小学科学课程与教学第一章.ppt

小学科学课程与教学（2009年版）,刘德华 主编,小学科学课程与教学（2009年版） 21世纪小学教师教育系列教材,第1章 科学的本质 第一节 科学的定义与特征,一、科学：通常所说的科学是自然科学的简称。 辞海对科学有如下的表述：“关于自然、社会和思维的知识体系。它是为适应人们的生产斗争和阶级需要而产生和发展的，是实践经验的结晶。 显然，辞海所讲的科学具有广义性，不仅包括了自然科学，也包括了社会学科和人文学科。对于什么是科学这一问题，基于不同的思考亚里斯多德、罗素 、贝尔纳 、巴伯 、杜威 、任鸿隽、胡明复 等给出了不同的回答。 对于什么是科学这一问题的回答有不同的观点。有的强调科学与宗教的区别，有的强调科学与主观意见的差异，有的强调科学与技术的不同；有的强调科学的知识体系，有的注重科学探究过程与方法，有的更重视科学的精神与气质。,小学科学课程与教学（2009年版） 21世纪小学教师教育系列教材,贝尔纳说得很对，科学的本质是不能用定义一劳永逸地固定下来，科学在人类社会发展的历史中发生了急剧的变化，以至于人们无法给它下一个合适的定义，他认为：“过于刻板的定义有使科学精神被阉割的危险。”但是我们还是有必要对科学的概念加以适当的限定和说明。首先，科学是客观存在在人脑中的反映，这一客观存在不仅指自然界的物质世界，也包括社会界的精神存在；其次，科学是以范畴、定理、定律、规律等形式反映客观存在的本质与规律，是一种系统化了的知识体系，它不同于意见、猜测和传说；最后，科学不仅仅指认识的结果，也应该包括认识的思维过程与思维方法。从探究的过程看，科学是一种探索未知的创造性活动，这一创造活动以批判为基础。,小学科学课程与教学（2009年版） 21世纪小学教师教育系列教材,本书中所指的科学是自然科学，它以物质世界为研究对象，研究物质世界的现象，力图把握物质的属性、本质和运行规律，以便于人们在社会实践活动中合理地利用和改造物质世界，并建立人与自然之间的和谐关系。一般而言，科学可以分为无机的科学和有机的科学，前者包括宏观和微观力学、物理学、化学、地质学和天文学，后者包括生物科学以及研究人的生理学和部分心理学的内容。人是自然界的一部分，人在物质层面的某些属性与特征可以成为科学研究的对象。,小学科学课程与教学（2009年版） 21世纪小学教师教育系列教材,小学科学课程与教学（2009年版） 21世纪小学教师教育系列教材,二、科学的本质特征 (1)科学应该是系统化的，它是对物质世界的一般性、共同性、规律性的描述。人们可以从不同的角度，以不同的方式，用不同的观念来描述世界上的事物，但科学有它自己特定的角度、观念和方法。 (2)科学力图对事物做出统一的、数量化的、因果性的解释，甚至对未来的事情做出预测，这是科学家的愿望，但很多时候是做不到的。由于多种因素之间的相互作用，科学家研究的这些系统并不遵循简单的规律。然而科学家们还是在努力探索。 (3)科学是极为严谨的，它建立在实验的基础上。实验是许多种文化都有的，但是科学的实验有自己严格的定义，科学实验是可以重复的。 (4)从社会学的角度看，过去的许多知识系统，几千年来基本上都保持不变或者变化很少。然而，科学要不断充实自己,的知识，人们不断地用过去的知识创造新的知识。科学知识 是一种不断修正、补充和自我扩张的系统。 (5)从某种意义上说，科学探索是一种带有游戏性的活动，有时会得到意想不到的结果。人们进行科学探索的时候，很多重要科学成果的获得，开始并不是出于直接预定的计划和功利目的，而是出于对大自然持久的好奇心。 (6)科学与技术之间呈现一种极其复杂的互动关系。从人类创造知识的历史过程看，人类最先创造的是技术。在相当长的时期内，科学在很多国家依附在哲学的传统上。技术则长久地依附在工匠的传统上。这两种传统相互之间的影响非常小。直到17世纪近代科学诞生之后，这种情况才发生了质的变化。 (7)科学家们对待实验结果很认真，在追求预想结果的时候，格外关注这些实验带来的副产品和副结果。如果实验的结果偏离原来的假设和预期的结果，也可能预示着新的发现，科学家会感到高兴。,小学科学课程与教学（2009年版） 21世纪小学教师教育系列教材,(8)科学是不可替代的，然而科学并不能解决一切问题。因为有很多人类关心的问题，在目前以至相当长的时期内，科学家还不能做出满意的答复，但是他们会努力继续探索这些问题的原因，并寻求解决问题的方案。 (9)科学不仅仅是一种知识系统，而且是一种思维方法。科学从不迷信权威。科学家不断地质疑，发现新的东西。无论是探究自然的奥秘，或解决人类所面临的实际问题，科学的途径、方法和手段都在不断地被创造。即使是应用已有的知识解决问题，也是以创造性的方式实现的。科学在不断地创造中增长自己新的知识。科学接纳一切新的思想，但是它们最终都必须遵循科学本身的规则严格的实验验证和严密的逻辑推理。 (10)科学是人类共同的文化。人类的文化千差万别，但科学是共同的文化，因为科学能够促进任何一个地区的人类社会迅速发展。,小学科学课程与教学（2009年版） 21世纪小学教师教育系列教材,第二节 科学的多维视角 一、作为知识系统的科学 科学理论作为科学研究的成果不仅仅是知识，而且是一种系统的知识 。20世纪上半叶的逻辑经验主义认为，科学是一种可以确证的知识体系。与逻辑经验主义不同，英国哲学家波普尔（Karl Popper，19021994）提出：科学是一种可以证伪的知识系统。用经验事实证明科学理论是错的，这是证伪。他认为可证伪性是科学知识的本质特征。 二、作为探究活动的科学 在科学研究活动中，新的科学理论经历了一个探究的过程。最基本的发现科学理论的途径有三种类型：“归纳猜想”的认识程序、“假说演绎”的认识程序和“认知调节”模式。,小学科学课程与教学（2009年版） 21世纪小学教师教育系列教材,小学科学课程与教学（2009年版） 21世纪小学教师教育系列教材,(一)“归纳猜想”的探究过程 古希腊的亚里斯多德认为，科学研究总是从对某些现象的观察开始，人们通过观察获得大量的关于自然现象的经验事实。然后对这些经验事实进行归纳推理，概括出科学原理，即定律或理论。 哲学家培根（Francis Bacon ，15611626）认为对自然现象的观察应主动进行科学实验，以获得更多有关现象的事实经验，为随后归纳出科学理论奠定更坚实的基础。在这个研究程序中，观察在前，理论在后；归纳在前，结论在后。由于在科学发现过程中的归纳都不是完全归纳法，得出的结论就带有猜想的性质，所以这一探究程序被称为“归纳猜想”的探究程序。 “归纳猜想”的探究程序有两个核心思想，一是非常强调经验事实在整个科学研究中的作用；二是非常强调归纳的发现方法。,小学科学课程与教学（2009年版） 21世纪小学教师教育系列教材,（二）“假说演绎”的探究过程 “假说演绎”的核心思想有二个：其一，新理论是科学家依托一定的文化知识背景，通过创造性思维大胆设想并加上演绎方法而建构的；其二，大胆猜想之后要用经验事实去检验，猜想若被证实，则形成了相关的科学理论。例如爱因斯旦创立的“狭义相对论”就属于这种探究过程。 （三）认知调节的探究程序 科学理论发现的实践活动实际上是科学家作为认识主体与作为认识对象的客体之间的相互作用活动。这一活动包括三个层面： 第一，科学家对客体的观察实验； 第二，关于自然观、方法论和已有科学理论的思维； 第三，对被观察到的经验事实的解释。,科学探究过程的模式一般涉及如下环节：科学问题的提出、科学事实和资料的收集、猜想和假设的建立、验证与评价、表达与交流。杜威认为思维的过程包括“感觉问题所在，观察各个方面的情况，提出假定的结论并进行推理，积极地进行实验的检验”。 三、作为思维方法的科学 科学探究中进行猜想和提出假设，主要是一个创造性的思维过程，科学思维包括直觉、想象和抽象等具体方法。 （一）直觉的思维方法 直觉是指人们对某一问题的一种突如其来的领悟或理解。直觉的思维方法主要有这样几个阶段： （1）最初的一种持续不断的研究，直到几乎不可能再进行下去； （2）一段时间的休息后，再继续恢复研究；,小学科学课程与教学（2009年版） 21世纪小学教师教育系列教材,小学科学课程与教学（2009年版） 21世纪小学教师教育系列教材,（3）一个突然的、意想不到的思想的突然出现。 尽管人们对直觉思维发生的机制不了解，但是它的发生也是有条件的。这些条件包括： （1）对问题和资料进行了长时间的思考。连续一段时间的思考依然没有找到解决问题的思路或提出假设。在思考的过程中进入了“山重水复疑无路”的境地； （2）大脑中消除了分散注意力的其他事情或其他问题，保持乐观开朗的心态； （3）在紧张思考一段时间之后，从事一些不费脑力的轻松活动，如沐浴、乡间漫步、欣赏音乐等； （4）与他人对话，寻找激活思维的刺激点。与学术同行或其他人讨论；发表相关的演说；阅读他人的科学论文，包括与自己观点不同的论文；尝试写出相关的一些研究内容； （5）养成随身携带纸笔的习惯，记下冒出来的每一个想法，不管这个思想当时似乎多么微不足道。,小学科学课程与教学（2009年版） 21世纪小学教师教育系列教材,（二）想象的思维方法 想象是一种形象思维方式，能够把不在场的事物再现出来。 想象可以通过意象、隐喻等途径来实现。 丰富的知识和经验是产生意象的重要条件。学习和理解一定的科学知识有利于形成有新意的见解。 （三）抽象的思维方法 事物都有它的现象和本质，科学家透过现象深入事物内部，认识事物的本质，形成概念、定律和公式，这就是抽象的思维方法。,小学科学课程与教学（2009年版） 21世纪小学教师教育系列教材,第三节科学主义与伪科学、反科学 一、科学与科学主义 科学的发展引发了科学主义（scientism）思潮，科学主义思想源自启蒙运动。 20世纪初，在中国对西方自然科学的崇拜就曾泛化成为一种科学主义思潮。 概括地讲，科学主义有以下不同的表现形态： 第一种形态，认为科学知识是人类知识的典范，它不仅是必然正确的，而且可以推广用以解决人类所面临的所有问题。 第二种形态，认为科学的方法应该被应用于包括哲学、人文学科和社会学科在内的一切研究领域之内，只有这样的方法才能富有成效地被用来追求知识。 第三种形态，认为一切研究领域都应遵循科学精神。,小学科学课程与教学（2009年版） 21世纪小学教师教育系列教材,二、科学与伪科学 伪科学（pseudoscience）借用科学的名义有意识地把违反科学的内容说成是科学，把没有科学根据的非科学理论或方法宣称为科学的言论，如星占学、李森科的“无产阶级遗传学”等。 伪科学常与科学研究中的作伪或者故意违背科学研究的惯用程序等活动相伴随。 伪科学是一种复杂的社会现象，涉及认识、心理和政治三个层面，其影响已经远远超出科学界内部讨论的范围。 区分科学与伪科学需要有一定的科学素养。一般可以从以下几个方面加以识别： （1）看它所声称的功能。 （2）看它与现有整个科学的联系。 （3）看它的可重复性和可检验性。 （4）要看它与神灵世界的关系。,小学科学课程与教学（2009年版） 21世纪小学教师教育系列教材,（5）看它对待经济效益的态度。 （6）看它对待批评的态度。 三、科学与反科学 反科学按字面理解就是反对或反思科学。与伪科学不同的是，反科学思潮是从反思科学技术产生的一些不利影响和后果出发而否定科学的价值和地位，批判科学的局限性。 反科学的目的是否定科学的价值，它不同于对科学的反省。对科学的反省是必要的，这是保证科学不至偏离人类文明进步轨道的一个重要因素。,小学科学课程与教学（2009年版） 21世纪小学教师教育系列教材,第四节 科学、技术与社会 一、科学与技术 我国近代学者很注意科学与技术之间的区别。科学是知识系统，科学探究是追求真理的过程，是认识世界的过程；技术是行为系统，技术发明是运用科学理论的过程，是改造世界的手段。 二、科学、技术与社会 科学技术一方面为人类的幸福提供了空前无限的能力和广阔美好的前景；另一方面又为破坏人类的生存基础，造成自我毁灭提供了条件，给人类的未来笼罩上阴影。人类对自然取得支配力量的同时也让自身处于危险之中。,小学科学课程与教学（2009年版） 21世纪小学教师教育系列教材,关键词 科学 本质特征 科学主义 伪科学反科学 技术人文文化,小学科学课程与教学（2009年版） 21世纪小学教师教育系列教材,思考题 1.科学是什么，它有哪些基本的特征？ 2.科学有哪些不同维度的内容？ 3.伪科学与反科学有什么不同？ 4.科学与技术是什么样的关系？ 5.科学文化与人文文化的关系怎样？,