科学本质观下的课堂教学设计金京生台州市教育局教研室一、科学的本质二、传统科学本质观与现代科学本质观古代中国人的盖天说
最早在西周时期已经出现，当时认为天尊地卑，天圆地方，认为：“天圆如张盖，地方如棋局。”它的意思是，蓝天就
象是一个半球状的圆盖，大地好像一块四方的棋盘。古代巴比伦人对地球形状的认识探究实验：观察铅笔在篮球和木板上的运动古代中国人
的盖天说最早在西周时期已经出现，当时认为天尊地卑，天圆地方，认为：“天圆如张盖，地方如棋局。”它的意思是
，蓝天就象是一个半球状的圆盖，大地好像一块四方的棋盘。古代巴比伦人对地球形状的认识思考：探究实验：观察铅笔在篮球和木板上的
运动思考：人类历史上哪些事件的发生令人信服证明了地球是圆的？在17世纪末，人们对地球是正圆球的主张开始有了怀
疑。1672年，法国天文学家李希通过测定，发现地球赤道的重力比其他地方都小，提出大地是扁球形的主张。17世纪末，英国大科学家牛
顿研究了地球自转对地球形态的影响，从理论上推测地球不是一个很圆的球形，而是一个赤道处略为隆起，两极略为扁平的椭球体1735～
1744年法国巴黎科学院派出两个测量队分别赴北欧和南美进行弧度测量，测量结果证实地球确实为椭球体。教学目标知识与技能
1．知道人类对地球形状的认识在不断深化。2．初步掌握证实地球是个球体的一些现象和方法。3．了解并能正确描述地球的形
状和大小。过程与方法1．通过介绍古代中国人、希腊人、印度人等对地球形状的认识，了解传说也是基于观察；2．通过介绍证明
地球形状的一些现象与实验。培养学生的空间思维和空间想象能力。情感、态度与价值观1．初步建立宇宙的结构与层次的印象2．感受
人类对地球形状的认识在不断深化的过程，激发学生对探究、认识地球形状的兴趣。3．初步建立物质是发展的观念。教学的重点和难点：体会
人类对地球形状认识的过程。（或感受人类对地球形状的认识在不断深化的过程，初步建立物质是发展的观念。）后来，我国又盛行了另一种盖
天说：“天如斗笠，地似覆盘。”意思是，天象一个盖在地上的斗笠，地是一个倒盖着的盘子。北京天坛北京地坛古巴比伦人认为：大地
是一个龟背般隆起的空心山。大地四面环绕着海水，有一个浑圆的巨大天罩盖在上面。古希腊和古罗马的传说更具体一些。大地就象一个巨大的盾
牌，它的四周环绕着深不可测的海洋。在这个盾状大地的中心是一片浅海这片海的四周则环绕着一圈陆地。在这环状陆地的北边是连绵的高山，再往
外就是世界的海洋了。古希腊和古罗马的传说更具体一些。大地就象一个巨大的盾牌，它的四周环绕着深不可测的海洋。在这个盾状大地的中心是
一片浅海这片海的四周则环绕着一圈陆地。在这环状陆地的北边是连绵的高山，再往外就是世界的海洋了。由于当时的古希腊和古罗马居住在地中
海之滨，北边是阿尔斯山脉，南面是地中海。地中海的南面，则是非洲北部的大沙漠。印度证据1证据3证据2证据…你寻找到的证据
公元前6世纪古希腊的思想家们在海边看日出，常常看到到远方的来船……笔船只圆球地球月食时月面上的地影公元前4
世纪古希腊哲学家柏拉图是最早提出地球是“球形”的人。后来他的学生亚里斯多德在观测月食时发现地球投在月亮上的影子是圆形的。更进一步
地证实了老师的观点。证明地球是个球体的一些现象和方法1、远去帆船的船身比桅杆先消失，驶来帆船的船帆比船身先出现
；2、月食；3、地平线是弧形的；4、不同地方看到日出的时刻不同；5、登高而望远；6、“天涯海角”为什么总是走不到边？
16世纪初麦哲伦环球航行1519年葡萄牙航海家麦哲伦率领的船队从西班牙出发，越过大西洋，然后西行至菲律宾。1522年9月从地球
的另一方回到西班牙。第一次完成环绕地球的航行，证明地球是圆的。航海家麦哲伦牛顿发现了万有引力定律——即地球对周围的物体具有吸引
力，从另一角度支持了地球是球体。17世纪以后问题：科学课堂教学中我们教什么？科学课程的分目标包括四个方面：（一）科
学探究（过程、方法与能力）（二）科学知识与技能（三）科学态度、情感与价值观（四）科学、技术与社会的关系
——科学（7—9年级）课程标准通过科学课程的学习，学生将：1、对自然现象保持较强的好奇
心和求知欲，养成与自然界和谐相处的生活态度2、尊重科学原理，不断提高对科学的兴趣，关心科学技术的发展，反对迷信3、逐步培养创新
意识，敢于依据客观事实提出自己的见解，能听取与分析不同的意见，并能够根据科学事实修正自己的观点，初步养成善于与人交流、分享与协作的
习惯，形成尊重别人劳动成果的意识。4、增强社会责任感，形成用科学技术知识为祖国和人民服务的意识。
科学（7—9年级）课程标准通过科学课程的学习，学生将：1、对自然现象保持较强
的好奇心和求知欲，养成与自然界和谐相处的生活态度2、尊重科学原理，不断提高对科学的兴趣，关心科学技术的发展，反对迷信3、逐步培
养创新意识，敢于依据客观事实提出自己的见解，能听取与分析不同的意见，并能够根据科学事实修正自己的观点，初步养成善于与人交流、分享与
协作的习惯，形成尊重别人劳动成果的意识。4、增强社会责任感，形成用科学技术知识为祖国和人民服务的意识。
科学（7—9年级）课程标准英国《国家科学教育课程标准》1989，4
、理解科学对社会的贡献5、认识科学教育对个人发展的贡献6、认识科学知识的本质美国《国家科学教育课程标准》1996
△对于我们是“如何知道”我们所知道的科学事实这一过程有惊羡之感；△理解科学的本质；科学教学中只有理解科学并体现科学本质，
才能真正的渗透科学态度、情感、价值观！科学本质即为关于科学本身的知识（关于科学的知识），包括：如何看待科学知识与方法如何看
待科学家及科学事业如何看待科学、技术与社会的关系一、科学本质的传统观点——以逻辑实证主义的哲学观点来看二、科学本质的现代观
点——以建构主义的哲学观点来看(一)逻辑实证主义观点逻辑实证主义观点认为，知识来自于超然客观的观察，再经由所谓的科学方
法得到科学知识或理论，其中所谓的科学方法就是培根(Bacon)的归纳法，整个科学方法的过程，就是先以开放的眼光观察自然现象，接着发
现到某些规则，因而在心中形成了假说，再收集资料来验证假说，若假说成立就变成科学知识。（例如：细胞是构成生物体的结构）所以只要完全
依循上述的过程所产生的知识就可称为科学知识。而且科学知识的产生过程被认为相当的"客观"，因此一旦被确定的科学知识就是绝对的真理(t
ruth)，既然是真理，其地位是稳固的、不会被推翻，所以当科学知识不断地形成时，就代表真理不断地增加，也就是说科学知识的成长是一种
真理线性累加的方式增长。逻辑实证主义的观点影响当代科学教学者对科学本质的看法逻辑实证主义的观点对科学本质内涵的影响可分成下列
三方面：(1)科学知识的层面：科学知识的确认:任何没有遵循科学探究过程所得的结果都是无效的，不被称为科学知识，因此，科学与非科
学最明显的区别在于科学的探究模式(归纳法)。科学知识的地位：科学知识形成过程被认为相当客观，而且它是对自然界做真实的描述，因此
是极不易改变的，故科学知识视为绝对客观的真理。（如牛顿第一运动定律）（如板块构造理论）科学知识的成长：因为每一个科学知识都被视为
真理，因此，科学知识愈多就代表着真理不断地累积。2﹒科学方法的层面：观察活动：观察是科学知识的来源，而且观察
是一价值中立、客观的活动，不受任何因素的影响(如观察者的已有知识、理论和信念)，故所得的数据一定是客观的。科学方法：科学的
探究模式可分为四个阶段：收集有关的全部事实、对这些事实加以分析、比较和归类、从这些事实中抽离出普遍性原理(假说)、以及在事实中重新
检验已经提出的假说。这是一套众所公认的科学方法，凡是没有依循此套模式的方法就不被视为科学方法，而且可适用于任何学科领域的研究。
3﹒科学事业的层面科学家的角色：科学家的任务在于发现自然界已存在的真理。科学社群的重要性：科学家被认定为
一个价值中立、客观的研究者，即无意识的研究者。（往往成为公正的、真理的化身）通过逻辑实证主义科学本质教育传递给学生有关科学的
印象是：科学是一种中性的活动，不受社会、经济、历史等因素的影响，因此科学是真实的，可依赖的，由我们学习的科学方
法得出的科学知识可不断地反复验证。所以是真理。而从事科学研究的科学家是权威的、伟大的、甚至超脱凡俗的。1）科学知识是不是真理？
（细胞是不是生物体的结构和功能单位？）2）科学方法是否具有主观性？（牛顿第一运动定律？）3）科学家是不是一个价值中
立、客观的研究者？（韩国克隆之父首席科学家黄禹锡涉及2004年2005年在《科学》杂志上发表的有关人类胚胎干细胞的论文造假）
（二）科学本质的现代观点——以建构主义的哲学观点来看建构主义科学本质观认为科学知识的获得是科学家根据现有的理
论(先备知识)来建构科学知识，而且强调科学知识是暂时性的，它会不断地被修正和推翻。此与传统逻辑实证主义认为，科学知识是科学家利用客
观的观察和方法所发现到的真理，而且真理是不容推翻的看法不同。建构主义的观点影响当代科学教学者对科学本质的看法1.科学知识的层
面：科学知识的确认：任何科学家发展出来的理论，必须受到科学社群的认同，以决定其价值。科学知识的地位：科学知识可能会因观察工具
的进步或出现反例而受到质疑，所以它仅是一个”暂时成立”的假说，随时可能会被修改，或被更好的假说所取代，故科学知识是具有暂时性及可修
改的特质。科学知识的成长：由于科学知识是人类想象与逻辑推理的创作，而凡是有“人”的因素就不可能达到完美的境界。（如牛一定律）不
论一个理论对某种现象解释多完美，将来仍可能会有另外的理论可以解释得更好。在这经由不断对理论检验、修改、甚至偶尔予以舍弃的过程中，虽
然对自然界的描述和解释无法达到绝对真理的地步，但是科学知识会愈来愈趋近于精确、真实。（如自然选择学说，原子结构理论等）2.科学
方法的层面：观察活动：不可能有“绝对客观、毫无成见的观察”，不同的观察者即使在相同地点、观察相同的现象，所得到的观察结果可能会不
同。因为感官所察觉到的讯息决定权在于观察者已有的知识、信念和理论，故观察的结果不可能是价值中立的，事实上应是理论蕴涵的(Theor
y-laden）科学方法：科学事业的领域相当广泛，而且每一位科学家的文化背景、工作情境必有所不同。因此从事科学研究的环境是无法相
同的，故无法定义出对所有情况都适用的单一科学方法(如对于太阳东升西落，地心说与日心说的不同解释）3.科学事业的层面科学家的
角色：科学家并非仅是遵循科学方法的技术人员，科学家的工作是一种类似艺术性质的创作。如果以传统的科学哲学观来看，科学知识是告诉人类宇
宙事物的内容，则科学家的任务是「发现」(discovering);如果以当代的科学哲学观来看，科学知识是人类的创作，则科学家的任务
是「发明」(inventing)。科学社群的重要性：科学家在从事科学活动时并非是一个价值中立、客观的研究者，而是一个有意识的人
，故面对研究结果时，会因所持的派典不同而有不同的解释。而且在同一派典下所发展出来的知识，必须由科学社群共同决定其价值。建构主义
科学本质观教育对学生的影响：能促使学生从以下四个方面理解科学的本质：(1)理解所有的科学观念都不是最终真理，在原则上都要进行改
进，但一些基本概念已经经过大量的实验证实，在未来不可能有大的变化；(2)科学家通过观察、实验、理论模型和数学模型来构建和检验
对自然界的解释，当遇到与已有的解释不一致的新的实验证据时，就要改变关于自然界的概念；(3)在研究过程中，如果缺乏大量实验性和观察
性证据，科学家们对同一现象作出不同的解释是正常的，不同的科学家可能会公布不同的实验结果，或者从同样的数据中得出不同的结论，但科学家
会认识到分歧并努力消除分歧；(4)对已公布的科学研究成果加以评价，包括审查过程、检验证据、找出错误推理，对同样的观察结果提出不同
的解释。(一)在科学教学中融合科学史、渗透科学本质教育由于科学史能更加真实、丰富地反映科学家的学术生涯和科学的
演变过程，因此，从科学形成过程的历史中可以感受到前人在科学研究中所遇到的艰难险阻，表现出的巨大的创造智慧和不畏艰险的奋斗精神，因而
科学史具有很大的教育价值；对于理解科学本质而言，在科学课程与教学中融合科学史，让学生在特定的历史背景或框架中学习科学，可以使学生在
了解科学概念、定理和理论的发现和演变过程的基础上，更准确地领悟科学的本质。三、科学教育中加强科学本质教育的途径科学教学中较
能体现科学本质教育的经典课例:我们居住的地球牛顿第一运动定律地球表面的七巧板水的浮力大气的压强神奇的激素原子的结构宇宙的起源太阳系的形成与地球的诞生生物的进化。。。。。。七年级科学上《我们居住的地球》后来，我国又盛行了另一种盖天说：“天如斗笠，地似覆盘。”意思是，天象一个盖在地上的斗笠，地是一个倒盖着的盘子。古巴比伦人认为：大地是一个龟背般隆起的空心山。大地四面环绕着海水，有一个浑圆的巨大天罩盖在上面。笔船只圆球地球结论:地球是一个两极稍扁,赤道略鼓的椭球形.教学目标1、知道人类对地球形状的认识在不断深化，初步掌握证实地球是个球体的一些现象和方法。2、了解并能正确描述地球的形状和大小，从而加深对地球面貌的认识，激发对探索地球与宇宙奥秘的兴趣，为建立正确的物质观打下基础。科学本质观下的教学设计： |
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