力；3、地球是宇宙空间，在太阳系内运动和演化，唯一适于生命，发育生物圈，出现人类的行星；4、太阳辐射和高能粒子经过行星空间到达的是，由地球空间系统、表层系统、固体地球系统组成的相互作用和相互关联的连续整体，是复杂体系；5、全球环境变化，人类的作用越来越重要；6、人——地关系日益不协调；7、对地球整体性认识和对人类未来的关注，在国际社会，在地球科学家之中，形成共命运的新意识。八、空间科学（识记）1、日地系统研究2、行星和卫星探测3、载人航天探索空间九、宇宙的起源和演化1、宇宙的起源和演化（1）现代宇宙学的诞生——1916年，爱因斯坦提出广义相对论。1917年，他把广义相对论应用于宇宙学研究，得到一个有限无界的静态宇宙模型。（2）宇宙膨胀的发现——1924年，弗里德曼在广义相对论的框架下，从理论上论证了宇宙在膨胀或收缩，绝不是静止状态。1929年，哈勃发现所有的星系都在离我们远去，其退行速度正比于同我们的距离，这一关系称为哈勃定律，比例常数称为哈勃常数——>宇宙膨胀（3）宇宙的年龄——100亿～200亿年（4）轻元素的发现——40年代伽莫夫等人开创了对于宇宙早期高密状态研究。（5）微波背景辐射——热大爆炸模型的另一个重要遗迹是微波背景辐射。伽莫夫预言微波背景辐射的存在。1964年美国贝尔电视实验室的彭齐亚斯和威尔逊探测到这一信号（微波背景辐射）。2、星系的形成和演化星系是由数十亿至数千亿颗恒星和气体尘埃等星际物质构成的庞大天体系统，是构成宇宙的基本成员，其大小从数千到数十万光年，但同尺度超过100亿光年的宇宙相比，充其量也只是沧海一粟而已。3、恒星的一生17世纪是，牛顿就提出了散布于空间中的弥漫物质可以在引力作用下凝聚称为太阳和恒星的设想。4、太阳系的起源太阳系是由太阳、九大行星及其卫星、小行星、彗星及行星实际物质构成的天体系统。太阳系最突出的特征：是所有行星的轨道几乎都处于太阳的赤道平面内（共面性），它们不仅都以同太阳自转相同的方向围绕太阳公转，而且除个别例外实际上也在同一方向上自转（同向性）。近代关于太阳系起源的理论是从18世纪康德提出的星云假说开始的。十、环境科学（领会）环境是指与人类密切相关的、影响人类生活和生产活动的各种力量或作用的总和。构成环境的基本要素有：光、热、土、水、气、动植物，以及这些自然要素与人类长期共处所产生的各种依存关系。环境的功能主要表现在两个方面：一方面，它是人类生存与发展的终极物质来源；另一方面，它承担着人类活动产生的废弃物和各种作用结果。全球环境问题：◆全球气候正在变暖，海平面上升。◆土壤过分流失与土地沙漠化扩展◆森林资源日益减少。◆臭氧层耗损是潜在的、不容忽视的环境危机。◆生物物种加速灭绝，动植物资源急剧减少◆淡水资源供给不足，水源严重污染称为发展的制约因素◆空气污染，有害废弃物危害着人类健康和安全。中国生态环境表现：◆水土流失严重◆沙漠化迅速发展◆草原退化加剧◆森林资源锐减◆生物物种加速灭绝◆地下水位下降，湖泊面积缩小◆水体污染明显加重◆大气污染严重◆废渣存放量过大，垃圾包围城市◆环境污染向农村蔓延三大压力：1、人口压力2、工业化压力3、市场压力发展与环境持续发展核心思想是在经济发展的同时，注意保护资源和改善环境，使经济发展能持续进行下去。中国的持续发展道路，首先应保证满足全体人民的基本需求；其次是尽快建立资源节约型的国民经济体系，从掠夺性开发向集约型转变；然后实现社会、政治、经济、技术、管理等方面的全方位转变，建立有效、协调、创新的持续发展机制。具体指导行动和政策是：——制定目标和政策时应充分考虑环境问题——解决人口过快增长问题——解决贫困人口问题——建立给予市场经济的环境保护政策——采用污染减少型技术——加强对资源的公众管理。——加强全民环境教育——大力开展国土整治，改善生态环境——治理城市环境——推广生态农业，植树造林，保护生物多样性。十一、信息技术（领会）1、微电子技术1947年美国电话电报公司的贝尔实验室的三位科学家、巴丁、布赖顿和肖克莱制成第一支晶体管，开始了以晶体管代替电子管的时代。1958年出现了第一块集成电路。70年代我国才研制成第一台集成电路计算机。2、集成电路微电子技术的研究重点是集成电路。标志集成电路水平的指标之一是集成度。电子数据交换（EDI）、电子付款服务系统（EPS）第八章科技活动概述小学科技活动：专指由教育系统、科技系统和其他社会系统组织的，由在校小学生参加的科学技术活动。一、小学科技活动的性质1、科技活动有利于科技人才的形成（1）科技活动在培养科技人才方面的作用（2）21世纪需要大批的科技人才（3）关键是学习参与人类的科技活动2、从小学生的心理需求出发，激发小学生参与科技活动学生的兴趣和动机可以分四类：（1）社会动机：和同龄人一起活动的心理需求、和其他人交往的需求；（2）建设动机：建造新事物的心理需求、改变事物的心理需求；（3）探索动机：好奇心是学生的重要心理需求、也是科学家探索科学奥秘的动力（4）表演和欣赏动机：每个人都有要表达自己的需求，学生更是如此。二、科技活动的基本特征（识记）科技活动的基本特征：（1）不局限在课本之内（内容特征）（2）不局限在课堂和班级之内（受教育者特征）（3）能者为师，科技人员参与教育（教育者特征）（4）以学生自己的科技活动为主（教育方式特征）三、科技活动的培养目标（识记）科技活动的培养目标是：参与意识、实践意识、观察能力、操作能力、思维能力、创造能力观察能力品质：（1）观察力的敏锐性（2）观察力的准确性（3）观察力的全面性操作能力品质：（1）操作能力的迅速性（2）操作能力的准确性（3）操作能力的协调性（4）操作能力的灵活性。思维能力品质：（1）思维的广度（2）思维的深度（3）思维的灵活性（4）思维的独立性。信息处理能力包括：（1）搜集信息的能力（2）存储信息的能力（3）提取信息的能力（4）运用信息的能力（5）运用电脑处理信息的能力科技活动中的信息处理能力包括：自学能力、搜集信息能力、储存信息能力、研究问题能力等创造能力品质：（1）激发创造动机；（2）培养创造的敏感性；（3）训练创造的思路；（4）培养创造的胆识和胆略。四、科技活动的原则（领会）科技活动的原则：教育性原则、自主性原则、兴趣性原则、科学性原则、实践性原则、创造性原则、普及性原则和安全性原则1、教育性原则——主要是指活动以教育为目的，以育人为目的，以提高儿童科学素质为目的。贯彻教育性原则，还要求在科技活动中促进学生智力品质和非智力品质的同步发展。2、自主性原则——主要是指在活动中充分尊重青少年的主体地位，充分发挥青少年的主观能动性，自愿参加，自选项目的课题……鼓励学生自主、自理、自立。贯彻自主性原则的深层目的，是还给青少年一个充分展示个性、发展特长的充分自由的大环境。3、兴趣性原则——要求在科技活动中充分尊重儿童的兴趣、爱好，激发、培养儿童的兴趣，并利用兴趣的由驱力作用解决儿童学习活动的动力问题兴趣性原则还要求教师在科技活动中激发和培养儿童广泛的兴趣，切忌过早定向。4、科学性原则——要求科技活动从内容、方式、方法到活动目标，都必须是科学的，都必须符合科学规律。5、实践性原则——要求在科技活动中遵循认识规律，通过时间的途径发现问题，解决问题获得真知，并在实践活动中学习科学方法，培养实践能力，提高科学素质。实践性原则还要求学生突破学校和课堂的封闭性和局限性，接触大自然和社会实践。6、创造性原则——要求青少年从小在科技活动中存在或设定的未知领域中闯荡，在没有路标的新世界中摸爬滚打。创造性原则是科技活动的灵魂。7、安全性原则——要求任何组织或个人组织开展青少年科技活动，必须有利于青少年身心健康的发展，必须防止发生人身安全事故。五、科技活动的内容安排（领会）科技活动内容安排的四个原则：1、适应我国社会发展对人才和劳动者素质的需要2、符合青少年的年龄特征，兴趣爱好和知识水平小学阶段应是打基础；初中阶段是成长阶段；高中阶段，应以“创”为主。3、考虑科技活动的辅导力量辅导历来那个主要是指科技辅导员的专业知识和业务水平，同时，也要兼顾资料来源和设备条件等因素。4、考虑科技活动内容的教育效果综上所述，影响科技活动内容的因素归为两个方面：一是客观的需要，二是主观的可能，二者缺一不可。内容选择的最高标准，即是需要与可能的最佳结合。六、科技活动的方式（领会）科技活动的方式可分为四大类：个人活动、社团活动、班级活动和群众活动。1、个人活动个人活动是青少年科技活动的主要方式。这好似符合教育性原则、自主性原则和兴趣性原则的。2、科技社团活动科技社团是青少年科技活动的主要组织形式，社团活动是科技活动的基本活动方式。按活动内容分，有多种项目、多种学科的科技社团，研究社团，学科社团。按活动水平分，有普及社团、提高社团、骨干社团等按活动形式分，有科技小组、研究小组和学科小组。按组织系统分，有教育系统、科协系统、体委系统、等这种社团。科技社团、研究社团和学科社团这三种社团的性质有所不同，活动方式相同。（1）科技社团——一般以技术性活动为主。（2）研究（探索）社团——一般以科学探索、科学研究为主。（3）学科社团——一般是与课内教学的学科相对应的。活动内容一般都是与课堂教学相呼应，但又高于、广与课堂教学，比较注重联系实际，也有一些相应的实践活动和探索、研究活动。小学生的社团活动一般以科技社团为主，以启蒙和普及为主。3、群众活动——一般是指参加人数较多，宣传影响广泛的活动。分普及活动和示范活动两种。普及活动主要有：科学月活动、科技周活动、科技夏令营（冬令营）活动、科技科技博览会、科普活动、科技主题班（队）会等。示范活动主要有：科技竞赛、科学讨论会、科技讲座，参观、访问等4、班级活动——班级活动是活动课程和科技活动的重要形式：（1）大力开展青少年半积极科技活动，是提高学生科学文化素质的重要途径。（2）单纯的课堂教学形式，已经难以满足新技术革命对未来劳动者的要求。（3）班级科技活动实现因材施教，满足了学生的兴趣，爱好和特长的特殊需要，使学生的个性得到健康的发展，有利于早期培养科学人才幼苗。开展小学班级科技活动的类型有：（1）趣味性活动（2）探究性活动（3）实践性活动（4）专题性活动活动（5）竞赛、展示型活动（6）“四个一”活动（7）操作性活动七、科技活动的方法（领会）1、自学法——青少年根据自己的爱好、兴趣或特长，自选目标，或经辅导员指导，主要通过自行阅读、练习和研究等方式获取知识、掌握技能，称为自学法。要注意以下几点：（1）自学内容的选择要符合定向战略原则。（2）坚持自学要有周密的计划实现计划的意志和毅力。（3）要为青少年创造良好的自学条件。2、观察法——是辅导员知道青少年通过观察获取科学事实的自然信息的活动方法。（1）要有明确的目标性。（2）观察要真实的反映客观事物。观察法最根本的要求就是真实，也就是要实事求是地反映客观事物。实事求是首先是要坚持观察的客观性；其次要注意观察的全面性；另外还要把握观察的典型性。（3）观察要掌握正确的方法，形成良好的习惯，这是形成和发展青少年观察能力的需要。3、实验法——是人们根据研究的目的，利用一定的仪器或设备，认为地控制、干预或模拟自然景象，使某一事物（或过程）在有利于观察的条件下发生或重演，从而获取科学知识，探索自然规律的一种研究方法。实验法与观察法相比，更具有优越性，因为：（1）实验具有简化和纯化自然现象和自然过程的作用。（2）实验能使在自然条件下难以出现或者即使出现也不易观测的现象人为地引发或再现出来，使之处于容易观察的条件之下，从而强化了研究对象特点，使其在研究各种问题的时候，更能发挥他们的主观能动作用。青少年进行的科学实验活动在运用实验法是应注意：（1）实验项目的选择与设计，要有理论基础。首先，选题的确定要有理论作知道；其次，实验的构思和设计要符合科学性。（2）对实验技术的培养要从严要求。（3）加强对实验观察的指导4、调查法——是采用一定的办法，通过一定的途径，深入实际了解特定事物，以获取资料的活动方法。包括实地调查、访问调查和文献调查三种情况运用时要注意：第一，调查方法的选择。第二，从调查中求取真知，必须端正态度。第三，认真做好调查资料的整理工作。5、研究法——是在科技辅导员的指导下，由青少年们就某一中心问题发表一下见，提出解决办法并从中学习知识，发展能力的一种科技活动的方法。应注意：第一，选择研究题目，应及其青少年的研究兴趣。第二，研究过程要鼓励青少年开动脑筋、发表意见。第三，在研究过程中，注意理论与实践结合。6、教练法——就是在科技辅导原的组织和指导下，青少年通过反复练习达到学习科学知识，掌握技能和技巧的活动方法。注意：第一，讲述精确得当，师范准确。第二，反复练习、循序渐进。第三，讲练结合7、讨论法——是组织青少年就某一中心问题展开讨论，是与会者互相启发，引起联想，从而引发创造性设想的连锁反应，并产生大量的创造性设想的活动方法。也叫智力激励法。是由现代创造学的创始人美国的奥斯本首先提出来的。注意点：第一，引导青少年充分发表意见。第二，深入讨论，解决问题，讨论的目的在于集中智慧，求得问题的解决。第三，发挥辅导员的主导作用。（1、出好讨论题；2、对讨论的进程做好设计；3、掌握会场；4、一碗水端平）8、制作法——是指导青少年利用一定的材料和工具，通过实际操作，独立地完成某种实物作品的活动方法。第一，要有青少年独立完成制作任务。第二，掌握操作技术，作品精益求精。第三，为制作活动创造条件。9、评价法——是通过对青少年的技术操作过程，创造发明的制品或科技论文等作品进行评价，指出其优劣，确定它们达到的水平，以指导青少年开展科技活动的方法。第一，作者本人要作实事求是的自我评议。第二，认真负责地进行集体评议第三，辅导员的评议力求全面，中肯。10、创作法——青少年根据要求，在限定的时间内，运用掌握的知识和技能，按着自己的意愿和想象，独立地完成某种科技作品。第一，创作要求的提出一定要恰当。第二，要相信青少年的创造力。第三，用童心看待青少年的创作活动。11、竞赛法——是青少年在小组或社团中经过相当程度的训练，并掌握一定的知识和技能的基础上，通过组织有关知识和技能的的竞赛，争取优胜的办法开展科技活动的方法。第一，明确竞赛的目的。第二，正确选择竞赛的内容与方式。第三，竞赛要有适当的讲评。第九章科技活动的方案设计和辅导技能一、科技活动方案的重要性（领会）1、科技活动方案是事实素质教育的具体措施科技活动方案一般有两种：（1）整体科技活动方案；（2