科学本质观与科学教育(李雁冰)

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1、科学本质观与科学教育李雁冰华东师范大学大学课程与教学研究所ybli@kcx.ecnu.edu.cn引言：什么是我们所讲的科学教育广义狭义一、从国内外科学教育的发展历程看科学本质问题我国的分科教育：“钱学森之问”国外的情况：以美国为例科学作业测试的两个案例案例1：如图所示，平静的水面上有一座石桥，桥孔看上去是圆形的。当水面上升时，看到桥孔的形状是（）。ABCD案例2：左图中，物体S在平面镜前，所成像为S’。若镜后AB处放一块不透明的塑料，则像S’将会（）。A.不变B.变暗C.只剩一半D.消失Ass’B答案：案例1：经抽样有4

2、0728名八年级学生参加了测试，选Ａ、Ｂ、C、D选项和未选的分别为15.9%、46.3%、10.7%、27%、0.1%案例2：经抽样有75854名八年级学生参加了测试，选A、B、C、D选项和未选的分别为43.7%、18.6%、4.8%、32.7%和0.2%二、二十世纪有关科学本质研究的进展科学哲学方面的演进科学教育方面对科学本质的理解《面向全体美国人的科学》一书中论述的科学本质观1.科学的世界观——自然界是可以被认知的；科学理念是会变化的；科学知识的持久性；科学不能为所有问题提供完整答案；2.科学探究活动——科学需要证据；

3、科学是逻辑和想象的融合；科学解释和预见；科学家要努力鉴别，避免偏见；科学不仰仗权威；3.科学事业——科学是一种复杂的社会活动；科学由学科内容组成，由不同机构研究；科学研究中有着普遍接受的道德规范；科学家在参与公共事务时，既是科学家也是公民。《美国国家科学教育标准》中的科学本质观：１．科学家通过观察、实验、理论模型和数学模型来构造和检验对自然的解释；２．在活跃的研究领域，在缺乏大量实验性或观察性证据及了解的领域，科学家们对所研究的证据和理论做出不同的解释是一种正常现象；３．对科学成果、实验、观察、理论模型和科学家所提出的解释

4、进行评价，是科学探究的一部分。提出问题、对批评做出回答和公开交流是科学过程的一个组成部分李德曼（N.G.Lederman）教授对科学本质内涵的界定１．科学知识是暂定性的、会改变，但是在一定时间内会处于稳定的地位；２．科学知识是以经验为基础性的，基于对自然世界的观察；３．科学知识在一定程度上具有创造性；４．科学知识的产生具有主观性；５．科学知识与社会和文化有关；６．科学理论的建构是从观察到推理的过程；７．科学理论和定律的功能，以及他们之间的关系McComas、Clough及Almazroa（1998）依据McComas与Ol

5、son（1998）针对八个国际科学教育标准中关于科学本质部分所分析、统整出的三十项交错、重迭性的观点，再予以整合而成十四项具高度重迭性的科学本质观点，以提供给K-12年级的学生，期能对其在科学的认识与科学学习上有所帮助。1．科学知识尽管具有经久性，但仍然具有暂时性的特征；2．科学知识的形成非常地（但不是全然地）依赖观察、实验证据、合理的论证以及怀疑的态度；3．从事科学研究时，并不存在放诸四海皆准而必须步步遵循的科学方法；4．科学企图解释自然现象；5．定理和理论在科学活动中扮演不同的角色，因此，即使不断有新增加的证据支持，理

6、论仍然是不会变成定理的；6．各文化层面的人都对科学有所贡献；7．新的知识必须被清楚且公开地陈述；8．科学家必须作正确的纪录，以及接受同行的评论和重新实验的考验；9．观察的进行是由观察者心中的理论所指引的；10．科学家常在研究过程中融入想象力与创造力，以发展出解释自然现象如何运作的新理论；11．科学史显示出科学的发展兼具演化性与革命性的特征；12．科学是社会与文化的一部分；13．科学与技术彼此互相影响；14．科学知识受其社会与历史环境的影响。达成共识的科学本质观点:1．科学知识以经验为基础的本质科学至少是部分地建立在对自然世

7、界的观察之上，科学主张的有效性“迟早”被相关的现象观察所确定。然而，科学家对于大多数自然现象没有直接的通道。对自然的观察总是通过我们的感觉器官和复杂的仪器过滤，在详尽阐述的理论框架下进行解释，几乎总是以支持科学仪器的功能的一些假设为中介。2．科学中的观察、推论和理论本质学生应该能够区别观察和推理。观察是关于直接通向感官或感官的扩展的自然现象描述性的陈述。对于这点，观察者相对比较容易达成一致。例如，抛出的物体倾向于落到地面。相比之下，推论是关于非直接通向感官的现象的陈述。例如，物体因为引力倾向于落到地面。理解观察和推论之间的

8、根本区别是弄懂隐藏在科学世界的许多推论和理论及术语的前提。3．科学理论和规律的功用及其之间的关系科学理论是被建立的比较满意的，高度证明的，内部一致的解释系统。理论是用于解释大量似乎不相关的多种情况下的观察。例如，分子运动论是用于解释与物质物理状态、化学反应速率相关的现象和与热及其传递相关的其它现象。更重