科学的本质与科学教育.ppt

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1、科学的本质与科学教育 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 一、课程性质和价值一、课程性质和价值(一一)科学课程（科学课程（7 79 9年级）是以培养学生科学素养年级）是以培养学生科学素养为宗旨的科学入门课程为宗旨的科学入门课程科学课程将培养学生良好的科学态度、情感与价值观，使学生初步认识科学的本质初步认识科学的本质以及科学、技术与社会的关系，形成保护自然的意识和社会可持续发展的意识，培养社会责任感。(二二)科学课程建立在以下科学课程建立在以下对科学本质

2、认识对科学本质认识的基础上的基础上,并将引导学生逐步并将引导学生逐步认识科学的本质认识科学的本质国家科学（国家科学（79年级）课程标准的要求年级）课程标准的要求 二、课程的基本理念二、课程的基本理念全面提高每一个学生的科学素养是科学课程的核心全面提高每一个学生的科学素养是科学课程的核心理念。理念。(一一)面向全体学生面向全体学生 (二二)立足学生发展立足学生发展 (三三)体现科学本质体现科学本质 (四四)突出科学探究突出科学探究 (五五)反映当代科学成果反映当代科学成果 研研究究表表明明，教教师师对对科科学学性性质质的的认认识识程程度度，比比其其拥有科学知识的多少更直接影响教学水平。拥有科学知

3、识的多少更直接影响教学水平。科学是系统化的知识科学知识是真理哲学、占星术等，是科学吗？科学教师对科学本质理解科学教师对科学本质理解真理不一定是科学，科学也并不一定是真理。“明天可能下雨也可能不下雨”“光棍没有老婆”“爹在娘先死”燃素说、热质说科学哲学家查尔斯沃思什么是科学？如果没有人问我，我知道；但当我要向发问者解释时，我就不知道了论语中说：知之为知之，不知为不知，是知也。”任定成：知之为不知，不知为知之，是知也。从从词词源源学学上上看看，英英文文“科科学学”（sciencescience）一一词词来来源源于于拉拉丁丁文文中中的的scientiascientia，意意思思是是知知识、识、学问学

4、问，即有知识，而不是误解或无知。，即有知识，而不是误解或无知。一、科学究竟是什么一、科学究竟是什么？（科学的本质）（科学的本质）现代汉语词典科学：现代汉语词典科学：人们反映自然、社会、思维等的客观规律的分科的知识体系。中国大百科全书中国大百科全书哲学：哲学：科学是以范畴、定理、定律形式反映现实世界多种现象的本质和运动规律的知识体系。1.词典等的解释词典等的解释辞海科学：辞海科学：关于自然、社会和思维的知识体系”，是反映客观事实和规律的知识。吴国盛：什么是科学吴国盛：什么是科学科学就是分科之学。科学就是分科之学。2.学者的观点学者的观点王渝生王渝生:科学的昨天、今天和明天科学的昨天、今天和明天第

5、第1.科学就是知识。科学就是知识。第第2.科学是理论化、系统化的知识体系。科学是理论化、系统化的知识体系。第第3.科学还是科学家群体、科学共同体对自然、科学还是科学家群体、科学共同体对自然、对社会、对人类自身规律性的认识活动。对社会、对人类自身规律性的认识活动。第第4.科学还是一种社会建制。科学还是一种社会建制。第第5.科学技术是第一生产力。科学技术是第一生产力。第第6.科学还是一种文化。科学还是一种文化。英国的科学哲学家乔治英国的科学哲学家乔治奥威尔认为：奥威尔认为：科学一般被定义为：（科学一般被定义为：（1）精确科学，如）精确科学，如化学、物理等；（化学、物理等；（2）一种通过逻辑推理）一

6、种通过逻辑推理从观察到的事实得出可验证的结论的思维从观察到的事实得出可验证的结论的思维方式。方式。美国著名科学哲学家美国著名科学哲学家G萨顿在美国百科萨顿在美国百科全书中把科学理解为：全书中把科学理解为：科学为系统化的实证知识。科学为系统化的实证知识。美国学者威廉和玛丽指出：美国学者威廉和玛丽指出：科学的本质就是模式建构的过程，是建构能够解释未知世界本质的心理影像的过程；思考、解决问题和形成概念是科学的全过程。美国教育家施密特和罗克卡特认为：美国教育家施密特和罗克卡特认为：科学除了事实、原理、定律、理论和假说等内容外，还包括有观察、实验、深思、想象、预言以及获得知识的其他手段等特殊的态度和感觉

7、。费士齐认为：费士齐认为：科学是一个包含知识、方法和态度三向度的活动。科学知识与能力、科学过程与方法、科学态度与科学知识与能力、科学过程与方法、科学态度与精神是科学的三大基本要素。精神是科学的三大基本要素。科学既是系统的知识体系，又是探究活动。科学既是系统的知识体系，又是探究活动。科学是人类籍此获取对外界环境控制的行为科学是人类籍此获取对外界环境控制的行为模式。即科学不仅包含理论知识，而且包含模式。即科学不仅包含理论知识，而且包含技术。技术。科学与技术是两个不同的概念，科学是理论科学与技术是两个不同的概念，科学是理论形态的知识体系，而技术则是应用理论知识形态的知识体系，而技术则是应用理论知识来

8、解决实际问题。来解决实际问题。美美国国国国家家课课程程标标准准则则认认为为：科科学学的的目目标标是是探探知知自自然然，技技术术的的目目标标是是对对这这个个世世界加以改造使之适应人类之需。界加以改造使之适应人类之需。3.来自科学哲学的研究来自科学哲学的研究逻辑经验主义逻辑经验主义-维也纳学派维也纳学派科学是经验性知识科学是真理的知识科学是理性事业(石里克、石里克、卡尔纳普、赖欣巴哈卡尔纳普、赖欣巴哈、亨普尔等亨普尔等)科学知识是已证明了的知识。科学理论是严格地从用观察和实验得来的经验事实中推导出来的。科学是客观的。科学知识是可靠的知识可证实原则积累模式科学概念是明确不变的科学的方法是归纳法科学始

9、于观察在一九七五年一月一日半夜十二点，金星出现于天空中某个位置。部分浸入水中的那根木棒，看起来是弯的。石蕊试纸浸在液体中变成红色。天文学：行星以椭圆轨道绕太阳运行。物理学：当一光线从一种介质进入另一种介质时，它以这样一种方式改变方向：人射角的正弦除以折射角的正弦就是表示这一对介质特性的常数。化学：酸使石蕊变红。鲁宾的面孔花瓶幻觉鲁宾的面孔花瓶幻觉观察经验不单纯取决于视网膜观察陈述渗透着理论批判理性主义批判理性主义-否证主义否证主义观察渗透着理论反对归纳法，主张科学方法是假说-否证法假说1-否证2-假说1-否证2-不断革命说P1TTEEP2 (波普尔波普尔)1星期三从来不下雨。2所有的物质受热都

10、膨胀。3当光线从平面镜上反射时，它的入射角与反射角相等。4天或者下雨或者不下雨。5在欧几里得圆上，所有的点与圆心等距。6所有单身汉都是未婚的.广义相对论提出了三项可供检验的预言：水星近日点进动水星近日点进动引力红移引力红移光线弯曲光线弯曲日全食爱因斯坦成了传奇人物批判理性主义批判理性主义-精致否证主义精致否证主义科学研究纲领的进化阶段科学研究纲领的退化阶段新的科学研究纲领证伪并取代退化的科学研究纲领新的科学研究纲领的进化阶段拉卡托斯拉卡托斯历史主义历史主义-相对主义相对主义范式前科学时期常规科学时期反常危机科学革命（新范式战胜旧新范式）新的常规科学时期库恩库恩历史主义-非理性主义非理性主义反对

11、方法反对方法怎么都行怎么都行反对方法：无政府主义认识论纲要反对教条反对科学崇拜(费耶阿本德费耶阿本德)科林斯、沃尔加等。科学知识具有依赖社会而决定的性质。科学知识社会学（SSK）(爱丁堡学派)后现代主义科学观：科学知识是科学家大脑对客观世界的主观反映，科学理论模型是不能真实反映客观世界的，因此不是客观真理。科学研究方法也不能获得客观的数据。科学知识体系和科学研究范式是一代科学家大脑制造的，随着科学家的代际更替而发生科学革命，产生新范式。建构主义科学观：科学知识不是客观真理，而是科学家大脑在其已有的认知图像的框架下自己建构的主观意志的产物。注意：发达国家的政府科学教育文献都不采用这种极端的怀疑主

12、义观点4.美国科学促进会（美国科学促进会（AAAS）和国家科学教育标准的阐述国家科学教育标准的阐述科学的基本特点是以实证为判别尺科学的基本特点是以实证为判别尺度、以逻辑作为论辩的武器、以怀度、以逻辑作为论辩的武器、以怀疑作审视的出发点；认识什么样的疑作审视的出发点；认识什么样的东西是科学、什么样的东西不是科东西是科学、什么样的东西不是科学，科学能够作什么、科学不能作学，科学能够作什么、科学不能作什么以及科学如何在文化中起作用什么以及科学如何在文化中起作用等一系列的问题。等一系列的问题。美国科学促进会（美国科学促进会（AAAS）:科学所看到的世界、科学探科学所看到的世界、科学探究、科学事业三个方

13、面对科究、科学事业三个方面对科学的本质进行阐述：学的本质进行阐述：1科学所看到的世界科学所看到的世界（1）世界是可以被认识的）世界是可以被认识的（2）科学是一个产生知识的过程（观察和理论）科学是一个产生知识的过程（观察和理论）（3）科学知识不是绝对真理）科学知识不是绝对真理（4）科学知识是有生命力的并会越来越接近事）科学知识是有生命力的并会越来越接近事实真相实真相（5）科学并不能对所有问题提供完全的答案。）科学并不能对所有问题提供完全的答案。2 2科学探究科学探究 （1 1）科学重视证据科学重视证据 （2 2）科学是逻辑与想象的结合）科学是逻辑与想象的结合 （3 3）科学进行解释和预见）科学进

14、行解释和预见 （4 4）科学避免偏见科学避免偏见 （5 5）科学拒绝专制科学拒绝专制 3 3科学事业科学事业（1 1）科科学学是是复复杂杂的的社社会会活活动动（个个人人、社社会会和和公公共共机构三个维度）机构三个维度）（2 2）科学具有不同的研究领域科学具有不同的研究领域（3 3）科学研究中具有普遍接受的道德原则科学研究中具有普遍接受的道德原则（4 4）科学家既作为专家也作为公民参与公共事务科学家既作为专家也作为公民参与公共事务客观性、确定性、精确性、可靠性、合理性、重复性、真理性科学观的核心：托勒密体系解释行星的不规则视运动天体既然是完美的，行星的不规则视运动则需要得到解释。哥白尼和他的天体运行论简洁的解释本轮数：34对80从托勒密处获益影响有限迟到的证据1835年白塞尔用精密的仪器发现了恒星周年视差，这是盼望已久的证据。可以直接证明地球确实是在绕太阳运动。