科学本质与科学教育

科学本质与科学教育

主讲：杭州师范大学继续教育学院来文

一、什么是科学

科学（ Science ）这个词的本义为“学问”、“知识”。

在我国，形成科学这个概念并有科学这个名词迟于西方，大致是在十六世纪以后。当时我国学者把它翻译成为“格物致知”。所谓“格物”，就是要以“物”为本，要解决实际问题，它强调“实践”的重要。所谓“致知”，是指人们可以获得知识。

然而，科学究竟是怎么样的，至今没有一个公认的结论。几个世纪以来，人们一直想给科学下一个定义，到现在，这种努力还在继续。

可是，大家发现每一个定义都不能令人满意。后来渐渐感觉到世界上有很多东西是不能下定义的，不下定义的比下定义的往往更好。于是，大家倾向于从另外一个方面去理解科学，去说科学到底应包含哪些本质特征，而不是直接去定义什么是科学。

这种难以定义科学的状况，正好说明科学的博大和无限生机。当一个事情能够非常精确严密地被定义的时候，大概它也就没有多少值得探索的内容了。所以，难以准确定义科学是一件绝好的事情。

由于对科学的定义至今未达成共识，故常常使一线的科学教师感到困惑。为了便于科学教师理解科学，并在教学中体现科学的本质特征，一些科学家和教育家将自然科学分为四个维度。若从这四个维度来认识科学，将有助于科学教师在备课、授课和评课的过程中，去体现科学的本质，把握科学课的特征。

自然科学的四个维度是：科学是一系列的思维方式，科学是一套研究的方法，科学是一个知识体系，科学要与技术和社会相互作用。

（思维心理活动的过程：感知、认同、内化、应用循环）

当然，自然科学还会有其他的维度，但有了这四个主要维度，便能够帮助科学教师去分析科学课程标准、教科书、实验和实践活动等内容是否体现了科学的本质特征。

1、科学是一系列的思维方式

思维是人脑的机能和对客观存在的反映，是人脑接受、加工、存储和输出信息以指导人的行为的活动过程。

思维方式则是人类在认知过程中形成的，带有一定普遍性和稳定性的思维结构模式，它是思维规律和思维方法的统一结合形式。

科学思维方式则是人对客体的一种理性的反映、认知，是认识和解决问题的一种思路、方法和程序，是思维运作的方法、程序的总和，是一种相对稳定的、惯性的认识规范。

科学思维是科学智力活动的核心。科学智力活动主要包括观察、实验、记忆、思维、注意、想象等因素。在这些因素中，思维处于核心地位。

学习和进行科学研究均离不开思维，不论是科学问题的提出、实验现象的观察、实验数据的测量、科学模型的抽象、科学概念的形成、科学规律和科学理论的建立，还是应用科学理论解决实际问题，都离不开思维。

科学思维的一般过程。由于自然科学的研究对象是极其复杂的，故具体的科学思维过程没有固定的模式，但就整个自然科学发展来看，科学思维主要遵循提出问题、搜寻事实、捕获信息、立论解释的程序。

科学家对自然界具有强烈的好奇心和求知欲。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。

科学工作中许多新的想法、新的观点、新的解释，都是人大脑的思维活动。

现在人们已经知道，人的大脑可以分为左右两个半球。左脑是语言的优势半球，具有逻辑思维功能，主要分管语言、书写、计算、顺序、判断、推理等。右脑是形象的优势半球，具有形象思维功能，主要负责韵律、节奏、音乐、图画、想象、幻想等。

右脑思维常以灵感、直觉、顿悟的方式出现。右脑在创造活动过程中起着突破性的认识作用。

现代脑科学研究还发现，人的显意识功能主要集中在左半球，潜意识功能主要集中在右半球。可是大多数人在工作、学习和日常生活中，较多使用的是左脑，使左脑常常处于超负荷状态。

左右脑功能差异示意图

目前科学教育界有一大部分人认为：

“三位一体”------完整的“科学”定义包括三个重要组成部分

科学态度

科学探究的过程和方法

科学探究的成果

如何给小学生“科学”定义？

请各位老师设计教学环节

参考：

听到科学这个词的时候，你想到了什么？

科学家——科学是不是只和科学家有关？（引发思考）——看图片，你是否有下面的经历？——小结（好奇心总是让我们去探究许多事物，想知识为什么会是这样的、那样的……）

讲科学家的故事

收集科学家的故事，按照下面的提示，说说他们是如何工作的。

（提示：）

通过这一课的学习，说说科学是什么。

做一个有趣的活动（视觉停留）——英国人杰特的研究——电影的原理

二、科学的本质

美国著名科学教育专家莱德曼（Lederman）对各界学者的调查结果为：

科学思想是不断发展变化的

科学需要证据

科学带有主观性，因而科学家努力识别并避免偏见

科学是逻辑推断及人类想象和创造力的结合

科学的发展受社会及文化因素的影响

科学思想的相对性和历史性

1人类对自然界的漫长的认识过程

2科学研究仪器的精密程度的局限性

3是科学理性区别于其他思维模式和世界观的独特之处.

科学的实践性

科学认为宇宙万物总是以一定的形式或规律运行,因而任何科学研究成果,都应是可重复的并最终接受实践的检验.

科学家必须重视收集数据,以便为自己的理论提供证据.

科学的客观性和主观性

多年来有关灵长类的研究中男性科学家往往注重男性的竞争性和社会行为,而不久前参与此领域的女性科学家则认为女性灵长类建立公社的行为更重要.

尽管科学的观察及实验不可能达到绝对的客观,但是科学家仍需要分析偏见可能的来源并采取措施努力减少可能避免的偏见及其影响.

（实例：《小学科学教育概论》中的例子）

科学的创造性与理智性

从问题的提出,到数据收集及数据分析,乃至如何解释数据得出结论,科学的创造性的影响贯穿科学研究的始终.

科学的概念不能自动地从数据中产生.科学家想象客观世界如何运作并设法为其假说或理论寻求证据.虽然任何想象力和创造力都可以用于提出科学假说或理论,但科学的结论必须符合逻辑推断的原则,最终必须接受实践的检验.

科学与社会文化的关系

作为一种社会活动,科学不可避免地反映社会的价值观和世界观.

社会文化的价值取向也直接影响科学研究经费的分配,科学研究的方向及方法的选择,甚至决定对科学解释或结论的取舍.

（公务员？考查题：

立方体的观察与研究

做右图的一个立方体，顶部数字为5，

不允许转动、提起、打开立方体。

列出你的观察报告。

立方体的底面是什么？

得出结论的理由。）

（得到观察报告

推出底面的数字和字母）

科学本质的内容

科学知识的确定性；依靠证据；可重复性；科学方法和批判性思维；假说与预测；创造性；科学与提出问题；合作与协作；科学史、科学与社会的关系；科学知识的相对真理性；科学与技术的关系。

科学本质的教育价值

1、有利于学生形成正确的科学观