012.基于科学史与科学哲学的科学本质理解之机制研究

行访谈，深入调查学生科学本质观的提升情况 3.比较分析法。比较分析不同国家和不同版本的科学课程标准中对科学本质的理解以及科学教材中
科学本质的显性或隐性的文字呈现，挖掘文本中的科学史哲和科学探究以及可教的科学本质。 4.实证研究法。基于学生科学本质理解调研的现状以及科学教材的文本分析，选择教材中蕴含科学
史的系列典型的科学主题，开展以科学史哲和科学探究融入科学教学的教学设计与教学干预，采用“历 史-探究-反思”的教学方法进行教学实证。
5.案例分析法。案例分析贯穿于整个研究中，在科学本质是什么和相关主题持有的迷思概念中，访 谈和课堂观察ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ用了典型案例分析；在课堂实践中，主要彰显与科学史融入科学本质的教学中结合某一 特定的策略某一主题的典型案例分析阐述；“历史—探究—反思”的教学方法的效果则表现与地市典型 学校的课程实践剖析中。
基于科学史与科学哲学的科学本质理解之机制研究
来源：全国教育科学规划领导小组办公室 发表时间：2020-02-28 阅读次数：3005 作者：黄晓
浙江师范大学黄晓主持完成了全国教育科学规划教育部重点课题“基于科学史与科学哲学的科学本 质理解之机制研究”(课题批准号：DHA140278)。课题组主要成员：李春密、岳刚德、陈锋、谢杰妹、葛 新福、黄鹏飞、谢群、龚伟、吴樟华、竺丽英、孙超群、余晗。
二、结论与对策 本研究基于浙江省综合科学课程背景，积极探索发展促进学生科学本质理解的教学途径，并为保障 科学本质教学的切实成效寻求合适的本土化路径。基于此目标的达成，展开一系列与科学本质教学相关 的调查及研究，得出以下结论与对策： 1.我国科学课程标准缺乏科学本质的内涵阐释与实施建议 教师的教学行为需接受科学课程标准的指导，为把握本土化科学本质教学的要求及内容，分析我国 大陆《义务教育初中科学课程标准（2011版）》并与美国《下一代科学教育标准》、《国家科学课程标 准》及我国台湾的《国民教育阶段九年一贯制课程总纲》相比较，发现：①我国《义务教育初中科学课 程标准（2011版）》在科学课程的性质与价值层面强调了引导学生理解科学的本质这一要求。②美国 《国家科学课程标准》中重视科学史对科学本质理解的作用，建议呈现为显性的教学。而我国大陆《义 务教育初中科学课程标准（2011版）》在课程内容中将科学技术史作为教学主题，但仍将科学本质的学 习作为进行相关教学活动后的附属品。③美国《下一代科学教育标准》中呈现与实践及跨学科概念相联 系的科学本质要素，我国大陆《初中科学课程标准》中的科学本质内涵表现为理论性的表述，未作出具 体的阐释。④美国《下一代科学教育标准》及我国台湾《国民教育阶段九年一贯制课程总纲》对不同学 段的学生其科学本质的要求作出区分。对此，我们认为课标应：①认可科学本质理解的教学目标，并以 此作为教学评价的一部分；②了解科学本质的认识论本质，将其作为知识性的内容纳入至课程内容；③ 重视科学本质的教学途径的开发，提供有效的科学本质教学方式以及创设合适的科学本质教学情境。 2.科学教材中的科学本质内涵多以隐性呈现 科学本质的教学依托于科学教材。在对美国《科学探索者》、台湾《自然与生活科技》和大陆浙教 版《科学》、华东版《科学》、武汉版《科学》五套科学教材其中所包含的科学本质相关内容进行比较 分析中，研究发现：①教材当中科学本质内容的呈现较“全”但是具有“不均衡”的特点，“基于证据 的”、“社会与文化渗透的”及“观察和推理”三个维度呈现的内容较多，而“暂时性”、“主观 性”和“创造性”三个维度呈现的内容较少；②教材中可直接获得科学本质相关维度内涵的显性呈现较 少，多以需进一步解读的隐性呈现为主；③体现科学本质的内容在五套教材中，美国《科学探索者》中 呈现最多，台湾《自然与生活科技》最少，大陆三版教材中，华东版教材表现较多，浙教版及武汉版体 现科学本质内容相当；④文字的呈现方式是教材中科学本质的主要呈现方式，图像明显低于文字，表格 的形式基本没有。基于此，我们认为，在教材中需要对科学本质进行显性表述，凸显科学本质层次性关 照；正确认识科学本质内容与科学知识的关系等若干教材编写的建议。 3.学生科学本质理解是有进阶的，且亟待提升 审视国际上研究者、教育文件中对于科学本质内涵的解释，认为学生对科学本质理解应当包括对科 学概念及科学是什么的认识，基于此对浙江省初中学生进行了科学概念理解、科学本质观及科学探究观 的现状调研，发现总体上学生对科学本质的理解还处于较低的水平：①浙江省不同地区、不同年级的学
一、内容与方法 （一）研究内容 本研究立论于对科学本质及其教学的系统研究与实践，旨在推进浙江省综合科学课程的发展与深 化，主要探讨基于浙江省综合科学课程背景下，促进科学本质理解的教学方式的开展，并寻求本土化实 践路径以推动综合科学课程的进一步发展。具体探讨内容如下： 1.调查浙江省学生科学本质认识及概念理解现状，探讨影响学生科学本质理解的因素 对学生科学本质观的把握，已经成为相关科学本质实践开展的基础。为有效对学生进行有效的科学 本质观测评，我们在梳理国际上已有的科学本质策略量表的基础上，综合分析各量表的测量维度、题目 设置、评测时长以及后续数据处理等方面，认可N. G. Lederman及其团队研制的VNOS系列量表与VOSI系 列量表测评的有效性及其测量维度，遂翻译了针对中学生的“VNOS-E”与“VOSI-E”，并结合大陆学生 特点，增加了相关的历史背景，并与基于科学概念理解的二段式纸笔测评相结合，开展针对性的访谈对 学生现有科学本质理解的评价，以得到初中学生对科学本质理解的现状。 2.建构科学本质教学模式及概念教学范式，寻求有效的提高科学本质理解的教学途径 国内外学者将科学本质的教学策略，归纳为内隐途径与外显途径，而相关研究显示，显性途径促进 学生科学本质理解的教学更为有效，Abd-El-Khalick和N. G. Lederman（2000）指出外显途径与内隐途 径的基本区别就在于外显途径能提供给学习者更多对科学本质进行反思的机会。基于这一认识，研究者 们提出“显性-反思性教学”。此外，基于现代建构主义的学习理论，知识必须放在一个它如何被使用的 真实情境中才能被学习。国内外的学者将科学史哲与科学探究作为重要的科学本质教学情境，并利用科 学探究及科学史哲进行科学本质教学并开展实证研究，认可科学史哲与科学探究在科学教学中的作用。 因此，基于科学史与科学哲学中关于本体论与认知论的观点，以基于体现科学本质的科学史教学情境设 计，相同/不同知识本体与相同/不同认知方式的实证研究，探索学生在概念表现、心智模式与科学本质 认知维度与层次的异同，以明晰提升科学本质理解的机制，实现提升科学素养课程目标的达成。 3.基于综合科学课程实施现状寻求科学本质教学本土化路径 基于浙江省综合科学课程背景，开展科学本质教学的本土化探索。立足于教师自身科学本质理解及 教学行为中科学本质知识的转化对学生科学本质理解存在的影响，构建科学教师科学本质学科教学知识 理解与转化的机制，通过教师自身科学本质观念及教学观念的转变来促进学生科学本质理解的提高，以 达成在教学实践中有效促进学生对科学本质理解和科学素养提升。此外，结合科学教材与科学课程标准 中科学本质的呈现，寻求科学本质教学本土化实践途径，以开展有效的科学本质教学。 （二）研究方法 基于以上研究内容，本研究采取了文献研究法、比较分析法等研究方法： 1.文献研究法。搜集科学教育领域中有关科学本质教学的文献，基于国际学者对科学史价值与概念 转变、科学本质理解必要性与可能方法的研究，界定本课题的核心概念，形成科学本质内涵、科学本质 观现状、科学本质文本分析、科学本质教学等研究综述，寻求机制之理论支撑。 2.调查法。调查法以问卷调查和访谈调查为主。课题开展前期，编制二段式诊断问卷和科学本质观 评价量表，抽取相应样本进行问卷调查；课题开展后期，编制科学本质量表后测问卷并针对学生个体进