科学本质观与科学教育陈志伟.ppt

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1、 科学本质观与科学教育科学本质观与科学教育陈志伟陈志伟杭州师范大学生命与环境科学学院杭州师范大学生命与环境科学学院13071866069130718660691 1、请您回答什么是科学？、请您回答什么是科学？2 2、提、提1-21-2个您最想我回答的问题。个您最想我回答的问题。l科学（科学（Science）这个词的本义为这个词的本义为“学问学问”、“知识知识”。l在我国，形成科学这个概念并有科学这个名词迟于西在我国，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方，大致是在十六世纪以后。当时我国学者把它翻译成为成为“格物致知格物致知”。所谓。所谓“格物格物

2、”，就是要以，就是要以“物物”为本，要解决实际问题，它强调为本，要解决实际问题，它强调“实践实践”的重要。所的重要。所谓谓“致知致知”，是指人们可以获得知识。，是指人们可以获得知识。l然而，科学究竟是怎么样的，至今没有一个公认的结然而，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，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。到现在，这种努力还在继续。l可是，大家发现每一个定义都不能令人满意。后来渐渐可是，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，不下定义的感觉到世界上有很多东西是不能下定义

3、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。不是直接去定义什么是科学。l这种难以定义科学的状况，正好说明科学的博大和无限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，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。确定义科学是一件绝好的事

4、情。一、科学本质观一、科学本质观1、传统的观点、传统的观点v科学方法是唯一合理的认识世界的方法科学方法是唯一合理的认识世界的方法v科学知识是与经验事实相符合的科学知识是与经验事实相符合的v科学的理论模型是正确无误的科学的理论模型是正确无误的v科学发展是事实的积累和永恒真理的积累科学发展是事实的积累和永恒真理的积累v科学家是公正无私的科学家是公正无私的这这样样的的科科学学观观自自然然就就导导致致了了科科学学万万能能论论，科科学学业业已形成了一种话语霸权。已形成了一种话语霸权。在在传传统统科科学学观观的的影影响响下下，科科学学教教育育的的各各个个方方面面也也无不打上这种科学观的烙印。无不打上这种科

5、学观的烙印。科学教育目标：科学教育目标：强强调调基基础础知知识识与与基基础础能能力力的的培培养养，强强调调知知识识的的实实际际应应用用。重重视视科科学学各各分分科科的的教教学学，知知识识的的获获取取被被放在首位；放在首位；科科学学教教育育的的目目的的主主要要是是为为培培养养未未来来的的学学科科专专家家，即培养未来的科学家和工程师；即培养未来的科学家和工程师；科学教育关注的是科学的过去和现实；科学教育关注的是科学的过去和现实；对科学的社会价值强调其实用的功能；对科学的社会价值强调其实用的功能；学学科科之之间间的的横横向向联联系系和和科科学学与与技技术术以以及及社社会会之之间间的相互影响很少涉及。

6、的相互影响很少涉及。科学课程：科学课程：科科学学教教材材主主要要的的篇篇幅幅都都在在讲讲述述科科学学的的概概念念和和原原理理，而而对对科科学学的的本本质质、科科学学知知识识是是如如何何形形成成的的却却不不甚甚了了了了，也也很很少少提提到到科科学学观观念念的的发发展展历历史史，或或是是科科学在学生日常生活中的应用；学在学生日常生活中的应用；科科学学课课程程中中充充斥斥的的是是力力量量型型、主主体体式式的的科科学学观观，人类运用科学，可以控制、征服和战胜大自然；人类运用科学，可以控制、征服和战胜大自然；把把科科学学看看成成可可以以获获得得自自然然界界定定量量信信息息的的一一个个理理性性化的过程；化

7、的过程；夸夸大大了了还还原原论论研研究究方方法法的的有有效效性性，认认为为这这是是对对一一个整体了解的最好办法；个整体了解的最好办法；相相信信科科学学方方法法是是到到处处适适用用、无无所所不不能能的的，通通过过科科学学方法的运用可以导致科学技术的进步；方法的运用可以导致科学技术的进步；科学知识可由现象的观察经由归纳或推理而获得；科学知识可由现象的观察经由归纳或推理而获得；经经由由客客观观、可可靠靠的的实实验验，科科学学以以合合乎乎理理性性的的方方式式检检验验科科学学上上的的命命题题，把把科科学学的的发发现现看看成成只只是是检检验验和和证证明；明；科科学学是是一一种种中中性性的的活活动动，科科学

8、学知知识识是是免免于于价价值值判判断断的；的；科科学学家家的的形形象象被被偶偶像像化化、脸脸谱谱化化，科科学学家家成成为为理理想想的化身、成功的典范、人格的楷模。的化身、成功的典范、人格的楷模。科学教学：科学教学：v科科学学教教师师认认为为科科学学教教学学中中传传授授的的科科学学知知识识就就是是教教科科书书上上的的定定义义、定定理理、定定律律和和公公式式，而且将它们看成是现成的静态的结论。而且将它们看成是现成的静态的结论。v获获取取知知识识的的方方法法也也主主要要是是记记忆忆、了了解解、理理解解、掌掌握握和和运运用用，所所谓谓运运用用主主要要就就是是用用于于解解题题以以应应对对考考试试。对对于

9、于蕴蕴含含其其中中的的深深刻刻的的科学本质、科学精神则不作深究。科学本质、科学精神则不作深究。v教教学学中中致致力力的的是是教教科科书书内内容容教教学学的的完完整整与与周周到到，上上课课讲讲授授滴滴水水不不漏漏，面面面面俱俱到到，却却很很少少顾顾及及学学生生的的创创新新精精神神、实实践践能能力力以及个性的养成。以及个性的养成。v由由于于实实证证主主义义科科学学观观的的影影响响，课课堂堂教教学学通通过过类类似似“烹烹饪饪大大全全”的的实实验验室室活活动动方方式式，去去找找出出已已预预先先设设定定好好的的答答案案，并并将将之称为实验活动。之称为实验活动。科学教师的科学哲学修养科学教师的科学哲学修养

10、v我我国国的的科科学学教教师师，由由于于在在职职前前、职职后后的的培培养养中中都都没没有有科科学学哲哲学学类类的的课课程程，目目前前已已有有的的科科学学课课程程与与教教学学论论的的教教材材中中也也很很少少涉涉及及这这方方面面的的内内容容，导导致致了科学教师对科学哲学的不了解甚至误解。了科学教师对科学哲学的不了解甚至误解。v其其结结果果造造成成了了对对科科学学的的误误解解、对对科科学学发发现现和和科科学学发发展展的的模模式式、对对科科学学价价值值的的判判断断以以及及对对观观察察与与理理论论，确确证证与与归归纳纳关关系系的的认认识识等等方方面面的的缺缺失失，这这对对于于在在科科学学教教育育中中提提

11、高高学学生生的的科科学学素素养养是是极极为为不不利利的。的。v浙浙江江省省中中小小学学科科学学教教师师的的科科学学素素养养和和对对科科学学本本质质的的理理解解的的调调研研结结果果，也也充充分分证证明了上述这种令人担忧的状况。明了上述这种令人担忧的状况。v这这种种状状况况将将会会使使一一些些教教师师自自以以为为在在为为科科学学教教育育而而呕呕心心沥沥血血，但但却却宣宣扬扬了了非非科科学学甚甚至至伪伪科科学学，这这是是当当前前科科学学教教育育改改革革中中最大的困难和挑战之一。最大的困难和挑战之一。科学教育研究：科学教育研究：对对科科学学教教育育研研究究，大大多多用用了了可可加加控控制制的的情情境境

12、做做研研究究对对象象，将将研研究究对对象象切切割割成成局局部部的的还还原原简简化化方方法法，或或抽抽取取研研究究对对象象群群中中的的“典典型型”为为代代表表性性的的样样本本做做定定量量研研究究，然然后后，通通过过实实验验组组的的平平均均来来获获取取一一般般的的规规律律，以以此此结结论论决决定定未未来来的的行行动动。这这样样的的研研究究明明显显地地是是因因为为受受到到行行为为主主义义和和逻辑实证主义的影响而形成的。逻辑实证主义的影响而形成的。由由于于对对认认知知心心理理学学、学学科科哲哲学学等等研研究究的的最最新新理理论论不不能能及及时时把把握握并并运运用用于于科科学学教教育育的的研研究究之之中

13、中，同同时时对对国国外外基基于于这这些些最最新新理理论论而而发发展展起起来来的的科科学学教教育育研研究究成成果果也也没没有有及及时时介介绍绍，对对研研究究的的最最新新趋趋向向不不敏敏感感，没没有有及及时时跟跟进进，我我国国科科学学教教育育研研究究和和改改革革与与国国际际的的差差距距也也是是比比较较大大的的，科科学学教教育育在在我我国国整整个个教教育育研研究究和改革中也处于比较落后的地位。和改革中也处于比较落后的地位。当当然然原原因因是是多多方方面面的的也也是是很很复复杂杂的的，但但科科学学哲哲学学的的研研究究成成果果没没有有引引起起科科学学教教育育理理论论界界和和一一线线教教师师足足够够的重视

14、是其中的重要原因之一。的重视是其中的重要原因之一。2、现代的观点、现代的观点l一般认为，科学是反映客观事物本质和运动规一般认为，科学是反映客观事物本质和运动规律的知识体系，是科学知识、科学方法和科学律的知识体系，是科学知识、科学方法和科学精神三个方面组成的一个不可分割的有机整体。精神三个方面组成的一个不可分割的有机整体。尽管这些年来对科学本质的讨论非常多，但至尽管这些年来对科学本质的讨论非常多，但至今并未达成共识。事实上，对于科学本质的认今并未达成共识。事实上，对于科学本质的认识和科学本身一样，也是试探性的、动态的。识和科学本身一样，也是试探性的、动态的。v美国美国国家科学教育标准国家科学教育

15、标准提出，科学是格物提出，科学是格物致知的一种途径，其基本特点是：致知的一种途径，其基本特点是：v以实证为判断尺度以实证为判断尺度v以逻辑作论辩的武器以逻辑作论辩的武器v以怀疑作审视的出发点以怀疑作审视的出发点美国科学促进会美国科学促进会（1）科学所看到的世界）科学所看到的世界v世界是可以被认识的；世界是可以被认识的；v科学是一个产生知识的过程，这个过程依赖于对现科学是一个产生知识的过程，这个过程依赖于对现象的细致观察以及由此提出的理论，但科学知识不象的细致观察以及由此提出的理论，但科学知识不是绝对真理；是绝对真理；v科学观点的变化通常不是彻底抛弃，而是修正，科科学观点的变化通常不是彻底抛弃，

16、而是修正，科学知识是有生命力的并会越来越接近事实真相；学知识是有生命力的并会越来越接近事实真相；v科学并不能对所有问题提供完全的答案；科学并不能对所有问题提供完全的答案；（2）科学探究）科学探究科学重视证据；科学重视证据；科学揉合了逻辑与想象；科学揉合了逻辑与想象；科学进行解释并预测；科学进行解释并预测；科学尽量避免偏见；科学尽量避免偏见；科学拒绝专制；科学拒绝专制；（3）科学事业）科学事业l具有个人、社会和公共机构三个维度，科学是具有个人、社会和公共机构三个维度，科学是复杂的社会活动；复杂的社会活动；l科学具有不同的研究领域；科学具有不同的研究领域；l科学研究中具有普遍接受的道德原则；科学研

17、究中具有普遍接受的道德原则；l科学家既作为专家也作为公民参与公共事务。科学家既作为专家也作为公民参与公共事务。MaComas（1998）归纳了归纳了8个国家的科学教育标准中，对科个国家的科学教育标准中，对科学本质的阐述一致性的部分：学本质的阐述一致性的部分：科学知识是可信的，同时又是试探性的。科学知识非常依科学知识是可信的，同时又是试探性的。科学知识非常依赖于观察、实验证据、理性的辩论和质疑。应清楚地、赖于观察、实验证据、理性的辩论和质疑。应清楚地、开放地报告新知识。开放地报告新知识。科学试图解释自然现象，不存在一种做科学的唯一方法。科学试图解释自然现象，不存在一种做科学的唯一方法。定律和理论

18、在科学中具有不同的角色。定律和理论在科学中具有不同的角色。所有文化背景的人都对科学有贡献，科学家是创造性的人，所有文化背景的人都对科学有贡献，科学家是创造性的人，科学家需要精确的记录保存、同事评议。科学家需要精确的记录保存、同事评议。观察建立在理论的基础上，科学结果是可重复观察建立在理论的基础上，科学结果是可重复的。的。科学的历史既是进化的，又具有革命性。科学科学的历史既是进化的，又具有革命性。科学是社会和文化传统的一部分。是社会和文化传统的一部分。科学和技术相互作用，科学观点受社会和历史科学和技术相互作用，科学观点受社会和历史背景影响。背景影响。lLederman等认为，科学本质的等认为，科

19、学本质的7个方面代表了当代的科学本个方面代表了当代的科学本质观：质观：当发现新的证据和对已有事实有新的解释时，科学知识将会当发现新的证据和对已有事实有新的解释时，科学知识将会改变；改变；科学知识最终是建立在经验证据基础之上，那就是对自然世科学知识最终是建立在经验证据基础之上，那就是对自然世界的观察；界的观察；人类的想象和创造性参与了科学知识发展的所有阶段，包括人类的想象和创造性参与了科学知识发展的所有阶段，包括假设的提出、实验的设计和数据的解释；假设的提出、实验的设计和数据的解释；科学观察受到个体科学价值观和先前知识等主观性的影响；科学观察受到个体科学价值观和先前知识等主观性的影响；科学受到文

20、化和社会价值观念的影响；科学受到文化和社会价值观念的影响；科学知识是建立在观察和推论基础之上。观察是通过人的感科学知识是建立在观察和推论基础之上。观察是通过人的感官或这些感官的扩展收集的，推论是对这些观察的解释；官或这些感官的扩展收集的，推论是对这些观察的解释；科学定律和理论是不同的科学知识。科学定律和理论是不同的科学知识。3 3、后现代的观点（补充）、后现代的观点（补充）否否定定科科学学即即是是真真理理的的科科学学本本质质观观，认认为为科科学学是是人人与与自自然然进进行行交交流流、不不断断理理解解自自然然和和自自身身的的一一种种交交往活动。往活动。科科学学的的发发展展并并非非简简单单的的“线

21、线性性积积累累”式式，而而是是一一个曲折的、非线性过程。个曲折的、非线性过程。科科学学发发展展往往往往表表现现为为科科学学范范式式的的彻彻底底更更迭迭，其其中中科科学学共共同同体体的的个个人人兴兴趣趣、社社会会的的价价值值取取向向、权权威威的的影影响响和和习习惯惯信信念念等等等等科科学学活活动动之之外外的的因因素素会会起起到重要作用。到重要作用。科学不是独白，而是人与自然、人与人的对话。科学不是独白，而是人与自然、人与人的对话。在对话过程中学会科学共同体的共有的范式和在对话过程中学会科学共同体的共有的范式和共同的科学话语，而不是将其转译为自己的语共同的科学话语，而不是将其转译为自己的语言。言。

22、科学的发展也正是建立在理解与对话的基础之科学的发展也正是建立在理解与对话的基础之上。不同科学共同体之间的范式是不可通约的，上。不同科学共同体之间的范式是不可通约的，恰恰是通过对话才能使不同的科学共同体达成恰恰是通过对话才能使不同的科学共同体达成共识。共识。科学的存在形态已不再是印刷在典籍上的定理、科学的存在形态已不再是印刷在典籍上的定理、定律、公式和理论，也不是各种科学方法的汇定律、公式和理论，也不是各种科学方法的汇集，而是人类与自然不断交往的实践活动。集，而是人类与自然不断交往的实践活动。后现代主义反对科学知识的客观性，主张科学后现代主义反对科学知识的客观性，主张科学知识的暂时性、主观性、建

23、构性。正如波普尔知识的暂时性、主观性、建构性。正如波普尔指出的，由于人们根本就不可能获得完全证实指出的，由于人们根本就不可能获得完全证实或证明的知识，所有的知识都是一种或证明的知识，所有的知识都是一种“暂时的暂时的”理论，都是对现有问题的猜测性解释。理论，都是对现有问题的猜测性解释。知知识识是是相相对对的的。知知识识不不是是对对现现实实的的纯纯粹粹客客观观的的反反映映，不不是是对对现现实实绝绝对对正正确确的的表表征征，它它只只不不过过是是人人们们对对客客观观世世界界的的一一种种解解释释、假假说说或或假假设设，它它不不是是问问题题的的最最终终答答案案，它它必必将将随随着着人人们们认认识识程程度度

24、的的深深化化而而不不断断地地变变革革、升升华华和和改改造造，并并随随之出现新的解释和假设。之出现新的解释和假设。反反对对一一元元论论的的方方法法论论，提提倡倡多多元元与与宽宽容容的的方方法法论。论。肯定错误的认识在通向真理途径中的必然性和积肯定错误的认识在通向真理途径中的必然性和积极作用，否定把科学简单地等同于真理的观点。极作用，否定把科学简单地等同于真理的观点。强调主体在科学认识中的作用，认为科学知识也强调主体在科学认识中的作用，认为科学知识也是主体和客体的统一，而非纯粹的客观。是主体和客体的统一，而非纯粹的客观。强调科学的革命，力图把逐渐的进化与突然的革强调科学的革命，力图把逐渐的进化与突

25、然的革命结合起来命结合起来。强调科学的两面性，在承认科学给人类带来福音强调科学的两面性，在承认科学给人类带来福音的同时，也正视科学已经或可能造成的损害等等的同时，也正视科学已经或可能造成的损害等等。启示启示现代科学观启示我们，必须重新审视传统科学教育的价值定现代科学观启示我们，必须重新审视传统科学教育的价值定位和方法取向。在科学主义科学观的影响下，传统的科学教位和方法取向。在科学主义科学观的影响下，传统的科学教育把中小学科学教育目标定位于单一的认知领域，忽视了科育把中小学科学教育目标定位于单一的认知领域，忽视了科学精神、科学方法和科学能力，忽视了学生实践能力和创新学精神、科学方法和科学能力，忽

26、视了学生实践能力和创新能力的培养，忽视了学生发散性思维、批判性思维、创造性能力的培养，忽视了学生发散性思维、批判性思维、创造性思维的培养。思维的培养。根据现代科学观，科学教育不是简单的科学知识的介绍和记根据现代科学观，科学教育不是简单的科学知识的介绍和记忆，而是在不断发展、生成和调整的活动中培养学生合理的忆，而是在不断发展、生成和调整的活动中培养学生合理的怀疑、批判意识和求异精神的过程。这一过程取决于个人特怀疑、批判意识和求异精神的过程。这一过程取决于个人特定的知识经验背景与丰富学习环境因素的相互作用。定的知识经验背景与丰富学习环境因素的相互作用。科学教育不仅需要有各种真实的现实环境，还科学教

27、育不仅需要有各种真实的现实环境，还要有特定的历史文化环境。科学史作为科学文要有特定的历史文化环境。科学史作为科学文化资源，一旦与科学教学相结合，就能为学生化资源，一旦与科学教学相结合，就能为学生提供生动详实的历史文化背景，通过与这种环提供生动详实的历史文化背景，通过与这种环境与背景的相互作用，就能有效地促进学生知境与背景的相互作用，就能有效地促进学生知识的建构，提高学生的科学文化素养，发展学识的建构，提高学生的科学文化素养，发展学生的创新能力。生的创新能力。后后现现代代科科学学观观认认为为，没没有有绝绝对对真真理理，没没有有普普适适的的规规律律，教教学学过过程程绝绝非非知知识识的的传传递递和和

28、接接受受，教教学过程实际上是一种对话过程。学过程实际上是一种对话过程。科科学学知知识识的的建建构构必必须须建建立立在在学学生生原原有有知知识识经经验验基基础础上上，必必须须通通过过与与学学习习环环境境的的相相互互作作用用（即即对话），从而建构新的认知结构。对话），从而建构新的认知结构。科科学学教教育育的的实实质质在在于于创创设设一一定定的的情情境境，引引导导学学生在与情境的对话中完成科学知识的建构。生在与情境的对话中完成科学知识的建构。二、科学教育应努力体现科学本质二、科学教育应努力体现科学本质l国际上对于科学教育过程中帮助学生理解科学本质的国际上对于科学教育过程中帮助学生理解科学本质的要求，

29、近年来广受关注。美国要求，近年来广受关注。美国国家科学教育标准国家科学教育标准中三个年龄段的科学内容标准部分，都有科学的历史中三个年龄段的科学内容标准部分，都有科学的历史和本质的内容。和本质的内容。l近年来，国内对中学科学课程应该近年来，国内对中学科学课程应该“提高学生的科学提高学生的科学素养素养”的认识正在被广泛接受，科学课程标准也把的认识正在被广泛接受，科学课程标准也把“全面提高每一个学生的科学素养全面提高每一个学生的科学素养”作为其核心理念，作为其核心理念，并在科学素养的阐述中明确提出了要并在科学素养的阐述中明确提出了要“体现科学本质体现科学本质”。l那么，在科学教育中应怎样体现科学的本

30、质特征呢？那么，在科学教育中应怎样体现科学的本质特征呢？l由于对科学的定义至今未达成共识，故由于对科学的定义至今未达成共识，故常常使一线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，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。的过程中，去体现科学的本质，把握科学课的特征。l自然

31、科学的四个维度是：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。学要与技术和社会相互作用。l当然，自然科学还会有其他的维度，但有了这四个主要维度，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。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、科学是一系列的思维方式思维思维是人脑的机能和对客观

32、存在的反映，是人脑接受、加工、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。存储和输出信息以指导人的行为的活动过程。思维方式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。合形式。科学思维方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、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

33、的总和，是一种相对稳定的、惯性的认识规范。程序的总和，是一种相对稳定的、惯性的认识规范。l科学思维是科学智力活动的核心。科学智力活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、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，思维处于核心地想象等因素。在这些因素中，思维处于核心地位。位。l学习和进行科学研究均离不开思维，不论是科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

34、立，还是应用科学理论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。解决实际问题，都离不开思维。l科学思维的一般过程。由于自然科学的研究对象是极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，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。问题、搜寻事实、捕获信息、立论解释的程序。l科学家对自然界具有强烈的好奇心和求知欲。他们所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

35、励着他们不断提出问具有的态度、信念和价值观，激励着他们不断提出问题、解决问题。题、解决问题。l科学工作中许多新的想法、新的观点、新的解释，都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。是人大脑的思维活动。l现在人们已经知道，人的大脑可以分为左右两个半球。左现在人们已经知道，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、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、图球，具有形象思维功

36、能，主要负责韵律、节奏、音乐、图画、想象、幻想等。画、想象、幻想等。l右脑思维常以灵感、直觉、顿悟的方式出现。右脑在创造右脑思维常以灵感、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。活动过程中起着突破性的认识作用。l现代脑科学研究还发现，人的显意识功能主要集中在左半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、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。超负荷状态。左右脑功能差异示意图左右脑功能差异示

37、意图 波为主波为主兴趣兴奋兴趣兴奋验证检验验证检验左脑思考左脑思考波为主波为主酝酿深思酝酿深思右脑沉思右脑沉思波为主波为主领悟顿悟领悟顿悟右脑潜意识右脑潜意识波为主波为主睡眠做梦睡眠做梦右脑活动右脑活动发现与创新的用脑过程示意图发现与创新的用脑过程示意图 l如何开发右脑是近年来比较关注的问题。这对我们科学如何开发右脑是近年来比较关注的问题。这对我们科学地建构现代教育的价值观念，改变过度重视语言和逻辑地建构现代教育的价值观念，改变过度重视语言和逻辑思维，忽视情感教育和直觉思维的教育体系，有着重大思维，忽视情感教育和直觉思维的教育体系，有着重大的现实意义。的现实意义。l传统教育过分强调给学生传授知

38、识，把学生的大脑看作传统教育过分强调给学生传授知识，把学生的大脑看作是贮存知识的容器。这样，有意无意地强化了左脑逻辑是贮存知识的容器。这样，有意无意地强化了左脑逻辑推理、语言表达、记忆学习等功能的开发。推理、语言表达、记忆学习等功能的开发。l可以说我们对左脑的开发是取得巨大成绩的，但它的缺可以说我们对左脑的开发是取得巨大成绩的，但它的缺陷也是显而易见的。学生只是按单一的思维模式学习，陷也是显而易见的。学生只是按单一的思维模式学习，学生的想象能力、直觉思维能力、创造思维能力等得不学生的想象能力、直觉思维能力、创造思维能力等得不到重视和培养，结果是压抑了学生的创造性思维，埋没到重视和培养，结果是压

39、抑了学生的创造性思维，埋没了他们的创新精神。了他们的创新精神。l忽视右脑训练的传统教育模式，已经大大落后于忽视右脑训练的传统教育模式，已经大大落后于时代的发展。在计算机已经走进千家万户的今天时代的发展。在计算机已经走进千家万户的今天，左脑的语言表达、逻辑判断、记忆等功能很容，左脑的语言表达、逻辑判断、记忆等功能很容易被计算机所替代，而计算机不能替代的灵感、易被计算机所替代，而计算机不能替代的灵感、直觉、顿悟等，对我们来讲还显得十分荒疏。直觉、顿悟等，对我们来讲还显得十分荒疏。l如果我们的教育方式不发生转变，在创造性人才如果我们的教育方式不发生转变，在创造性人才培养上，很可能会造成培养上，很可能

40、会造成“竹篮打水一场空竹篮打水一场空”的局的局面，这是大家不愿意看到的结果。面，这是大家不愿意看到的结果。科学思维就是一种实证的思维方式，一种建立在事实和逻辑基科学思维就是一种实证的思维方式，一种建立在事实和逻辑基础上的理性思考。具体包括以下内涵：础上的理性思考。具体包括以下内涵：l相信客观知识的存在，并愿意通过自己的探究活动去认相信客观知识的存在，并愿意通过自己的探究活动去认识客观的世界。识客观的世界。l对于未知的事物会做出猜想，并知道主观的猜想是需要对于未知的事物会做出猜想，并知道主观的猜想是需要客观事实来证明的。客观事实来证明的。l相信事实，只有在全面地考察事实之后才会做出结论。相信事实

41、，只有在全面地考察事实之后才会做出结论。l通过对事实进行合乎逻辑的推理而得出结论，并知道任通过对事实进行合乎逻辑的推理而得出结论，并知道任何结论都是暂时性的，它需要更多的事实来证明，结论也何结论都是暂时性的，它需要更多的事实来证明，结论也可能被新的事实所推翻。可能被新的事实所推翻。l利用首因近因效应，做好课堂教学工作利用首因近因效应，做好课堂教学工作。下图显示。下图显示了在了在40分钟的学习情境中，首因近因效应是如何影分钟的学习情境中，首因近因效应是如何影响保持的（响保持的（Sousa，2001）。v英国有个中学利用神经科学研究成果搞改革：一堂英国有个中学利用神经科学研究成果搞改革：一堂课课5

42、分钟分钟 允许允许孩子们赖床（都市快报孩子们赖床（都市快报 07.7.22）v一堂课只一堂课只上上5分钟，听说过吗？这是英国中学准备推行的，分钟，听说过吗？这是英国中学准备推行的，支持者支持者说这是利用了神经科学研究的进展说这是利用了神经科学研究的进展，为什么一堂课非要，为什么一堂课非要45分钟？分钟？他们还说，让十几岁的孩子起那么早上学是不科学的，不如让他他们还说，让十几岁的孩子起那么早上学是不科学的，不如让他们们“赖床赖床”，推迟上课时间。他们这么做，真是有道理的吗？，推迟上课时间。他们这么做，真是有道理的吗？v此提议一出，即遭到质疑：这样短的时间，孩子们能学到什么？此提议一出，即遭到质疑

43、：这样短的时间，孩子们能学到什么？但是，负责英国中小学教学大纲的制订与教育质量认证管理的机但是，负责英国中小学教学大纲的制订与教育质量认证管理的机构构英国课程与资格署坚持认为，这种英国课程与资格署坚持认为，这种新的上课方式，有助于新的上课方式，有助于老师自由发挥，以便找到最适合学生的教学方式。老师自由发挥，以便找到最适合学生的教学方式。v英国课程与资格署的发言人说，对老师们来说，英国课程与资格署的发言人说，对老师们来说，关注点不在关注点不在5分钟，分钟，而在于新的教育理念而在于新的教育理念“少食多餐少食多餐”。l45分钟里有很多浪费分钟里有很多浪费l在神经科学里有很多突破性的进展，这些研究结果

44、对于在神经科学里有很多突破性的进展，这些研究结果对于教育方式有很多借鉴的价值，但是，教育界对这些视若教育方式有很多借鉴的价值，但是，教育界对这些视若无睹。无睹。l美国神经科学家道格拉斯美国神经科学家道格拉斯菲尔德的工作很有启发意义，菲尔德的工作很有启发意义，他的研究表明，不断重复确实可以加深记忆，但更关键他的研究表明，不断重复确实可以加深记忆，但更关键的是，不间断、无休止地重复，对于记忆没有什么好处，的是，不间断、无休止地重复，对于记忆没有什么好处，如果重复的过程中有适当的时间间隔，效果就好得多。如果重复的过程中有适当的时间间隔，效果就好得多。l在蒙克希顿社区中学，为准备全英普通中学教育文凭考

45、在蒙克希顿社区中学，为准备全英普通中学教育文凭考试，学校特意为参加补考的学生开了新形式的小灶：讲试，学校特意为参加补考的学生开了新形式的小灶：讲解做成解做成8分钟长的幻灯片，会重复播放分钟长的幻灯片，会重复播放3遍，但每次播放遍，但每次播放中间穿插中间穿插10分钟休息时间，学生们可以玩游戏、哼歌。分钟休息时间，学生们可以玩游戏、哼歌。l“身为一个老师，我其实不是很愿意承认这种惊人的效果，因为在过去身为一个老师，我其实不是很愿意承认这种惊人的效果，因为在过去30年里，我都在重复那种古老而无效的复习方法。这次的成功让我反思。年里，我都在重复那种古老而无效的复习方法。这次的成功让我反思。”凯莱说，凯

46、莱说，“通常，我们把孩子们关进教室，无休止地灌输，看起来一通常，我们把孩子们关进教室，无休止地灌输，看起来一分钟都没浪费。其实呢，因为记忆的效果并不好，即使他们在学习，那分钟都没浪费。其实呢，因为记忆的效果并不好，即使他们在学习，那也是一种浪费。但如果给他们时间做点儿别的事情，学习的效果将完全也是一种浪费。但如果给他们时间做点儿别的事情，学习的效果将完全不一样。不一样。”l让孩子早起是没用的让孩子早起是没用的l除了除了“学习模式学习模式”，蒙克希顿社区中学还注意到了孩子们的，蒙克希顿社区中学还注意到了孩子们的“睡睡觉模式觉模式”。l凯莱对英国牛津大学神经学家拉塞尔凯莱对英国牛津大学神经学家拉塞

47、尔福斯特的研究结果印象深福斯特的研究结果印象深刻：十几岁的孩子往往赖床，对他们来说，早睡早起极其艰难，刻：十几岁的孩子往往赖床，对他们来说，早睡早起极其艰难，这并不是因为他们这并不是因为他们“懒懒”，而是他们的，而是他们的“天性天性”使然。让小孩子使然。让小孩子天刚亮就爬起来，坐在教室里，这不仅是天刚亮就爬起来，坐在教室里，这不仅是“残忍残忍”的，还是的，还是“没没用用”的，因为那个时候他们通常正在半睡半醒中。的，因为那个时候他们通常正在半睡半醒中。司马光砸缸？罗密欧与朱丽叶手表卡西莫夫2、科学是一套研究的方法、科学是一套研究的方法l科学家要研究自然界目的是要找出自然界的规律，但这些规科学家要

48、研究自然界目的是要找出自然界的规律，但这些规律需要通过观察、实验和科学家的分析推理才能解释或发现。律需要通过观察、实验和科学家的分析推理才能解释或发现。科学家获取知识的过程，人们叫做科学过程（技能）。科学家获取知识的过程，人们叫做科学过程（技能）。l在科学教育中，帮助学生理解科学过程比获得一些特定的知在科学教育中，帮助学生理解科学过程比获得一些特定的知识更重要。识更重要。l在科学研究中，经常使用的过程（技能）方法有：观察、分在科学研究中，经常使用的过程（技能）方法有：观察、分类、解释、假设、预测、测量、变量控制、实验、数据处理类、解释、假设、预测、测量、变量控制、实验、数据处理与分析及得出结论

49、等。其中，有三个环节是十分重要的，这与分析及得出结论等。其中，有三个环节是十分重要的，这就是假设、观察和实验，它们在科学探究中起着核心的作用。就是假设、观察和实验，它们在科学探究中起着核心的作用。3、科学是一个知识体、科学是一个知识体l科学是一个庞大的知识体，这是学生和科学教师最容易接受科学是一个庞大的知识体，这是学生和科学教师最容易接受和理解的科学维度。人们很容易感受到，几百年来科学研究和理解的科学维度。人们很容易感受到，几百年来科学研究的成果已经汇集成了一个巨大的知识体。的成果已经汇集成了一个巨大的知识体。l科学的知识体由事实、概念、原理、定律、理论及模型等不科学的知识体由事实、概念、原理

50、、定律、理论及模型等不同形式的知识构成，不同的知识在科学的发展中起着不同的同形式的知识构成，不同的知识在科学的发展中起着不同的作用。作用。l科学这个知识体正在迅速地、爆炸式地增长。据统计，每人科学这个知识体正在迅速地、爆炸式地增长。据统计，每人必须以每小时必须以每小时400万字的速度阅读才能跟上科学的步伐。万字的速度阅读才能跟上科学的步伐。l科学知识是科学探究的结果，是科学静态的维度。科学知识科学知识是科学探究的结果，是科学静态的维度。科学知识体的猛增，是因为科学还有动态的维度，即科学探究的过程。体的猛增，是因为科学还有动态的维度，即科学探究的过程。离开了科学动态的维度，科学就不会再发展。离开