科学教育概述

第一章科学教育概述第一节：科学教育的价值第二节：科学概念的发展第三节：正确认识科学的性质第四节：科学教育的目的一百多年前，英国教育家斯宾塞提出了一个值得教育工作着反复思考的问题“什么知识最有价值？”他的回答是——科学知识最有价值。

这句话有些偏激,但并不过时。第一节:科学教育的价值科学教育的价值1、科学教育对一个国家，一个民族生死存亡的价值。2、对个人生存而言的3、科学教育对儿童的发展的价值（1）科学教育可以满足儿童的好奇心（2）有利于儿童科学思维方式的形成（3）提高儿童的口头、以及书面表达能力（4)可以让儿童关注与科学有关的社会问题（5）可以使儿童更加热爱自然，热爱生命，提高他们的社会责任感和道德感。（6）与人合作、与人交流的重要性（7）珍爱生命、善待生命；（8）关心社会、关心环保问题。4、培养儿童实事求是的科学精神和增强儿童的情感体验5.培养和发展儿童的观察、记录能力、交流表达能力。新世纪将是一个学习化的社会,在这样的社会,信息能力、学习能力将是最基本的生存能力,我们认为新世纪最基本的能力还应该包括科学素养。第一节:科学教育的价值“西方科学的发展是以两个伟大成就为基础的,那就是希腊哲学家发明的形式逻辑体系（在欧几里德几何中）以及通过体系的实验发现有可能找到的因果关系。中国的圣贤没有走上这两步。”——爱因斯坦第一节:科学教育的价值第二节:科学概念的发展一、什么是科学？【讨论科学的定义】

解决问题的知识？世界的运行规律？对现象提出假设，然后证明？……你对科学的定义是什么？科学的定义我国《辞海》:“关于自然、社会和思维的知识体系，是适应人们生产斗争和阶级斗争的需要而产生和发展的，是实践经验的结晶。每一门科学通常都只是研究客观世界发展过程的某一个阶段或某一种运动形式。”什么是“科学”？1888年，达尔文曾给科学下过一个定义:“科学就是整理事实，从中发现规律，做出结论”。指发现、积累并公认的普遍真理或普遍定理的运用,已系统化和公式化了的知识。真理什么是科学？科学是寻求对我们所观察到的周围世界的自然解释的人类活动.科学是研究自然界的物质形态、结构、性质和运动规律的科学,是人类改造自然的实践经验即生产斗争经验的总结.科学是关于自然、社会和思维的知识体系,是适应人们生产斗争和阶级斗争的需要而产生和发展的,是实践经验的结晶。

什么是科学？现在越来越多的人认可了这样的观点:科学最大的特点是它的方法；科学是在人头脑中发生的活动；它是使发现成为可能的一种正确智力加工过程过程的一种结果。科学的加工过程是科学探知未知事物的手段、方法，是研究者用于研究自然界都的步骤和程序。一、什么是科学？【科学研究的特殊目的】

科学家的工作是为了观察和解释已有的世界，发现未知的世界。科学一般划分为:自然科学和社会科学

一、什么是科学？自然科学:解释自然界的自然现象（电子运动、雾的形成原因、水的沸点和海拔高度的关系……）一、什么是科学？社会科学:解释人类社会的现象（法律制定、教育政策的形成、人口政策、文化传播……）近代以来,科学家往往强调通过实验检验来断定科学定理的真理性,把“可确证性”作为科学的本质特征,这种观点我们称经验主义的科学观。可确证性实际上就是“可检验性”。比如,1915年科学家爱因斯坦提出了广义相对论的理论,其中有一条定理是光线通过强的引力场会弯曲传播。若干年后,英国科学家爱丁顿就利用一次对全日食的观察组织了一次对这条定理的检验,结果定理与经验事实完全相符,于是爱因斯坦的理论也就被经验事实所确证。经验主义认为科学是一种可确证的知识体系,可确证性反映了科学知识的本质,利用可确证性这一本质特征就可以将科学与宗教、哲学等不同的文化系统区别开来。科学命题就是能够被经验事实检验其真伪的命题。科学的本质——“可确证性”

20世纪40年代以后,英国科学哲学家波普尔从另一个侧面揭示了科学知识的可检验性的特征,认为科学之所以为科学,能进步,在于能“证伪”。波普尔认为,科学发现的过程应该是,也从来就是一种“试错”的过程。像爱因斯坦一样,科学家通过自由的思想来发明解决某一问题的假说,然后去设计实验来否证它,然后再提出新的猜想……能经受严格检验的猜想只是比别的猜想好,但决不会是不可证伪的。科学的态度不是寻找实证,维护旧理论,而是追求证伪我们现有的最好的理论并用更好的来代替它。理性的态度是开放的批判,所以波普尔自称为“批判理性主义者”。科学知识的本质特征——.“可证伪性”【科学研究的特点】1、科学研究的问题常常显得“脱离实际”如：地球运动的轨道、物体相互之间的万有引力2.科学研究最终目的是解决生活中的问题如：对于细菌的分子研究是为了治疗疾病一、科学研究的特点一、科学研究的特点【科学研究的特点1】区分实际问题和科学问题实际问题基于主观经验,科学问题基于研究方法一、科学研究的特点【科学研究的特点2】区分真科学问题与假科学问题假科学问题用好坏评判,而真科学问题用真假评判一、科学研究的特点【科学研究的特点3】区分开放性问题和封闭性问题开放性问题有很多的原因,封闭问题原因有限而确定二、科学研究的独特方法科学知识和常识有何区别？常识：太阳在夏天比冬天要厉害。科学知识：在北半球，夏季太阳高度角大于冬天的太阳高度角。二、科学研究的独特方法科学知识和常识1、科学知识经得起经验重复检验

2、科学知识定义更加清楚3.科学知识一般有适用条件二、科学研究的独特方法【科学研究的步骤】提出新的假说提出科学问题（假说）搜集数据资料（观察、实验）分析、解释数据资料得出结论（证明或证伪）实际问题现实生活科学知识通过这样的循环往复,不断被验证或修改,得到积累。1.以观察为手段、以事实为依据基于人的感觉的直接经验和基于实验仪器的观察。统计调查是大范围间接观察。观察不能是基于主观感情偏好的浪漫想象，要客观的描述。二、科学研究方法的特点如:牛顿发现万有引力便是对落在头上的苹果的观察与思考、瓦特发明蒸汽机也是对茶壶水开现象的总结提炼。2.可重复性对于通过科学的研究方法所得出的结论，别人按照相同的研究设计和步骤，必须能进行重复的实验，得出相同的结论。二、科学研究方法的特点如:伽利略的两个铁球同时落地，在今天的任何地方都能得到验证。3.可积累性后人可以在你的研究结果的基础上做深入的研究，而不必再做重复的工作。但是要保证你的研究是正确的。如：天文学的大量观察积累的资料为牛顿的天体运动规律提供了基础。二、科学研究方法的特点4.可证伪性科学哲学家卡尔·波普尔（1902-1994）提出：只有可证伪的陈述才是科才是科学的命题。可证伪：水在零度以下就会结冰不可证伪：彩虹很美丽二、科学研究方法的特点应用科学方法常见的一个错误:观察不全面,把多变量的问题解释为单变量问题。凭主观经验思考，遗漏自变量，错误的自变量归因。（两个铁球同时落地的实验）这也是小学生认知发展不健全出现的常见问题。科学教育需要照顾到孩子的认知发展，帮助其形成正确的科学观。二、科学研究方法的特点科学家是运用科学研究方法创造科学知识的人。他们是科学舞台上的主角！有的科学家豪迈张扬、有的沉默含蓄、有的腼腆内敛、有的激情四射、还有的不修边幅……三、科学家的独特风格著名社会科学家默顿（R.K.Merdon）在20世纪中期总结了四条:【科学的精神特质1】:普遍主义对知识的评价标准不受科学家的个人性别、年龄、种族……的影响，而是依据客观的观察事实和前人已有的研究。三、科学家的独特风格【科学的精神特质2】:共有性科学发现应该及时的公开发表和交流，科学家的研究成果属于全人类的共同财富。知识产权仅仅是对科学家的个人工作的承认与尊重。三、科学家的独特风格【科学的精神特质3】:无私利性科学家是为了科学的目的:人类的幸福而工作，不是为了荣誉、金钱和地位。求知、好奇以及对人类事业的无私关怀是许多科学家共同的品质。三、科学家的独特风格【科学的精神特质4】:有条理的怀疑主义

在科学的天平上，普通人和权威都一视同仁，唯一的砝码是科学事实。任何观点在成为正确知识之前都要接受仔细的考察。但是怀疑必须符合实证和逻辑的标准，随意批判是对科学家的不尊重。三、科学家的独特风格亚里士多德（前384—前322年）提出做学问的三个条件:好奇心有闲自由的灵魂三、科学家的独特风格“我爱我师，我更爱真理！”【新世纪的科学家】20世纪的科学研究已经不是想18世纪那样只是少数人参与的事情。科学家已经成为一种职业,成为社会发展的中坚力量。同时科学研究项目同社会紧密结合,直接由社会的需求所决定,所以科学家不但要掌握精深的知识、娴熟的运用科学方法,还要密切关注社会的发展。三、科学家的独特风格麦克马斯（McComas,W.F）和奥尔逊（Olson,J.K）对科学的性质做了简明概括:科学是为了解释世界；科学依靠实证；科学强调可重复性；科学知识是相对真理；科学进步是渐进的过程；科学没有国界；科学家有批判精神和创造性；科学代表社会传统和文化；科学思想受社会历史环境影响科学需要合作；新知识必须公开交流才能得到认可。三、科学的性质总括第三节:正确认识科学的性质

一、后现代主义科学观科学哲学中科学观：科学主义：知识就是力量！从中世纪神的奴役下解放出来，用理性征服自然！人文主义：人是一切事物的尺度！文艺复兴时期的人道主义，主张人才是应该尊重的，而不是神！

一、后现代主义科学观科学哲学中科学观：后现代科学观：科学以人为本！由人文主义发展而来，主要针对现代科技对环境的破坏、资源的掠夺性开采、核武器等等问题的反思。【罗马俱乐部】《增长的极限》特征如下（1）强调知识的建构性；（2）强调知识的个体性；（3）强调知识的不确定性,反对科学知识的绝对性；（4）提倡整体的思维方式；（5）提倡一种适度的自我节制的价值观一、后现代主义科学观

一、后现代主义科学观后现代主要认为：科学像其他学科一样都是人造的语言符号系统，科学知识是科学家大脑的主观建构，科学模型不是真实的现实，因此科学不是客观真理。这对科学的启蒙教育极为不利！再精妙的人工智能技术也无法与人脑相媲美！

一、后现代主义科学观后现代科学观混淆了三个关系：1.将科学理性与功利主义相混淆科学的目的之一是促进物质生产，但是把它盲目的等同于功利主义，追求物质享受就有些不妥。科学的目的在于让人们摆脱愚昧、崇尚理性、建立民主向上的社会。

一、后现代主义科学观后现代科学观混淆了三个关系：2.将科学精神与科学的社会产物相混淆20世纪西方国家的很多社会问题并非由科学引发，而是在政治利益相互争夺中，科学成为了借口。

一、后现代主义科学观后现代科学观混淆了三个关系：3.将科学理性与少数科学家的伪科学相混淆随着科学研究人员队伍的不断扩大，形形色色的人充斥于科研行列。各种伪科学影响了科学的名声！

一、后现代主义科学观我国有自己具体的国情,不能盲目效仿国外的后现代思想。把西方的问题想象夸大为我们的问题,进而照搬理论,导致教学中的偏激与放任,忽视基础,扭曲我国本来就稚嫩的科学教育萌芽。二、正确认识科学的相对真理人类认识能力的局限性“我不知这个世界将来怎么看我,对我而言,我只是像在海滩边玩耍的男孩,偶然间发现了一粒比较圆的石头,和一枚比较漂亮的贝壳,就觉得很愉快,但是在我面前,尚未被发现的石头、贝壳仍然多如大海。”----牛顿

二、正确认识科学的相对真理科学仪器精度的局限性

观察的正确与否是科学理论正确与否的决定性因素。观察仪器的精密程度直接影响观察精度。人类发现太阳是太阳系中心的科学理论得益于伽利略发明的望远镜。

二、正确认识科学的相对真理科学理性区别于其他思维模式和世界观的独特之处。科学要回答“世界是什么？”而不是“世界应该怎样？”科学理性需要区分客观与主观！科学理性对不确切的知识持谨慎态度，认为其需要积累与修正，与宗教和艺术不同！

二、正确认识科学的相对真理科学的相对真理性的意义在于:防止滥用科学、鼓励创新、崇尚质疑精神，而不是否定科学的客观性、正确性。作为科学教师要正确的理解科学的相对有限性，鼓励质疑与创新的同时树立学生正确的科学观。第四节:科学教育的目标几种科学教育定义

科学教育是指传授科学技术知识和培养科学技术人员的社会活动；科学教育是一种有目的的促进人的科学化的活动；科学教育是培养科学技术人才和提高民族科学素养（包括科学知识、科学观念、科学的价值观、科学方法、科学精神、科学道德等）的教育；科学教育泛指关于自然科学技术领域里的知识与能力方面发展的教育；一、科学教育的目标演变1859年斯宾塞明确提出：“科学知识最有价值！”教育史学家博伊德：“20世纪教育与其说归功于理论家赫尔巴特和福禄贝尔，倒不如说归功于斯宾塞和赫胥黎！”一、科学教育的目标演变1926年美国教育协会在一个报告表明当时小学科学教学目标是：简单的观察联系有目的的活动的练习简单的事物和过程名称扩大学生词汇量获得把事实和情感、态度结合的经验摆脱高度主观性的情绪反应培养对简单事物进行科学思考的习惯培养对科学的社会作用的正确态度开始注意情感和态度方面的因素！一、科学教育的目标演变20世纪60年代前后，美国与苏联的冷战开始。苏联率先发射人造卫星引起了美国全国震动，把科技的落后归因于教育的不得力，拨款数亿美元用于改革落后的教育！美国国会1958年通过著名的《国防教育法》！

一、科学教育的目标演变

改革指导思想是布鲁纳的结构主义:只有掌握了一个学科的由基本概念和基本原理构成的结构，才能有效的掌握这门科学的知识，才能产迁移。

一、科学教育的目标演变20世纪80年代是现代科学教育的第二次高峰，至今未衰。1985年美国科学促进会制定了著名的2061计划，出版《面向全体美国人的科学》指出：“科学素养成为每个人的需要，而不仅是少数人！”

一、科学教育的目标演变1994年克林顿颁布重要的《科学与国家利益》提出科学重要的两项目标:造就21世纪最优秀的工程师提高全美国人的科学和技术素养

一、科学教育的目标演变1996年美国国家研究理事会完成美国《国家科学教育标准》指出:“我们这个国家已经把所有的学生都应具有良好的科学素养作为自己的一个既定目标……我们大家，无论作为个人还是社会，同科学素养都厉害攸关。”一、科学教育的目标演变《国家科学教育标准》可以概括出科学教育的普遍认识:进一步明确科学素养成为科学教育的目标“探究”和“过程”等经过几十年逐步发展的起来的概念被确定为科学教育的途径和手段。科学史、科学哲学、技术与社会对科学教育的意义得到了广泛重视。二、科学素养的含义科学素养的定义熟悉概念发现解决问题描述解释预测自然现象读懂通俗科学文章参与对结论之根据的讨论识别科学原理,提出见解提出评价和有论据的观点二、科学素养的含义美国科学教师协会1982年定义了11中科学素养处理他人与环境的关系认识产生科学的过程概念分辨科学证据和个人观点证明事实和学说的关系认识科技促进人类福祉的功能和限度了解科学和社会的关系明白人类事业、理解科学局限有知识和经验赞赏他人科学成就对世界充满乐观态度采用与科学相同的价值观，使用、享受科学终身持续探讨科学并增加其知识二、科学素养的含义1在处理与他人和与环境的关系时,能够运用科学的概念、方法、技术和价值进行选择。二、科学素养的含义2认识到产生科学知识必须依赖探讨过程以及概念学说。表达前后概念一致。二、科学素养的含义3能够分辨科学证据和个人观点的不同。二、科学素养的含义4能够证明事实和学说之间的关系二、科学素养的含义5能够认识科学和技术对人类福祉的功能和限度。二、科学素养的含义6了解科学和社会的关系二、科学素养的含义7明白科学来源于人类的视野,并理解科学知识的暂时性,当资料充分之后,知识会改变。二、科学素养的含义8因为拥有充分的知识和经验,所以就能够赞赏别人的科学成就。二、科学素养的含义9对世界充满乐观的态度。二、科学素养的含义10能够采用和科学相同的价值观,所以能够采用科学和享受科学。二、科学素养的含义11能够终身、持续探讨科学并增加其知识。

三、科学素养内涵的本土化诠释科学教育的发展要和一个国家的社会、经