中学化学教学中学生科学本质观的培养.ppt
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1、 家属涧池普通高中化学课程标准中的“科学本质”科学素养的基本构成要素 因素分析结果表明,各类目中出现频次超过八次(即2/3以上)的有科学知识、科学方法、科学技能、科学本质和STS,说明人们对科学素养内涵的理解有惊人的相似性,因此,可以把这五个因素看作是科学素养的基本因素。1.什么是科学本质 狭义的科学1.可检验性(testability):即科学是经得起检验的 2.可信性(reliability):即经过检验的科学结果是能够被相信是真的 3.准确性(precision):即科学的陈述或预测必须是准确的 4.系统特征(systematic character):即科学有其逻辑关系,不能是前后矛盾
2、的 5.可理解性(comprehensiveness):即科学需具备高度的解释能力(Klemke,Hollinger&Kline,1988)1.2 何为本质 essence、genius、hypostases、inbeing、ingrain、metal Nature:简明英汉词典中的解释为“自然、大自然、自然界、自然状态、本性、天性、种类”,而现代英汉词典中解释为“性格、本性、性质、特性、种类、自然界”,美国传统词典(双解)解释为“物质界物质世界及其现象、自然力产生和控制所有物质世界的力量和进程”,现代英汉综合大辞典中解释为“自然界、自然、大自然、性质、特性、(人或动物的)天性、本性、特征、种
3、类、类型”等 1.3 何为科学本质Nature of science,NOS中国科学技术协会 AAAS Benchmarks for Science literacy“科学的性质”容易造成的误解:科学的本质属性Alter,smithKhalick,LedermanEflin:“科学本质”这一术语来指称关于科学的一组“价值观、方法和活动”的集合 科学本质观(View of Nature of Science):指的就是对于科学教育领域所说的科学本质的观点和看法,亦即对科学本质的理解。2 科学本质包含的方面McComas&Olson(1998):科学本质是对科学的一种描述,它建立在哲学、历史、社会
4、学、心理学四个维度对科学的审视的交集上。Khalick&Lederman(2002)科学知识是暂定的(tentative,可以变化)基于经验证据(empirical,基于对自然世界的观察和实验)理论负荷的(theory-laden,科学家不可避免受其知识背景和经验的影响)部分是人们想象和创造的产品(creativity&imagination,包括对解释的创造)受社会和文化的影响(social and cultural embeddedness)观察和推论之间的区别(observation&inference)科学理论与定律的功能和关系(theroies&laws)3 我国科学本质教育概况3.
5、1 科学本质研究3.2 课程标准中的科学本质 科学课程标准(79年级)首次在“课程性质和价值”以及“课程的基本理念”里提出了科学本质的教育,指出将“体现科学本质”作为提高科学素养的一个核心课程理念,但是在课程目标中将科学素养设计为四个分目标:科学探究(过程、方法与能力),科学知识与技能,科学态度、情感与价值观,科学、技术与社会的关系,没有明确将对科学本质的恰当理解作为分目标之一,在分目标“科学探究(过程、方法与能力)”部分有如下表述:“在科学课程中,学生将通过科学探究方式理解科学知识,学习科学技能,体验科学过程与方法,初步理解科学本质,形成科学态度、情感与价值观,培养创新意识和实践能力”。而初
6、中其它分科科学课的课程中甚至完全没有提及。在高中课程标准中,仅普通高中化学课程标准在课程性质中明确提到“高中化学课程应有助于学生,加深对科学本质的认识”。因此,从总体来看科学本质的教育没有得到国内科学教育界的普遍重视,更遑论能够在教学实践中对学生进行科学本质的教学。初中化学课程标准中的科学本质呈现 作为科学教育的重要组成部分,新的化学课程倡导从学生和社会发展的需要出发,发挥学科自身的优势,将科学探究作为课程改革的突破口,激发学生的主动性和创新意识,促使学生积极主动地学习,使获得化学知识和技能的过程也成为理解化学、进行科学探究、联系社会生活实际和形成科学价值观的过程。3.3 趋势 2008年3月
7、 南京师范大学课程中心 郝京华 科学本质与科学教育Norman G.Lederman&Judith S.Lederman 科学本质的内涵、科学本质教学的理论基础、科学本质研究的视角、科学本质的理解评价、科学本质与科学探究的关系等问题进行了讲解,这也从一个侧面说明我国对科学本质的教育与研究日趋重视。4 国外科学本质教育进展4.1 历久弥新的科学本质研究1907 科学和数学教师协会中心 加强科学方法教育重要性的报告 孙可平、邓小丽理科教育展望:International Journal of Science Education、Science Education、Research in Scien
8、ce education科学本质的研究、科学的文化属性的思考、多元文化主义向理科课程研究的渗透、科学素养的研究、科学史和科学哲学的研究、认知建构主义和社会建构主义对科学教学的指导、学生科学前概念向学术性科学概念转化的研究、STS课程研究、综合理科课程研究、理科课程设计的研究、理科教育的全球化问题研究、理科教材的评价研究等 胡卫平(2007)20世纪90年代之前 课程隐性状态20世纪90年代之后 课程显性状态4.2 国际科学本质教育的研究路线评价学生对科学本质理解的相关研究 几乎所有对学生科学本质观的研究显示,不管所使用的评价工具是什么,都一致显示学生们没有能够达到所期望的对科学本质的理解(Le
9、derman,1992)。有研究发现学生不理解科学知识是变化的(Griffiths&Barry,1993;Horner&Rubba,1978;Rubba,1977;Rubba&Anderson,1978;Rubba,Horner&Smith,1981);学生对创造性和想象在科学中的作用的理解也相当有限(Mackay,1971;Larochelle&Desautels,1991。并且学生不理解理论和定律之间的关系(Horner&Rubba,1979;Ryan&Aikenhead,1992;Mackay,1971)。其它一些类似的研究(例如Duschl,1988;Griffiths&Barman,
10、1995)也显示学生对科学本质的理解相当有限,学生所持的科学本质观与当前科学教育改革文件(AAAS,1989,1993;NRC,1996)中所倡导的对科学本质的理解不相符合。4.2.2 评价学生对科学本质理解的相关研究增进学生对科学本质理解的两种途径隐性(implicit):隐性途径一般是以科学探究的教学(science inquiry instruction)、科学过程技能的教学(science process skills instruction)、科学内容教学工作(science content coursework)、从做中学科学(doing science)或其它的教学策略来促进对科
11、学本质的了解,隐性途径不能明确指出科学本质的成分来增进学生对科学本质的了解。显性(explicit):显性途径是以科学史、哲以及(或者)与科学本质各种方面一致的教学来增进对科学本质的认识(Akerson et al.,2000),显性途径需明白指出科学本质的成分来增进学生对科学本质的理解。其中显性又分整合(integrated)和非整合(nonintegrated)最近的研究支持显性整合:但是研究程序与结果存疑,或者研究者自己归因为霍索恩效应4.2.3 评价和培养教师对科学本质理解的研究 在对设计用来提高学生对科学本质理解的课程进行开发与评价发现这些课程对提高学生对科学本质的理解作用甚微之后,
12、研究者开始意识到这些研究忽视了教师作为学生对科学本质理解主要促进者的重要作用。研究普遍显示,教师对科学本质的理解也不充分(如Abd-El-Khalick&Boujaoude,1997;Carey&Stauss,1968,Miller,1963;Schmidt,1967)。Khalick lederman Akerson 支持显性整合认为:belief 与 behavior之间存在转化问题 建议:课堂教学观察4.2.4 测评科学本质理解的工具的开发与演进 根据Lederman的研究,除了Shapiro(1996)的研究之外,2002年之前的其它已知研究都是使用的标准化纸笔测验工具来评价被试对科学
13、本质的理解。在过去的40多年中,总共开发了20多种标准化纸笔测验工具来评价被试的科学本质观。这些工具由诸如同意或者不同意、李克特量表式选项或者多选题等迫选式题目组成。4.2.4.1 对标准化工具的诟病效度问题首先,Aikenhead,Ryan和Desautels(1989)认为这些工具都基于一个有问题的假设,这些工具假定被试会以测量工具开发者相似的方式来理解和解释测量工具中的题目。Aikenhead 等人认为研究者或者测量工具开发者认为被试会以与自己相似的方式来判断对科学本质题目进行的陈述正确与否会导致模棱两可的答案,而这种模棱两可的答案会严重威胁到测量工具的效度。其次,Lederman et
14、 al.(1998)指出这些标准化工具通常反映的是研究者自身对科学本质的观点或者曲解。对于这些工具中所使用的迫选式问题,例如李克特量表或者多选题最终导致的是研究者和测量工具开发者将自己的观点强加于被试。工具使用的问题 除了效度问题,这些标准化工具的使用也导致不能清晰地反映被试通过培养研究而获得的对科学本质理解的提高。标准化工具往往将被试对科学本质的理解标注为“完备”或者“不完备”,多数情况下是通过对其科学本质的理解进行赋值的方法,而不是对其观点进行解释和分类。研究报告的结果部分往往局限于报告被试前后测的均值或者总得分。这些研究者往往不对被试进行实验前后对科学本质的理解进行解释。对科学本质的理解
15、与时俱进的问题 4.2.4.2 新型测评工具的演进开放式问卷(opened-questionnaire)、访谈(interview)与赋分类目(scoring rubric)相合 开放式题目允许学生解释自己关于科学本质所包含的方面的理解,而且这样可以避免研究者曲解被试的观点。因而,半结构式的访谈会用来确认被试的回答并增进问卷的有效性。访谈还有一个目的,即揭示被试对科学本质更深层次的理解。在这些访谈中,提供给被试自己回答的问卷(前后测),并要求他们自己阅读、解释并为自己的回答辩护。通过要求被试解释并为自己的观点辩护,研究者不仅可以评价被试对与科学本质相关问题的理解还可以分析出导致被试持有这种观点
16、的原因。而赋分类目则使研究者即可以对被试的科学本质观水平进行定性描述,又能进行赋值定量进行统计分析。More nave,mixed,more informedExplicit naive,Implicit nave,mixed,implicit informed,explicit informed5 我国的科学本质教育5.1化学课程标准中科学本质有关方面的呈现 5.1.1 对科学本质总目标的呈现 通过对普通高中化学课程标准(实验)各部分的表述进行分析,发现全文中出现“科学本质”字样1次,其表述为高中化学课程应“有利于学生体验科学探究的过程,学习科学研究的基本方法,加深对科学本质的认识,增强创新
17、精神和实践能力”,因此,普通高中化学课程标准(实验)显性表达了对科学本质目标的要求,而且在绪论、课程性质、课程理念中的课程目标等部分共14次提到科学素养,而适当理解科学本质观是科学素养的核心成分之一,因此,普通高中化学课程标准(实验)通过将培养学生的科学素养作为课程目标以及显性表达了高中化学应加深学生对科学本质的认识,从而显性理性表达了科学本质教育目标。初中化学课程标准全文未见“科学本质”,但有对科学价值观的培养要求,可视为隐性质朴表达5.1.2 经验证据 对经验证据理性的表述应为科学的发展基于观察和实验,但科学的目的不是将观察到的事实进行累积,一个实验并不能证明一个理论或一个假说,它只是进一
18、步说明了理论或假说的合理性,而且科学不仅仅依赖于观察和实验,还需要不断进行抽象和推论。仅仅掌握大量的观察和实验事实和数据是不能产生科学知识的,如第谷与开普勒;在微观领域,当人类的认识还只达到分子和原于的时候,思格斯曾指出;“原子和分子等等是不能用显微镜来观察的,而只能用思维来把握。”“汤姆逊原子模型不能解释粒子散射,卢瑟福经过仔细的计算和比较,发现只有假设正电荷都集中在一个很小的区域内,粒子穿过单个原子时,才有可能发生大角度的散射。也就是说,原子的正电荷必须集中在原子中心的一个很小的核内。在这个假设的基础上,卢瑟福进一步计算了散射时的一些规律,并且作了一些推论。这些推论很快就被盖革和马斯登的一
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- 关 键 词:
- 中学化学 教学 中学生 科学 本质 培养
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