第一章科學教育概述第一節：科學教育的價值第二節：科學概念的發展第三節：正確認識科學的性質第四節：科學教育的目的一百多年前，英國教育家斯賓塞提出了一個值得教育工作著反復思考的問題“什么知識最有價值？”他的回答是——科學知識最有價值。

這句話有些偏激,但并不過時。第一節:科學教育的價值科學教育的價值1、科學教育對一個國家，一個民族生死存亡的價值。2、對個人生存而言的3、科學教育對兒童的發展的價值（1）科學教育可以滿足兒童的好奇心（2）有利于兒童科學思維方式的形成（3）提高兒童的口頭、以及書面表達能力（4)可以讓兒童關注與科學有關的社會問題（5）可以使兒童更加熱愛自然，熱愛生命，提高他們的社會責任感和道德感。（6）與人合作、與人交流的重要性（7）珍愛生命、善待生命；（8）關心社會、關心環保問題。4、培養兒童實事求是的科學精神和增強兒童的情感體驗5.培養和發展兒童的觀察、記錄能力、交流表達能力。新世紀將是一個學習化的社會,在這樣的社會,信息能力、學習能力將是最基本的生存能力,我們認為新世紀最基本的能力還應該包括科學素養。第一節:科學教育的價值“西方科學的發展是以兩個偉大成就為基礎的,那就是希臘哲學家發明的形式邏輯體系（在歐幾里德幾何中）以及通過體系的實驗發現有可能找到的因果關系。中國的圣賢沒有走上這兩步。”——愛因斯坦第一節:科學教育的價值第二節:科學概念的發展一、什么是科學？【討論科學的定義】

解決問題的知識？世界的運行規律？對現象提出假設，然后證明？……你對科學的定義是什么？科學的定義我國《辭海》:“關于自然、社會和思維的知識體系，是適應人們生產斗爭和階級斗爭的需要而產生和發展的，是實踐經驗的結晶。每一門科學通常都只是研究客觀世界發展過程的某一個階段或某一種運動形式。”什么是“科學”？1888年，達爾文曾給科學下過一個定義:“科學就是整理事實，從中發現規律，做出結論”。指發現、積累并公認的普遍真理或普遍定理的運用,已系統化和公式化了的知識。真理什么是科學？科學是尋求對我們所觀察到的周圍世界的自然解釋的人類活動.科學是研究自然界的物質形態、結構、性質和運動規律的科學,是人類改造自然的實踐經驗即生產斗爭經驗的總結.科學是關于自然、社會和思維的知識體系,是適應人們生產斗爭和階級斗爭的需要而產生和發展的,是實踐經驗的結晶。

什么是科學？現在越來越多的人認可了這樣的觀點:科學最大的特點是它的方法；科學是在人頭腦中發生的活動；它是使發現成為可能的一種正確智力加工過程過程的一種結果。科學的加工過程是科學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驟和程序。一、什么是科學？【科學研究的特殊目的】

科學家的工作是為了觀察和解釋已有的世界，發現未知的世界。科學一般劃分為:自然科學和社會科學

一、什么是科學？自然科學:解釋自然界的自然現象（電子運動、霧的形成原因、水的沸點和海拔高度的關系……）一、什么是科學？社會科學:解釋人類社會的現象（法律制定、教育政策的形成、人口政策、文化傳播……）近代以來,科學家往往強調通過實驗檢驗來斷定科學定理的真理性,把“可確證性”作為科學的本質特征,這種觀點我們稱經驗主義的科學觀。可確證性實際上就是“可檢驗性”。比如,1915年科學家愛因斯坦提出了廣義相對論的理論,其中有一條定理是光線通過強的引力場會彎曲傳播。若干年后,英國科學家愛丁頓就利用一次對全日食的觀察組織了一次對這條定理的檢驗,結果定理與經驗事實完全相符,于是愛因斯坦的理論也就被經驗事實所確證。經驗主義認為科學是一種可確證的知識體系,可確證性反映了科學知識的本質,利用可確證性這一本質特征就可以將科學與宗教、哲學等不同的文化系統區別開來。科學命題就是能夠被經驗事實檢驗其真偽的命題。科學的本質——“可確證性”

20世紀40年代以后,英國科學哲學家波普爾從另一個側面揭示了科學知識的可檢驗性的特征,認為科學之所以為科學,能進步,在于能“證偽”。波普爾認為,科學發現的過程應該是,也從來就是一種“試錯”的過程。像愛因斯坦一樣,科學家通過自由的思想來發明解決某一問題的假說,然后去設計實驗來否證它,然后再提出新的猜想……能經受嚴格檢驗的猜想只是比別的猜想好,但決不會是不可證偽的。科學的態度不是尋找實證,維護舊理論,而是追求證偽我們現有的最好的理論并用更好的來代替它。理性的態度是開放的批判,所以波普爾自稱為“批判理性主義者”。科學知識的本質特征——.“可證偽性”【科學研究的特點】1、科學研究的問題常常顯得“脫離實際”如：地球運動的軌道、物體相互之間的萬有引力2.科學研究最終目的是解決生活中的問題如：對于細菌的分子研究是為了治療疾病一、科學研究的特點一、科學研究的特點【科學研究的特點1】區分實際問題和科學問題實際問題基于主觀經驗,科學問題基于研究方法一、科學研究的特點【科學研究的特點2】區分真科學問題與假科學問題假科學問題用好壞評判,而真科學問題用真假評判一、科學研究的特點【科學研究的特點3】區分開放性問題和封閉性問題開放性問題有很多的原因,封閉問題原因有限而確定二、科學研究的獨特方法科學知識和常識有何區別？常識：太陽在夏天比冬天要厲害。科學知識：在北半球，夏季太陽高度角大于冬天的太陽高度角。二、科學研究的獨特方法科學知識和常識1、科學知識經得起經驗重復檢驗

2、科學知識定義更加清楚3.科學知識一般有適用條件二、科學研究的獨特方法【科學研究的步驟】提出新的假說提出科學問題（假說）搜集數據資料（觀察、實驗）分析、解釋數據資料得出結論（證明或證偽）實際問題現實生活科學知識通過這樣的循環往復,不斷被驗證或修改,得到積累。1.以觀察為手段、以事實為依據基于人的感覺的直接經驗和基于實驗儀器的觀察。統計調查是大范圍間接觀察。觀察不能是基于主觀感情偏好的浪漫想象，要客觀的描述。二、科學研究方法的特點如:牛頓發現萬有引力便是對落在頭上的蘋果的觀察與思考、瓦特發明蒸汽機也是對茶壺水開現象的總結提煉。2.可重復性對于通過科學的研究方法所得出的結論，別人按照相同的研究設計和步驟，必須能進行重復的實驗，得出相同的結論。二、科學研究方法的特點如:伽利略的兩個鐵球同時落地，在今天的任何地方都能得到驗證。3.可積累性后人可以在你的研究結果的基礎上做深入的研究，而不必再做重復的工作。但是要保證你的研究是正確的。如：天文學的大量觀察積累的資料為牛頓的天體運動規律提供了基礎。二、科學研究方法的特點4.可證偽性科學哲學家卡爾·波普爾（1902-1994）提出：只有可證偽的陳述才是科才是科學的命題。可證偽：水在零度以下就會結冰不可證偽：彩虹很美麗二、科學研究方法的特點應用科學方法常見的一個錯誤:觀察不全面,把多變量的問題解釋為單變量問題。憑主觀經驗思考，遺漏自變量，錯誤的自變量歸因。（兩個鐵球同時落地的實驗）這也是小學生認知發展不健全出現的常見問題。科學教育需要照顧到孩子的認知發展，幫助其形成正確的科學觀。二、科學研究方法的特點科學家是運用科學研究方法創造科學知識的人。他們是科學舞臺上的主角！有的科學家豪邁張揚、有的沉默含蓄、有的靦腆內斂、有的激情四射、還有的不修邊幅……三、科學家的獨特風格著名社會科學家默頓（R.K.Merdon）在20世紀中期總結了四條:【科學的精神特質1】:普遍主義對知識的評價標準不受科學家的個人性別、年齡、種族……的影響，而是依據客觀的觀察事實和前人已有的研究。三、科學家的獨特風格【科學的精神特質2】:共有性科學發現應該及時的公開發表和交流，科學家的研究成果屬于全人類的共同財富。知識產權僅僅是對科學家的個人工作的承認與尊重。三、科學家的獨特風格【科學的精神特質3】:無私利性科學家是為了科學的目的:人類的幸福而工作，不是為了榮譽、金錢和地位。求知、好奇以及對人類事業的無私關懷是許多科學家共同的品質。三、科學家的獨特風格【科學的精神特質4】:有條理的懷疑主義

在科學的天平上，普通人和權威都一視同仁，唯一的砝碼是科學事實。任何觀點在成為正確知識之前都要接受仔細的考察。但是懷疑必須符合實證和邏輯的標準，隨意批判是對科學家的不尊重。三、科學家的獨特風格亞里士多德（前384—前322年）提出做學問的三個條件:好奇心有閑自由的靈魂三、科學家的獨特風格“我愛我師，我更愛真理！”【新世紀的科學家】20世紀的科學研究已經不是想18世紀那樣只是少數人參與的事情。科學家已經成為一種職業,成為社會發展的中堅力量。同時科學研究項目同社會緊密結合,直接由社會的需求所決定,所以科學家不但要掌握精深的知識、嫻熟的運用科學方法,還要密切關注社會的發展。三、科學家的獨特風格麥克馬斯（McComas,W.F）和奧爾遜（Olson,J.K）對科學的性質做了簡明概括:科學是為了解釋世界；科學依靠實證；科學強調可重復性；科學知識是相對真理；科學進步是漸進的過程；科學沒有國界；科學家有批判精神和創造性；科學代表社會傳統和文化；科學思想受社會歷史環境影響科學需要合作；新知識必須公開交流才能得到認可。三、科學的性質總括第三節:正確認識科學的性質

一、后現代主義科學觀科學哲學中科學觀：科學主義：知識就是力量！從中世紀神的奴役下解放出來，用理性征服自然！人文主義：人是一切事物的尺度！文藝復興時期的人道主義，主張人才是應該尊重的，而不是神！

一、后現代主義科學觀科學哲學中科學觀：后現代科學觀：科學以人為本！由人文主義發展而來，主要針對現代科技對環境的破壞、資源的掠奪性開采、核武器等等問題的反思。【羅馬俱樂部】《增長的極限》特征如下（1）強調知識的建構性；（2）強調知識的個體性；（3）強調知識的不確定性,反對科學知識的絕對性；（4）提倡整體的思維方式；（5）提倡一種適度的自我節制的價值觀一、后現代主義科學觀

一、后現代主義科學觀后現代主要認為：科學像其他學科一樣都是人造的語言符號系統，科學知識是科學家大腦的主觀建構，科學模型不是真實的現實，因此科學不是客觀真理。這對科學的啟蒙教育極為不利！再精妙的人工智能技術也無法與人腦相媲美！

一、后現代主義科學觀后現代科學觀混淆了三個關系：1.將科學理性與功利主義相混淆科學的目的之一是促進物質生產，但是把它盲目的等同于功利主義，追求物質享受就有些不妥。科學的目的在于讓人們擺脫愚昧、崇尚理性、建立民主向上的社會。

一、后現代主義科學觀后現代科學觀混淆了三個關系：2.將科學精神與科學的社會產物相混淆20世紀西方國家的很多社會問題并非由科學引發，而是在政治利益相互爭奪中，科學成為了借口。

一、后現代主義科學觀后現代科學觀混淆了三個關系：3.將科學理性與少數科學家的偽科學相混淆隨著科學研究人員隊伍的不斷擴大，形形色色的人充斥于科研行列。各種偽科學影響了科學的名聲！

一、后現代主義科學觀我國有自己具體的國情,不能盲目效仿國外的后現代思想。把西方的問題想象夸大為我們的問題,進而照搬理論,導致教學中的偏激與放任,忽視基礎,扭曲我國本來就稚嫩的科學教育萌芽。二、正確認識科學的相對真理人類認識能力的局限性“我不知這個世界將來怎么看我,對我而言,我只是像在海灘邊玩耍的男孩,偶然間發現了一粒比較圓的石頭,和一枚比較漂亮的貝殼,就覺得很愉快,但是在我面前,尚未被發現的石頭、貝殼仍然多如大海。”----牛頓

二、正確認識科學的相對真理科學儀器精度的局限性

觀察的正確與否是科學理論正確與否的決定性因素。觀察儀器的精密程度直接影響觀察精度。人類發現太陽是太陽系中心的科學理論得益于伽利略發明的望遠鏡。

二、正確認識科學的相對真理科學理性區別于其他思維模式和世界觀的獨特之處。科學要回答“世界是什么？”而不是“世界應該怎樣？”科學理性需要區分客觀與主觀！科學理性對不確切的知識持謹慎態度，認為其需要積累與修正，與宗教和藝術不同！

二、正確認識科學的相對真理科學的相對真理性的意義在于:防止濫用科學、鼓勵創新、崇尚質疑精神，而不是否定科學的客觀性、正確性。作為科學教師要正確的理解科學的相對有限性，鼓勵質疑與創新的同時樹立學生正確的科學觀。第四節:科學教育的目標幾種科學教育定義

科學教育是指傳授科學技術知識和培養科學技術人員的社會活動；科學教育是一種有目的的促進人的科學化的活動；科學教育是培養科學技術人才和提高民族科學素養（包括科學知識、科學觀念、科學的價值觀、科學方法、科學精神、科學道德等）的教育；科學教育泛指關于自然科學技術領域里的知識與能力方面發展的教育；一、科學教育的目標演變1859年斯賓塞明確提出：“科學知識最有價值！”教育史學家博伊德：“20世紀教育與其說歸功于理論家赫爾巴特和福祿貝爾，倒不如說歸功于斯賓塞和赫胥黎！”一、科學教育的目標演變1926年美國教育協會在一個報告表明當時小學科學教學目標是：簡單的觀察聯系有目的的活動的練習簡單的事物和過程名稱擴大學生詞匯量獲得把事實和情感、態度結合的經驗擺脫高度主觀性的情緒反應培養對簡單事物進行科學思考的習慣培養對科學的社會作用的正確態度開始注意情感和態度方面的因素！一、科學教育的目標演變20世紀60年代前后，美國與蘇聯的冷戰開始。蘇聯率先發射人造衛星引起了美國全國震動，把科技的落后歸因于教育的不得力，撥款數億美元用于改革落后的教育！美國國會1958年通過著名的《國防教育法》！

一、科學教育的目標演變

改革指導思想是布魯納的結構主義:只有掌握了一個學科的由基本概念和基本原理構成的結構，才能有效的掌握這門科學的知識，才能產遷移。

一、科學教育的目標演變20世紀80年代是現代科學教育的第二次高峰，至今未衰。1985年美國科學促進會制定了著名的2061計劃，出版《面向全體美國人的科學》指出：“科學素養成為每個人的需要，而不僅是少數人！”

一、科學教育的目標演變1994年克林頓頒布重要的《科學與國家利益》提出科學重要的兩項目標:造就21世紀最優秀的工程師提高全美國人的科學和技術素養

一、科學教育的目標演變1996年美國國家研究理事會完成美國《國家科學教育標準》指出:“我們這個國家已經把所有的學生都應具有良好的科學素養作為自己的一個既定目標……我們大家，無論作為個人還是社會，同科學素養都厲害攸關。”一、科學教育的目標演變《國家科學教育標準》可以概括出科學教育的普遍認識:進一步明確科學素養成為科學教育的目標“探究”和“過程”等經過幾十年逐步發展的起來的概念被確定為科學教育的途徑和手段。科學史、科學哲學、技術與社會對科學教育的意義得到了廣泛重視。二、科學素養的含義科學素養的定義熟悉概念發現解決問題描述解釋預測自然現象讀懂通俗科學文章參與對結論之根據的討論識別科學原理,提出見解提出評價和有論據的觀點二、科學素養的含義美國科學教師協會1982年定義了11中科學素養處理他人與環境的關系認識產生科學的過程概念分辨科學證據和個人觀點證明事實和學說的關系認識科技促進人類福祉的功能和限度了解科學和社會的關系明白人類事業、理解科學局限有知識和經驗贊賞他人科學成就對世界充滿樂觀態度采用與科學相同的價值觀，使用、享受科學終身持續探討科學并增加其知識二、科學素養的含義1在處理與他人和與環境的關系時,能夠運用科學的概念、方法、技術和價值進行選擇。二、科學素養的含義2認識到產生科學知識必須依賴探討過程以及概念學說。表達前后概念一致。二、科學素養的含義3能夠分辨科學證據和個人觀點的不同。二、科學素養的含義4能夠證明事實和學說之間的關系二、科學素養的含義5能夠認識科學和技術對人類福祉的功能和限度。二、科學素養的含義6了解科學和社會的關系二、科學素養的含義7明白科學來源于人類的視野,并理解科學知識的暫時性,當資料充分之后,知識會改變。二、科學素養的含義8因為擁有充分的知識和經驗,所以就能夠贊賞別人的科學成就。二、科學素養的含義9對世界充滿樂觀的態度。二、科學素養的含義10能夠采用和科學相同的價值觀,所以能夠采用科學和享受科學。二、科學素養的含義11能夠終身、持續探討科學并增加其知識。

三、科學素養內涵的本土化詮釋科學教育的發展要和一個國家的社會、經