科学的本质与生物学素养课件

第第二二章章 科科学学的的本本质质与与生生物物学学素素养养自然科学的四个维度自然科学的四个维度科学素养科学素养科学素养科学素养生物科学素养生物科学素养科学的本质和特征科学的本质和特征第二章 科学的本质与生物学素养自然科学的四个维度科学素养生物第第一一节节 关关于于自自然然科科学学一、科学的本质和特征一、科学的本质和特征科学是什么？（并不是一个容易定义的概念）科学是什么？（并不是一个容易定义的概念）科学是什么？（并不是一个容易定义的概念）科学是什么？（并不是一个容易定义的概念）科学是建立在实践基础上，经过实践检验和严科学是建立在实践基础上，经过实践检验和严科学是建立在实践基础上，经过实践检验和严科学是建立在实践基础上，经过实践检验和严密逻辑论证的，关于密逻辑论证的，关于密逻辑论证的，关于密逻辑论证的，关于客观世界客观世界客观世界客观世界各种事物的本质各种事物的本质各种事物的本质各种事物的本质及运动规律的知识体系及运动规律的知识体系及运动规律的知识体系及运动规律的知识体系 1.1.“科学科学科学科学”的诞生的诞生的诞生的诞生第一节 关于自然科学一、科学的本质和特征科学是什么？（并不是2.2.科学的本质和特征科学的本质和特征第第一一节节 关关于于自自然然科科学学1定量化2观察和观察和实验实验3人们在研究人们在研究人们在研究人们在研究自然界的过自然界的过自然界的过自然界的过程中对预期程中对预期程中对预期程中对预期的要求的要求的要求的要求2.科学的本质和特征第一节 关于自然科学1定量化2观察和实验2.2.科学的本质和特征科学的本质和特征第第一一节节 关关于于自自然然科科学学1在自我更正的过程中积累2科学过程2.科学的本质和特征第一节 关于自然科学1在自我更正的过程中科学过程主要有如下的工作步骤：科学过程主要有如下的工作步骤：科学过程主要有如下的工作步骤：科学过程主要有如下的工作步骤：v确认和表述问题确认和表述问题v根据问题提出假设根据问题提出假设v为检验假设而寻找证据为检验假设而寻找证据v根据证据来评价假设的真实性，如有必要，对假根据证据来评价假设的真实性，如有必要，对假设进行修改。设进行修改。v得出结论，并将结论应用于解决相似的问题之中得出结论，并将结论应用于解决相似的问题之中第一节第一节 关于自然科学关于自然科学科学过程主要有如下的工作步骤：第一节 关于自然科学列举科学过程的运用：列举科学过程的运用：列举科学过程的运用：列举科学过程的运用：第一节第一节 关于自然科学关于自然科学20032003年，年，SARSSARS的大面积爆发，引起了世人的关注的大面积爆发，引起了世人的关注 （确认和表述问题）确认和表述问题）科学家们大胆推测，科学家们大胆推测，SARSSARS是由病毒引起的非典型性肺炎是由病毒引起的非典型性肺炎（根据问题提出假设）根据问题提出假设）科学家们从病患身上采集样品科学家们从病患身上采集样品（为检验假设而寻找证据）为检验假设而寻找证据）为检验假设而寻找证据）为检验假设而寻找证据）确认确认SARSSARS是由病毒引起的是由病毒引起的（根据证据来评价假设的真实性，如有必要，对假设进行修改。根据证据来评价假设的真实性，如有必要，对假设进行修改。）确定确定SRASSRAS的成因以及各类症状，研发新型药物的成因以及各类症状，研发新型药物。（得出结论，并将结论应用于得出结论，并将结论应用于解决相似的问题之中解决相似的问题之中）列举科学过程的运用：第一节 关于自然科学2003年，SARS列举科学过程的运用：列举科学过程的运用：列举科学过程的运用：列举科学过程的运用：第一节第一节 关于自然科学关于自然科学（确认和表述问题）确认和表述问题）（根据问题提出假设）（根据问题提出假设）（为检验假设而寻找证据）（为检验假设而寻找证据）（为检验假设而寻找证据）（为检验假设而寻找证据）（根据证据来评价假设的真实性，如有必要，对假设进行修改。（根据证据来评价假设的真实性，如有必要，对假设进行修改。（根据证据来评价假设的真实性，如有必要，对假设进行修改。（根据证据来评价假设的真实性，如有必要，对假设进行修改。）（得出结论，并将结论应用于解决相似的问题之中）（得出结论，并将结论应用于解决相似的问题之中）（得出结论，并将结论应用于解决相似的问题之中）（得出结论，并将结论应用于解决相似的问题之中）列举科学过程的运用：第一节 关于自然科学（确认和表述问题）（科学课程应该体现自然科学的特点，这些特点包括：科学课程应该体现自然科学的特点，这些特点包括：第一节第一节 关于自然科学关于自然科学精确的测量、严格细致的观察、对照实验、预期、精确的测量、严格细致的观察、对照实验、预期、精确的测量、严格细致的观察、对照实验、预期、精确的测量、严格细致的观察、对照实验、预期、用实验检验预期和假设、科学在自我更正过程中用实验检验预期和假设、科学在自我更正过程中用实验检验预期和假设、科学在自我更正过程中用实验检验预期和假设、科学在自我更正过程中积累和进步以及科学过程。积累和进步以及科学过程。积累和进步以及科学过程。积累和进步以及科学过程。科学科学生物学教学生物学教学科学课程应该体现自然科学的特点，这些特点包括：第一节 关于自LOGO自然科学的四个维度自然科学的四个维度科学科学自然科学的四个维度科学四个维度四个维度科学是一系列的思维方式科学是一系列的思维方式1科学是一套研究的方法科学是一套研究的方法2科学是一个知识体科学是一个知识体3科学科学-技术技术-社会的相互作用社会的相互作用4科学的四个维度科学的四个维度科学的四个维度科学的四个维度科学的四个维度科学的四个维度四个维度科学是一系列的思维方式1科学是一套研究的方法2科学是科学是一系列的思维方式科学是一系列的思维方式v科学家的思维方式和思维习惯是构成科科学家的思维方式和思维习惯是构成科学的主要维度之一。学的主要维度之一。人的思维活动，推动深入的思考和推人的思维活动，推动深入的思考和推理理;而两者均是科学工作的重要部分。而两者均是科学工作的重要部分。科学离不开思维，思维存在于科学中。科学离不开思维，思维存在于科学中。科学是一系列的思维方式科学是一系列的思维方式科学是一系列的科学是一系列的科学是一系列的思维方式科学是一系列的思维方式科学是一系列的科学是一套研究的方法科学是一套研究的方法假设假设观察观察实验实验科学研究的科学研究的科学研究的科学研究的三个环节三个环节三个环节三个环节科学是一套研究的方法科学是一套研究的方法科学是一套研究科学是一套研究科学是一套研究的方法假设观察实验科学研究的科学是一套研究的方科学是一个知识体科学是一个知识体静态的维度静态的维度科学知识是科学知识是科学探究的结果科学探究的结果动静结合动静结合动态的维度动态的维度科学具有科学科学具有科学探究的过程探究的过程不断发展和完不断发展和完善善科学是一个知识体科学是一个知识体科学是一个知识科学是一个知识科学是一个知识体静态的维度动静结合动态的维度科学是一个知识体科学技术社会的相互作用科学技术社会的相互作用科学科学技术技术社会社会科学和技术是一个硬币的两个面。科学和技术是一个硬币的两个面。科学的成长和发展扎根于社会之中科学的成长和发展扎根于社会之中科学技术社会的相互作用科学技术社会的相互作用科学技术社会科学技术社会科学技术社会的相互作用科学技术社会科学和技术是一个硬币传统的教育模式引发的问题：传统的教育模式引发的问题：传统的教育模式引发的问题：传统的教育模式引发的问题：学生对科学学习的兴趣低落学生对科学学习的兴趣低落学生对科学学习的兴趣低落学生对科学学习的兴趣低落科学教育内容与学生生活脱节科学教育内容与学生生活脱节科学教育内容与学生生活脱节科学教育内容与学生生活脱节学生无法将所学内容应用于生活中学生无法将所学内容应用于生活中学生无法将所学内容应用于生活中学生无法将所学内容应用于生活中科学技术社会的相互作用科学技术社会的相互作用科学技术社会科学技术社会传统的教育模式引发的问题：科学技术社会的相互作用科学技术社会LOGO第二节第二节 科学素养与生物科学素养科学素养与生物科学素养第二节 科学素养与生物科学素养一、科学素养一、科学素养科学素科学素养概念养概念的提出的提出科科 学学素养素养具有科具有科学素养学素养的人的人一、科学素养科学素养概念的提出科 学素养具有科学素养的人科学素养概念的提出科学素养概念的提出v20世纪世纪60年代以前，中学科学教育并不强调年代以前，中学科学教育并不强调“科学素养科学素养”v60年代开始，随着课程改革的浪潮，才提出了年代开始，随着课程改革的浪潮，才提出了科学素养理念科学素养理念v70年代初期，一些教育发达的国家在中学自然年代初期，一些教育发达的国家在中学自然科学课程中提出了科学素养的理念，并把培养科学课程中提出了科学素养的理念，并把培养学生科学素养的理念作为课程的学生科学素养的理念作为课程的基本任务基本任务v80年代以后，这一理念被科学教育家和大多数年代以后，这一理念被科学教育家和大多数理科教师所认同理科教师所认同科学素养概念的提出20世纪60年代以前，中学科学教育并不强调什么是科学素养什么是科学素养 指一个人指一个人对自然科学领对自然科学领域中核心的基域中核心的基础内容的掌握础内容的掌握情况情况?什么是科学素养 指一个人对自然科学领域中核心的基u理解现象及规律、运用原理理解现象及规律、运用原理u终身学习的基本能力和习惯终身学习的基本能力和习惯u理解或解释身边的科学现象理解或解释身边的科学现象u掌握技能掌握技能u指导行为指导行为自然科学的核心基础自然科学的核心基础理解现象及规律、运用原理自然科学的核心基础科学素养的概念科学素养的概念v科学素养是指科学素养是指 个人决策个人决策 参与公民事务参与公民事务 所需要所需要 从事经济生产从事经济生产v基本含义：指学生能够合理地将所学到的科学基本含义：指学生能够合理地将所学到的科学知识运用到社会及个人生活中。知识运用到社会及个人生活中。科学概念科学概念科学过程科学过程科学素养的概念科学素养是指科学概念科学过程LOGO二、生物科学素养二、生物科学素养二、生物科学素养？什么样的人是具备良好科学素养的？弗莱明出生在苏格兰的亚尔郡，姊妹8个，弗莱明最小。由于家道中落，他不能完成高等教育，十六岁便要出来谋生；在二十岁那年，承受了姑母的一笔遗产，才可以继续学业。二十五岁医学院毕业之后，便一直从事医学研究工作。1928年，弗莱明在伦敦大学讲解细菌学，无意中发现霉菌有杀菌作用，这种霉菌在显微镜下看来像刷子，所以弗莱明便叫它为“盘尼西林”(Penicillin 的原意是有细毛的)。从这时开始，弗莱明便对盘尼西林作系统的研究，到了1938年，盘尼西林才正式在病人身上使用。在第二次世界大战期间，盘尼西林救活了无数人的生命。亚历山大亚历山大亚历山大亚历山大.弗莱明的故事弗莱明的故事弗莱明的故事弗莱明的故事 弗莱明出生在苏格兰的亚尔郡，姊妹8个，弗莱伦伦琴琴的的故故事事1861年，英国科学家威廉克鲁克斯发现通电的阴极射线管有放电产生的光线，于是就想拍下来。可显影后发现整张干版上什么也没有，一片模糊。他认为干版旧了，又用新干版连续照了三次，依然如此。克鲁克斯的实验室非常简陋，他认为是干版有毛病，退给了厂家，就这样，一个伟大的发现与他失之交臂。20多年后的1895年10月，伦琴也发现这个现象，他决心查个水落石出。年过半百的伦琴吃住在实验室，一连做了7个星期的秘密实验。11月8日，他用黑纸把阴极射线管严密地包起来，只留下一条窄缝。这次他发现电流通过时，两米开外一个涂了氰亚铂酸钡的小屏发出明亮的荧光。伦琴证明了这种效应是一种看不见的射线引起的，它能穿过纸和2-3厘米厚的木头，能穿过薄铝片，但不能穿过较厚的金属和其他致密物质。如果把手放在管子与荧光屏之间，可以看到手上的骨骼。12月28日，他宣布了自己的新发现，并将这个性质不明的射线叫做X射线。后人将X线以他的名字命名，成为伦琴射线。伦琴的故事1861年，英国科学家威廉克鲁克斯发现通电的阴极具备良好科学素养的人应：1.良好的科学态度和科学情感2.掌握v中国人的科学素养中国人的科学素养 复杂的问题复杂的问题 各人都有自己观点各人都有自己观点（不要忘记：中国脱离（不要忘记：中国脱离封建社会封建社会才有半个多世纪）才有半个多世纪）中国人的科学素养测试测试1.1.地心的温度非常高地心的温度非常高 2 2.地球围绕太阳转地球围绕太阳转 3 3.我们呼吸的氧气来源于植物我们呼吸的氧气来源于植物 4 4.父亲的基因决定孩子的性别父亲的基因决定孩子的性别 5.激光因汇聚声波而产生激光因汇聚声波而产生 测试1.地心的温度非常高 6.6.电子比原子小电子比原子小电子比原子小电子比原子小 7.7.抗生素既能杀死细菌也能杀死病毒抗生素既能杀死细菌也能杀死病毒抗生素既能杀死细菌也能杀死病毒抗生素既能杀死细菌也能杀死病毒 8.8.宇宙产生于大爆炸宇宙产生于大爆炸宇宙产生于大爆炸宇宙产生于大爆炸 9.9.数百万年来，我们生活的大陆一直在缓数百万年来，我们生活的大陆一直在缓数百万年来，我们生活的大陆一直在缓数百万年来，我们生活的大陆一直在缓 慢地漂移并将继续漂移慢地漂移并将继续漂移慢地漂移并将继续漂移慢地漂移并将继续漂移 1010.就我们目前所知，人类是从早期动就我们目前所知，人类是从早期动就我们目前所知，人类是从早期动就我们目前所知，人类是从早期动 物进化而来物进化而来物进化而来物进化而来 6.电子比原子小 11.11.吸烟会导致肺癌吸烟会导致肺癌吸烟会导致肺癌吸烟会导致肺癌 12.12.最早期的人类与恐龙生活在同一个年代最早期的人类与恐龙生活在同一个年代最早期的人类与恐龙生活在同一个年代最早期的人类与恐龙生活在同一个年代 13.13.含有放射性物质的牛奶经过煮沸后对含有放射性物质的牛奶经过煮沸后对含有放射性物质的牛奶经过煮沸后对含有放射性物质的牛奶经过煮沸后对 人体无害人体无害人体无害人体无害 14.14.光速比声速快光速比声速快光速比声速快光速比声速快 15.15.所有的放射性现象都是人为造成的所有的放射性现象都是人为造成的所有的放射性现象都是人为造成的所有的放射性现象都是人为造成的 1616.地球围绕太阳转一圈的时间为一天地球围绕太阳转一圈的时间为一天地球围绕太阳转一圈的时间为一天地球围绕太阳转一圈的时间为一天 17.17.水中加添加剂能驱动汽车水中加添加剂能驱动汽车水中加添加剂能驱动汽车水中加添加剂能驱动汽车 18.18.吃出来的病能吃回去吃出来的病能吃回去吃出来的病能吃回去吃出来的病能吃回去11.吸烟会导致肺癌 5、7、12、13、15、161、2、3、4、6、8、9、10、11、14 5、7、12、13、15、161、2、3、4、6、8、9、1(一一)生物学素养概念的提出生物学素养概念的提出1987年年,Ewing美国生物学教师美国生物学教师1989年，年，Jone 美国生物教师美国生物教师1992年，年，Gibbs 研究了公众科学素养与高中、高校研究了公众科学素养与高中、高校生物学教科书的关系。生物学教科书的关系。1993年，美国年，美国BSCS(biological science curriculum study)发展生物学素养发展生物学素养，认为一，认为一个具有生物学素养的学生需要对科学的本质和特点有起码个具有生物学素养的学生需要对科学的本质和特点有起码的理解。的理解。2001年，中国年，中国 全日制义务教育生物课程标准（实验全日制义务教育生物课程标准（实验稿）稿）将生物科学素养的概念正式引入中学生物学课程，将生物科学素养的概念正式引入中学生物学课程，并将它作为初中生物课程的主要目的并将它作为初中生物课程的主要目的(一)生物学素养概念的提出1987年,Ewing美国生vBSCS具体描述了有生物学素养的人应能表现出的具体具体描述了有生物学素养的人应能表现出的具体特点特点：v理解理解生物学的基本原理和重要生物学概念生物学的基本原理和重要生物学概念;了解了解人类对生物圈人类对生物圈的影响；的影响；领悟领悟科学探究的过程，科学探究的过程，知道知道历史上生物学概念的发历史上生物学概念的发展展v能够对自然界的现象提出不同的问题，能够对自然界的现象提出不同的问题，具备具备创造性的思维；创造性的思维；知道如何正确的利用科学技术；能够在与生物学相关的问题知道如何正确的利用科学技术；能够在与生物学相关的问题上做出个人或社会决策；能够上做出个人或社会决策；能够应用应用知识来解决现实社会中的知识来解决现实社会中的实际问题实际问题v对科学研究，生物多样性与文化的多样性等问题具有正确的对科学研究，生物多样性与文化的多样性等问题具有正确的态度，对生物学和技术对社会的影响、生物学对个人的重要态度，对生物学和技术对社会的影响、生物学对个人的重要作用有正确的态度和价值观作用有正确的态度和价值观BSCS具体描述了有生物学素养的人应能表现出的具体特点：（二）生物课程标准中的生物学素养（二）生物课程标准中的生物学素养v1.科学态度和科学的世界观科学态度和科学的世界观v2.科学探究方法与技能科学探究方法与技能v3.科学、技术与社会（科学、技术与社会（STS）v4.生物学知识和操作技能生物学知识和操作技能（二）生物课程标准中的生物学素养1.科学态度和科学的世界观1.科学态度和科学的世界观科学态度和科学的世界观（1）科学态度科学态度：是人基于对科学知识的正确理解和科学发：是人基于对科学知识的正确理解和科学发展的认识而形成科学的信念和科学的习惯。展的认识而形成科学的信念和科学的习惯。v好奇心好奇心v诚实诚实v合作合作v创造力创造力（2）科学的世界观科学的世界观：科学家对科学有一些基本的信念和：科学家对科学有一些基本的信念和态度。态度。v科学认为世界是能够被认识的科学认为世界是能够被认识的 v科学知识是不断变化的，科学知识是不断变化的，v科学知识的主体具有连续性和稳定性科学知识的主体具有连续性和稳定性v科学还不能解决所有的问题科学还不能解决所有的问题1.科学态度和科学的世界观（1）科学态度：是人基于对科学知识2.科学探究方法与技能科学探究方法与技能（1）科学探究科学探究不是仅仅属不是仅仅属于科学家的方法和技能，于科学家的方法和技能，也是学生学习科学的有效也是学生学习科学的有效方式之一。方式之一。v学生们应该掌握科学探究学生们应该掌握科学探究的一般技能，包括：提出的一般技能，包括：提出问题、做出假设、制定计问题、做出假设、制定计划、收集证据、得出结论、划、收集证据、得出结论、表达和交流的科学探究能表达和交流的科学探究能力力 v科学探究更重要的是在于科学探究更重要的是在于它的过程而不完全是结果它的过程而不完全是结果（2）科学的）科学的思维方法思维方法，包，包括形式逻辑思维、辩证逻括形式逻辑思维、辩证逻辑思维、批判性思维和发辑思维、批判性思维和发散性思维等思维方式和思散性思维等思维方式和思维习惯。维习惯。要记住：科学的思维方要记住：科学的思维方式不是科学家所特有的式不是科学家所特有的 2.科学探究方法与技能（1）科学探究不是仅仅属于科学家的方法3.科学、技术与社会（科学、技术与社会（STS）I.目的：突出科学、技术、社会之间的关系，即目的：突出科学、技术、社会之间的关系，即教育、教学内容的出发点不仅限于科学知识本教育、教学内容的出发点不仅限于科学知识本身，也强调三者之间的关系。身，也强调三者之间的关系。II.三者之间的关系：科学，技术与社会是紧密相三者之间的关系：科学，技术与社会是紧密相连的连的。社会可以影响科学和技术的发展，科学。社会可以影响科学和技术的发展，科学和技术又会影响社会。通常技术对社会的影响和技术又会影响社会。通常技术对社会的影响比科学对社会的影响更为比科学对社会的影响更为直接直接。3.科学、技术与社会（STS）目的：突出科学、技术、社会之间4.生物学知识和操作技能生物学知识和操作技能v让学生掌握一定的生物学知识和操作技能也是生让学生掌握一定的生物学知识和操作技能也是生物课程所规定的基本任务之一。物课程所规定的基本任务之一。v生物学知识包括基本的生物学、概念、原理和规生物学知识包括基本的生物学、概念、原理和规律律v操作技能包括正确使用显微镜等生物学实验中的操作技能包括正确使用显微镜等生物学实验中的常用工具和仪器，基本的实验操作技能。常用工具和仪器，基本的实验操作技能。4.生物学知识和操作技能让学生掌握一定的生物学知识和操作技能（三）生物科学素养的不同水平（三）生物科学素养的不同水平v课程目标：生物学素养课程目标：生物学素养 0 学生起点的位置学生起点的位置 学生毕业时的位置学生毕业时的位置 100 （三）生物科学素养的不同水平课程目标：生物学素养连续变化的生物学素养的四个水平连续变化的生物学素养的四个水平I.肤浅的生物学素养肤浅的生物学素养II.功能化的生物学素养功能化的生物学素养III.结构化的生物学素养结构化的生物学素养IV.多维的生物学素养多维的生物学素养连续变化的生物学素养的四个水平肤浅的生物学素养