3第二章 科学的本质与科学素养PPT

（二）观察与实验
科学家在对自然界的研究中，要进行实验和严格细致的观 察，这使得观察和实验成为自然科学的基石，也是自然科学区 别于其他学科的又一个重要特征。 通过实验来研究事物，特别是通过精确的对照实验来探究 问题，是自然科学的突出特征。因此，科学家在研究不同的问 题时，必须设计精确的对照实验。在自然科学领域，实验是向 自然界准确的提出问题、寻找答案的方法。
用以说明一个模式或预期一种现象。假设是一些试探
性的想法，是根据要研究的问题而提出的。假设必须 经过观察和实验来检验。
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科学研究中三个十分重要的环节
观察
观察是科学的基石。多数观察是基于视觉，
但观察也包括听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉。
科学家通过观察来获取信息和数据，并通过对观察结
在科学研究的过程中，科学家对有些问题会进行激烈的争论，但随着 科学的进步，会最终达成共识。1895年，达尔文的自然选择的观点发表后， 有长达几十年的争论，直至20世纪才被广泛接受。 许多学术观点或理论发表之后，随着时间的推移，会积累更多的证据， 新的证据使得原有的理论被修改、被推翻或被接受，成为科学知识的一部 分。早期成果中的错误会很快被暴露、被修改或纠正。这一过程实现了科 学的积累和进步。 自然科学的这一特点，与学术交流机制的特点及科学家们诚实、严谨 的科学态度是分不开的。
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**科学过程的工作步骤**
①确认和表述问题； ②根据问题提出假设； ③为检验假设而寻找证据； ④根据证据来评价假设的真实性，如有必要，对假 设进行修改； ⑤得出结论，并将结论应用于解决相似的问题之中。
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二 、**自然科学的四个维度**
• 科学是一个知识体系， • 科学是一系列的思维方式， • 科学是一套探究的方法， • 科学要与技术和社会相互作用。
学与艺术、文学等领域的不同之处。
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一、科学的本质和特征
（一）定量化 定量化是科学的基本特征之一。科学依赖于定量化的工作、依赖于精
确的测量。在自然科学的许多领域中，科学家给予可定量化研究的问题最 高的优先权。科学家常常要考虑：这些现象能否被测量？它的变化速率是 怎样的？
例如，金鱼在常温下的呼吸速率是多少？在低温下的呼吸速率是多少？要 研究这些问题，测量是基本的工作内容。 科学工作定量化的特点将科学与数学结合在一起。我们对研究的对象 进行测量之后，会得到一些数据。对数据的分析和处理需要运用数学的方 法。运用数学的方法，可以将事物之间的联系以简明、准确、显而易见的 形式表示出来。 当一种自然规律以数学公式表示时，要比用文字的方法更准确，更容 易让学生理解。定量化、精确的测量，以及充分使用数学的方法，是自然 科学的特征之一。 2019/1/18 4
第二章 科学的本质教育是以两个方面的认识为基石的：一方面是对儿 童的特点和他们的学习规律的认识，另一方面是对科学的性质、
特点和科学思维方法的认识。
科学教育工作者，不论是课程设计人员还是一线的教师， 对这两个问题的不同认识，将会直接导致有不同的教育产品。 因此，本章内容涉及科学的性质和特点，为什么要在科学教育 中体现这些特点，如何体现这些特点，还讨论了对科学教育最 基本的认识及能够让学生更有效地学习科学的途径。
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（五）科学过程
自然科学包括动态和静态两个部分。静态部分是 相对稳定的研究结果及由此而构成的知识体系；动态 部分是科学家们在探索自然奥秘方面做出的不懈的努 力，以及科学家们在思考和解决问题中所运用的思维 方式和工作方法，人们称之为科学过程。正是因为科 学的动态部分的存在，才使科学知识呈爆炸式的增长。 学生在学习科学课程中，要使他们对科学的这两部分 内容都有所了解。
科学家强调，实验是一种特殊的经历。在一个（科学）实
验中，研究人员有一个要解决的、真正的问题，并力图通过实 验去找出事物之间的关系、寻求问题的答案。实验是人们从事
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（四）在自我更正的过程中积累
自然科学的另一个特点是它的积累和进步。 积累-----自我更正------实现科学的积累和进步。
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（二）科学是一套研究的方法
科 学 家获 取 知识 的 过程 ， 人们 叫 做科 学 过程 （技能）。它是一套研究解决自然界问题的方法，是 构成科学的另一个重要的维度。 自然科学的研究方法有多种，在不同的研究领域， 科学家们经常使用的研究方法不同。
如生态学研究中常常运用观察和预期的方法；微生物学 则更多地依靠实验室的实验。
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第一节
关于自然科学
自然科学是人类活动的一个重要方面。经过不断 努力，人类获得了很多关于自然界运动规律的认识， 这些科学知识不断地被验证和完善，并且世代相传。 在探索自然界的过程中，科学家们使用了一些特殊的 方法来观察、思考和求证。并以此形成了科学的特征。
这些特征反映出了科学性质的基本方面，以及自然科
在科学研究中，经常使用的过程（技能）方法 有：观察、解释、假设、预期、测量、变量控制、进 行实验、数据处理与分析及得出结论。3.11
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科学研究中三个十分重要的环节
假设
假设是科学探究过程中的有用工具，可
以帮助研究者准确地表述自己的想法、或事物的关系， 以便于进一步地检验这些想法。假设是一简短的陈述，
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（一） 科学是一系列的思维方式
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 科学家对自然界、对他们研究的领域有强烈的好奇心和求 知欲。这种求知欲是他们深入思考和从事艰苦、被许多人看来 是单调乏味的工作的动力。他们所具有的态度、信念和价值观， 激励着他们不断提出问题、解决问题。 科学家在解决问题和解释科学现象时运用推理的方法 科学工作中许多是创造性的工作，这些创造性的工作首 先要有新的想法、观点或新的解释，这些都是大脑中的工作， 是人的思维活动。深入的思考和推理是科学工作的重要部分， 它推动着科学的不断进步。