生命科學導論

生命科學導論第一頁，共八十八頁，2022年，8月28日緒論一、生物的基本特征生命科學是研究生命現(xiàn)象及其規(guī)律的科學。（一）化學成分的統(tǒng)一性（二）嚴整有序的結構和功能（三）新陳代謝（四）應激性和適應性（五）調節(jié)和穩(wěn)態(tài)（六）生長、發(fā)育和生殖（七）遺傳、變異和進化第二頁，共八十八頁，2022年，8月28日緒論二、研究生命科學的基本方法（一）觀察；（二）實驗——假說；（三）模型實驗三、生命科學的形成、發(fā)展與展望（一）準備與奠基時期；（二）形成與發(fā)展；（三）現(xiàn)代生命科學的建立與發(fā)展；（四）生命科學的展望四、生命科學與現(xiàn)代社會生活（一）與農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展（二）與人類的保健（三）與生物工程產業(yè)第三頁，共八十八頁，2022年，8月28日緒論（四）與能源緊缺（五）與維持生物圈的穩(wěn)態(tài)（六）與倫理道德（七）生命科學素養(yǎng)的培養(yǎng)第四頁，共八十八頁，2022年，8月28日第一篇生物體的結構層次第一章生物體的結構基礎第一節(jié)生物體內的元素一、組成生物體的元素二、碳元素對生命的意義第二節(jié)生物體內的化合物一、生物體內的無機物二、生物體內的有機物第五頁，共八十八頁，2022年，8月28日第一章第一節(jié)生物體內的元素一、組成生物體的元素：25種生物體所必需大量元素、微量元素二、碳元素對生命的意義從某種意義上講，地球上碳元素的存在為生命的出現(xiàn)提供了可能。第六頁，共八十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)生物體內的化合物包括無機物和有機物一、生物體內的無機物（一）水1.生物體內含量最多的物質是水。2.以自由水和結合水兩種形態(tài)存在。3.水是有極性的，水分子的一端略帶負電，而另一端略帶正電。4.極性可以使水分子間相互作用，形成一種較弱的鍵——氫鍵。5.氫鍵的存在還能減緩水溫的變化。（二）無機鹽1.無機鹽主要存在于細胞中，但含量很少，大多數(shù)以離子形式存在。2.具有十分重要的生理功能。（1）維持細胞膜兩側的滲透壓。（2）維持生物體內的酸堿平衡。（3）維持神經細胞的興奮性。第七頁，共八十八頁，2022年，8月28日二、生物體內的有機物（一）糖類——生命活動的主要能源物質糖類在生物體內廣泛存在，尤其是植物體。糖類由C、H、O3種元素組成。糖類是生物體的主要供能物質。葡萄糖氧化分解時所釋放的能量，是生物體進行生命活動所需能量的重要來源。糖類還是生物體合成蛋白質、脂肪等的基本原料。生物體內的糖類可以分為單糖、雙糖和多糖。1.單糖：是不能水解成更小糖類分子的物質。（1）單糖可分為丙糖、丁糖、戊糖和己糖。（2）核糖、脫氧核糖和木糖等是重要的戊糖，即五碳糖。核糖和脫氧核糖是核酸的組成成分，木糖是樹膠、半纖維素等的組成成分。（3）己糖即六碳糖。葡萄糖是生物界中最重要的六碳糖。血糖就是指人體血液中的葡萄糖。果糖主要存在于果實和蜂蜜中，是甜度最高的一種糖。半乳糖是乳糖的分解產物，吸收后在人體內可轉化為葡萄糖。第八頁，共八十八頁，2022年，8月28日二、生物體內的有機物2.雙糖：是由兩分子單糖脫去一分子水后縮合而成的。（1）白糖就是一種雙糖——蔗糖。蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖縮合而成。（2）麥芽糖和乳糖也是常見的雙糖。麥芽糖由兩分子葡萄糖縮合而成。乳糖由一分子葡萄糖和一分子半乳糖縮合而成。3.多糖：由數(shù)百至數(shù)千個單糖分子脫水縮合而成。（1）常見的有淀粉、糖原和纖維素等。（2）淀粉由許多個葡萄糖分子脫水縮合而成，可分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉溶于熱水，遇碘變?yōu)樯钏{色；支鏈淀粉不溶于水，遇碘變?yōu)樽霞t色。在有關酶的催化作用下，淀粉最終可以水解成葡萄糖。（3）糖原是動物細胞中貯存的一種多糖，又稱為動物淀粉。當動物體內的血糖水平下降時，糖原可以迅速水解成葡萄糖并進入血液中。糖原在水中的溶解度大于淀粉，遇碘變?yōu)榧t褐色。（4）纖維素是由許多個葡萄糖分子脫水縮合而成的不分支長鏈。消化分解纖維素需要纖維素酶的參與。草食動物的腸道中存在能夠分泌纖維素酶的微生物，所以草食動物可以消化、利用纖維素。人的消化道中不存在這類微生物，所以人不能消化、利用纖維素。第九頁，共八十八頁，2022年，8月28日（二）蛋白質——生命活動的體現(xiàn)者蛋白質是細胞的重要組成成分，占細胞干重的50%左右。生物體的每一項生命活動都有蛋白質的參與。蛋白質的種類很多，可分為結構蛋白、收縮蛋白、貯藏蛋白、防御蛋白、轉運蛋白和信號蛋白等。1.蛋白質的組成和結構特點：組成元素C、H、O、N、S、P等，屬于生物大分子。（1）氨基酸：是組成蛋白質的結構單位。組成蛋白質的氨基酸有20種。每一個氨基酸分子至少有一個羧基和一個氨基，并且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。氨基酸分為必需氨基酸和非必需氨基酸兩類。8種人體必需氨基酸：苯丙氨酸、甲硫氨酸（蛋氨酸）、亮氨酸、異亮氨酸，蘇氨酸、纈氨酸、色氨酸、賴氨酸。氨基酸進一步分解成尿素、二氧化碳和水。第十頁，共八十八頁，2022年，8月28日（2）肽和肽鏈：細胞內的氨基酸也是通過脫水縮合而連接起來的。一個氨基酸分子中的α羧基與另一個氨基酸分子中的α氨基脫水縮合，形成的共價鍵稱為肽鍵，形成的化合物稱為二肽。不同數(shù)目的氨基酸以肽鍵順序相連，就形成了多肽。（3）蛋白質的空間結構：一級結構（指多肽鏈中的氨基酸序列）、二級結構（一級結構中的肽鏈經過卷曲和折疊）、三級結構（在二級結構的基礎上進一步折疊、盤繞，形成了三維的空間形態(tài)）、四級結構（含有兩條或兩條以上的多肽鏈，這些多肽鏈相互作用便形成了蛋白質的四級結構）（4）蛋白質工程：是以蛋白質的結構與生理功能的關系為基礎，利用基因工程的手段，定向改造天然蛋白質，甚至制造出新的蛋白質，以滿足人類生產與生活需要的一門現(xiàn)代生物技術。2.酶——一類具有生物催化作用的蛋白質酶是由活細胞產生的一類具有催化能力的特殊的蛋白質。酶具有高效性、專一性以及所需要的催化條件比較溫和，只需常溫、常壓和接近中性的PH。第十一頁，共八十八頁，2022年，8月28日（三）核酸——生命活動的指導者核酸是遺傳信息的攜帶者。它包括脫氧核糖核酸（DHA）和核糖核酸（RNA）兩大類。結構單位是核苷酸。1.核苷酸：一分子戊糖、一分子磷酸和一分子堿基組成。堿基分為兩類：一類是嘌呤，為雙環(huán)分子，通常包括腺嘌呤（A）和鳥嘌呤（G）;另一類是嘧啶，為單環(huán)分子，通常包括胞嘧啶（C），尿嘧啶（U）和胸腺嘧啶（T）。組成核苷酸的戊糖有兩種：核糖和脫氧核糖。核糖或脫氧核糖通過糖苷鍵與堿基結合，形成核苷；核苷通過磷酸酯鍵與磷酸結合，就形成核苷酸。2.具有特殊生物學功能的核苷酸細胞中能量貨幣——三磷酸腺苷（ATP）ATP的結構簡式為A-P~P~P。其中A代表腺苷，P代表磷酸基團，~代表高能磷酸鍵。ATP的大量化學能就貯存在高能磷酸鍵中。ATP的化學性質不穩(wěn)定，在一定條件下很容易水解，也很容易重新形成。第十二頁，共八十八頁，2022年，8月28日3.核酸的結構和功能核酸是由許多個核苷酸脫水縮合而成的。遺傳信息就包含在這些核苷酸的序列中。（1）DNA的雙螺旋結構和功能：DNA分子含有兩條脫氧核苷酸長鏈，通過堿基互補配對原則形成雙螺旋結構，即A——T，C——G。（2）RNA的結構和功能：通常只有一條多核苷酸鏈。細胞內的RNA分子主要有3種類型：rRNA（核糖體RNA）、mRNA（信使RNA）和tRNA（轉運RNA）。這三類RNA相互配合，將DNA中上的遺傳信息表達到蛋白質分子中。第十三頁，共八十八頁，2022年，8月28日（四）脂質脂質主要由C、H、O3種元素組成。脂質分子多種多樣，結構差異大，但它們有一個共同特征：不溶于水，易溶于乙醚、丙酮和苯等有機溶劑。脂質不是生物大分子。1.油和脂：如花生油，常溫下呈液體狀，稱為油；豬油、牛油等在常溫下呈固體狀，稱為脂。油和脂的分子結構相似，稱為甘油三酯或脂肪。由于油和脂肪=不呈酸性，故又稱中性脂肪。油脂中所含的脂肪酸可以分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸兩類。一般來說，脂類分子中的飽和脂肪酸含量多，如牛油含60~70%的不飽和脂肪酸，而油類分子大多數(shù)是不飽和脂肪酸。含飽和脂肪酸多的食品容易引起動脈粥樣硬化，進而引發(fā)心腦血管疾病，因此應少食動物脂肪。第十四頁，共八十八頁，2022年，8月28日亞油酸和亞麻酸，哺乳動物（包括人）不能自行合成，必須從外界攝入，稱為必需氨基酸2.蠟3.磷脂：磷脂又稱磷酸甘油酯。在磷脂分子中，磷酸基團是極性的，即水溶性的；兩個脂肪酸長鏈是非極性的，即脂溶性的。因此，磷酸分子的特征可以概括為：有一個“極性的頭”，兩個“非極性的尾”。在細胞膜中，磷脂分子也是親水的頭部位于外表，而疏水的尾部藏在里面，形成磷脂雙分子層。4.類固醇和萜類類固醇又稱甾醇，它們以游離的形式或與脂肪酸結合成酯的形式存在于生物體內，最常見的是膽固醇。許多動物性食品（如肝臟、蛋黃等）的膽固醇含量較高。當人體血液中的類固醇含量較高時，容易引發(fā)動脈粥樣硬化。第十五頁，共八十八頁，2022年，8月28日性激素、維生素D腎上腺皮質激素等都屬于類固醇?？寡讋?、促蛋白合成類固醇、口服避孕藥等是人工合成的類固醇。萜類的結構與類固醇相似，但不含脂肪酸。生物體內有不少具有生物活性的萜類，如葉綠醇、胡蘿卜素等。萜類大多數(shù)存在于植物精油和樹脂中，如檸檬香素、薄荷油和樟腦等，具有特殊的氣味。天然橡膠也屬于萜類化合物。（五）維生素維生素是一類天然的有機化合物，人體不能合成或合成的量不能滿足需要，所以必須從食物中獲取?，F(xiàn)在已知的維生素有20余種?？煞譃橹苄跃S生素和水溶性維生素兩種。前者包括維生素A、D、E和K等，后者包括維生素B1、B2、B6、B12和維生素C等。其主要功能是對物質代謝起重要的調節(jié)作用。第十六頁，共八十八頁，2022年，8月28日預防維生素缺乏，除了要保持膳食平衡、食物的加工和烹調合理外，還要根據(jù)人體的生理、病理情況及時調整維生素的攝入量，并及時治療影響維生素吸收和排出的疾病等。綜上所述，組成細胞的化學元素，構成了不同的化合物——水、無機鹽、糖類、蛋白質、核酸、脂質和維生素等。這些化合物具有重要的生理功能。但是，每一種化合物都不能單獨完成某一項生命活動，即便是多糖、核酸和蛋白質等生物大分子。生物體內的這些大分子物質獨立存在時都是沒有生命的，它們只有按照一定的方式有序地組織起來，才能表現(xiàn)出各種生命現(xiàn)象。細胞就是生物體的最基本的結構形式。第十七頁，共八十八頁，2022年，8月28日三、科學素養(yǎng)內涵的本土化詮釋（4）區(qū)分封建的人文主義與新人文主義。新人文主義即提倡那些與科學精神相容的人文精神，如客觀、創(chuàng)新、合作、進取、質疑、誠信、規(guī)則意識。2.情意方面的目標（1）注種意志自主性的培養(yǎng)。要處理好獨立人格和集體主義的關系。（2）鼓勵創(chuàng)新精神和質疑態(tài)度。（3）處理好寬容精神與競爭意識的關系。（4）注意科學理性的情感特征與浪漫主義的情感特征的區(qū)別。作業(yè)：閱讀“理解*反思*探索”第十八頁，共八十八頁，2022年，8月28日第二章科學教育的歷史回顧*近代科學與科學教育的誕生*20世紀國際小學科學教育的發(fā)展*探尋我國小學科學教育的定位第十九頁，共八十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)近代科學與科學教育的誕生什么知識最有價值？——斯賓塞19世紀被譽為“自然科學大發(fā)現(xiàn)”的時代學校中的科學教育都只有100多年的歷史一、近代以前的科學與科學教育（自然形態(tài)的教育、學校科學教育）：1.科學和哲學在近代以前是難以分開的。例如，古希臘的自然哲學；泰勒斯預測了日食發(fā)生；柏拉圖-禁止經驗的自然科學進入學校課程；亞里士多德著有《物理學》-視為普通人謀生需要的“有用學科”。2.古羅馬：學習自然科學是為了給演說雄辯提供論據(jù)和素材（科學作為調味品）第二十頁，共八十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)近代科學與科學教育的誕生3.中世紀：科學全面走向衰弱4.15、16世紀開始的文藝復興運動，將科學從神學中解放了出來。（哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸、哥白尼創(chuàng)立了“日心說”、哈維提出血液循環(huán)理論、伽利略建立了自由落體定律-宣告了實驗物理學的到來）文藝復興奏響了近代科學和科學教育誕生的序曲。斯賓塞的“什么知識最有價值？”拉開了近代科學教育的序幕。二、近代科學與科學教育的誕生第二十一頁，共八十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)近代科學與科學教育的誕生1.16、17世紀：近代科學從哲學的母體中分離出來，走上了獨立發(fā)展的道路。18世紀中葉，英國-工業(yè)革命-科學成為生產發(fā)展的開路先鋒。（蒸汽機時代）近代西方科學教育是工業(yè)革命的產物。19世紀自然科學重大發(fā)現(xiàn)及其在能源、交通、運輸工業(yè)上的應用，標志著一個真正科學時代的到來，同時也呼喚著一個科學教育的新時代的到來。從19世紀末到20世紀初，科學教育開始被納入西方國家的義務教育體系中，科學課程成為初等教育體系中最年輕的一門課。第二十二頁，共八十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)20世紀國際小學科學教育的發(fā)展一、20世紀初期國際小學科學教育的發(fā)展:19世紀末興起“自然研究”；20世紀20年代以后進步主義開始占據(jù)教育舞臺。杜威——科學教育謀求科學化道路的發(fā)展方向。他主張“做中學”。他設計了一套教學程序：提出問題-構成假設-指導實驗-驗證假設-自行發(fā)現(xiàn)知識。二、20世紀60年代國際小學科學教育的發(fā)展：1957年蘇聯(lián)成功發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星給美國很大震動。美國人檢討第二十三頁，共八十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)20世紀國際小學科學教育的發(fā)展-科學教育的失敗。從20世紀50年代末到60年代的10年時間里美國編制了數(shù)十套之多的小學課程方案，體現(xiàn)“新科學”的教育理念，即“發(fā)現(xiàn)-行動”的學習途徑。主要有ESS、S-APA和SCIS。ESS最大程度地體現(xiàn)了布魯納的“發(fā)現(xiàn)學習”理論，把好奇心的培養(yǎng)和具體科學經驗的獲取放在首要的目標。S-APA的核心思想是以不變的科學技能的培養(yǎng)來應對“知識爆炸”時代的知識更新。第二十四頁，共八十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)20世紀國際小學科學教育的發(fā)展SCIS體現(xiàn)了布魯納的“結構主義”課程論思想，比較重視科學概念的形成以及科學探究的過程。60年代的科學教育改革可謂轟轟烈烈，有其外部和內部的原因。P36三、20世紀80年代以后國際小學科學教育的發(fā)展：以1985年美國開始實施“2061計劃”為標志，新一輪科學教育改革開始了，并且發(fā)展成為世界性和跨世紀的行動。第二十五頁，共八十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)20世紀國際小學科學教育的發(fā)展80年代的科學教育改革有兩點顯著變化：1.在肯定“探究取向”課程的基礎上，強調STS課程的重要性。強調科學教育要走出“純科學”的視野，要與科技社會相結合。2.從“英才教育”向“全民教育”的轉變，明確提出“面向全體美國人的科學”這一概念，同時將科學素養(yǎng)的培養(yǎng)作為科技教育的基本任務。1996年美國頒布了第一個全國性的科學教育標準——《國家科學教育標準》。第二十六頁，共八十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)20世紀國際小學科學教育的發(fā)展《國家科學教育標準》的頒布，標志著美國科學教育的改革開始向縱深發(fā)展，同時也對其他國家產生了重要的影響。到了21世紀，科學教育的改革已成為一場聲勢浩大的世界性運動。按照我國學者樊琪的概括，他具有五個方面的特征：1.科學教育的改革成為自上而下的行動，得到政府支持。2.推出國際化和人性化相結合的科學教育目標：強調全民尤其是新生一代必需具備科學素養(yǎng)。3.科學教育的內容進行了整合。4.進行大規(guī)模的教材改革。5.大面積地進行教師職后培訓和在崗培訓。第二十七頁，共八十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)探尋我國小學科學教育的定位中華傳統(tǒng)文化存在輕科學技術的傾向。中華傳統(tǒng)文化中缺乏科學精神，中國的傳統(tǒng)思維也缺乏理性的探究。這就決定了科學文化在中國傳播的歷程異常艱難。一、我國科學教育的歷史“遺產”我國的科學教育是中華傳統(tǒng)文化觀念和近代西方科學思潮相碰撞的結果。中國的科學教育從它的胚胎期開始，就缺乏西方文化中的那種理性精神，而被錯誤地歸結為“博聞廣記”，這不僅是歷史的遺憾，更造成了當代科學教育中的頑癥：用記憶取代理解，用知識結論的灌輸取代自主的探究。第二十八頁，共八十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)探尋我國小學科學教育的定位二、從“自然”到“科學”中國近代小學設立科學課程的時間和西方大體相同。19世紀末晚清-“廢科舉，興學校”，“廢讀經，學格致”之風興起。當時，“格致”作為物理、化學等自然科學的總稱。1904年初，清政府頒布了《奏定學堂章程》，科學課正式進入中國的小學學制。新中國成立后，學蘇聯(lián)，1956年制定了第一個自然教學大綱。1963年第二個自然教學大綱。1977年第三個《全日制十年制學校小學自然常識教學大綱（試行草案）》。1982年修改了小學自然教學計劃，出版了與之相配套的第一冊教材和教師用書。第二十九頁，共八十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)探尋我國小學科學教育的定位20世紀80年代改革開放的窗口終于打開了。經過近10年的實踐與探索，1992年國家教委頒發(fā)《九年義務教育全日制小學自然教學大綱（試用）》，這個大綱取得了兩個重大成果。21世紀，新一輪的基礎教育課程改革，第一次在中國小學學制中明確設立“科學”課程，并頒布了第一個《科學（3-6年級）課程標準》，明確其課程性質為“以培養(yǎng)科學素養(yǎng)為宗旨的科學啟蒙課程”，這是一個歷史性的進步。第三十頁，共八十八頁，2022年，8月28日三、尋求新世紀我國小學科學教育的定位西方國家的科學教育改革已經取得了50年的經驗，而我們才邁出從“自然”到“科學”的第一步。從20世紀80年代初開始的小學自然教學改革的歷程，就是從“自然”到“科學”發(fā)展的過程。劉默耕先生是一個拓荒者。他主持大綱修訂工作，第一次明確提出將自然課的性質規(guī)定為“對兒童進行科學啟蒙教育的一門基礎性學科”，就是把“知識性”變成了“教育性”。他結合小學自然課的實際，把“科學”定義為“探索大自然的秘密”。他指出“科學教育”這個概念是區(qū)別于“傳授知識”這個概念的。第三十一頁，共八十八頁，2022年，8月28日三、尋求新世紀我國小學科學教育的定位21世紀的今天，我們尋求新世紀我國小學科學教育的定位：走出長期以來統(tǒng)治自然課的“知識主導”的樊籬，從科學的本質和科學的全面內涵出發(fā)構建小學科學教育的體系?？茖W教育目標是一個立體的框架，每個方面的目標都是一條“線索”。我國現(xiàn)代科學教育起步雖然晚，但同樣要注意吸取西方的經驗教訓，要銘記公民科學素養(yǎng)的培養(yǎng)才是科學教育的真正歸宿。第三十二頁，共八十八頁，2022年，8月28日第三章兒童科學學習心理皮亞杰理論與兒童科學學習維果茨基理論與兒童的科學學習兒童科學前概念及概念轉變的研究第三十三頁，共八十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)皮亞杰理論與兒童科學學習心理學家皮亞杰—認知建構論和發(fā)展階段論一、皮亞杰的認知建構論與兒童科學學習他發(fā)現(xiàn)兒童對世界的認識和成人有很大的不同，其思維方式也和成人迥異。他的早期研究，對于我們理解兒童的科學學習心理具有開創(chuàng)性的意義。（一）兒童的“泛靈論”所謂“泛靈論”，就是將主體的思想和意愿附著于客體身上，如把太陽、月亮、云、風等自然事物都看成是有生命的，和人一樣有思想、有喜怒哀樂。第三十四頁，共八十八頁，2022年，8月28日一、皮亞杰的認知建構論與兒童科學學習皮亞杰總結了兒童“泛靈論”思想的三個發(fā)展階段：一、從出生到4~5歲為止，它的顯著特征是以整體性的暗示表示萬物有靈。如“小草會被踩疼”，“蝸牛傷心了”。在這個階段中，主體和客體完全混淆，互相滲透?，F(xiàn)實常常被想像為魔幻般的活動。二、4~6歲開始到8~9歲。暗示性的特征逐漸消失，主客體開始區(qū)分，但是主觀意向仍然附著于客體之上。如兒童會這樣解釋自己和月亮之間移動的關系“是它跟著我走的”?？梢钥闯瞿Щ煤头红`論依然是構成該階段認識的基本成分。第三十五頁，共八十八頁，2022年，8月28日三、主客體開始分離，兒童開始認識到主體不必追隨于客體。這一階段，魔幻和泛靈論的成分趨于消失。小學高年級的學生基本上處于第三個階段。但低年級，往往還具有泛靈論的認識。（二）兒童的“人為論”兒童對世界的理解具有“人為論”的傾向，即萬事萬物都是人創(chuàng)造出來的。分為四個階段：（1）混淆的人為論階段。如“xx是從哪里來的？”。兒童對空間來源的關注遠甚于對事物緣由的關注。第三十六頁，共八十八頁，2022年，8月28日（2）神話的人為論階段。（兒童用神話的方式來解釋事物）（3）技術的人為論階段。（兒童開始對機械性的制造細節(jié)感興趣，對人類技術予以普遍關注）（4）內在的人為論階段。（主客體已經開始分離，但還沒有完全分離，兒童認識到客觀事物的存在，而存在的意義卻仍然是主觀的。）小學中、高年級的學生，大約處在第三和第四階段，而低年級可能處于更低的發(fā)展階段。小結：P53-54二、皮亞杰的認知發(fā)展階段論與兒童科學學習皮亞杰將兒童的認知發(fā)展分為四個階段：第三十七頁，共八十八頁，2022年，8月28日二、皮亞杰的認知發(fā)展階段論與兒童科學學習感知運動階段（0-2歲）、前運算階段（2-7歲左右）、具體運算階段（7-11、12歲）和形式運算階段（11、12-17、18歲）?！斑\算”是一種“內化的、可逆的動作”。小學生的認知發(fā)展正好處在具體運算階段。即小學生具備了在具體水平上進行邏輯思考的能力，但是還不能做到脫離具體的事物進行抽象的推理。例子：P53兩塊方糖在水中溶解的現(xiàn)象，看兒童對實驗的反應。具體運算階段的小學生，其邏輯運算還不能脫離具體的內容，因此，小學生學習科學，也必定離不開具體的經驗。第三十八頁，共八十八頁，2022年，8月28日二、皮亞杰的發(fā)展階段論兒童的科學學習他力倡“自主探究”的科學學習，即讓兒童主動地通過與客觀世界的相互作用來學習。三、皮亞杰的理論的貢獻與局限：P56-57第三十九頁，共八十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)維果茨基理論與兒童的科學學習“最近發(fā)展區(qū)”理論個人的心理發(fā)展和社會文化背景密不可分一、維果茨基社會建構論的基本觀點（1）兒童建構知識（知識是兒童自己建構起來的）（2）兒童的發(fā)展離不開社會背景（他的理論也被稱作社會文化歷史理論）（3）學習引導發(fā)展（兒童在成人或同伴的幫助下，通過共同活動，可以達到他獨立面對時所不能達到的水平，即最近發(fā)展區(qū)）（4）語言在心理成長中扮演著中心角色更強調教的的主導地位二、維果茨基有關兒童科學概念發(fā)展的研究第四十頁，共八十八頁，2022年，8月28日更強調教的的主導地位維果茨基的社會建構論的主要觀點：1.創(chuàng)造性地提出“復合思維”的概念。即所謂“聯(lián)想型”復合體。2.兒童頭腦中所存在的自發(fā)概念和經由教學獲得的科學概念之間既不是毫無相關，也不是簡單對立、甚至對抗的關系，而是相互聯(lián)系、相互補充、相互依賴的。3.科學概念的發(fā)展所走過的道路與兒童自發(fā)概念發(fā)展所走的道路相反。4.維果茨基從“教學與發(fā)展的相互關系”的理論高度，闡述了日常概念和科學概念的關系。第四十一頁，共八十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)維果茨基理論與兒童的科學學習5.科學概念是從兒童是自發(fā)概念在發(fā)展中尚未達到的水平開始自己的生命的。而教學則是促成發(fā)展的關鍵因素?？傊?，維果茨基從社會建構的角度，對兒童科學概念的形成過程進行了高度的理論概括。他不僅把學習看成個體自己建構的過程，而且更關注社會性的客觀知識對個體主觀知識建構過程的中介作用，更重視社會的微觀和宏觀背景與自我的內部建構和認知之間的相互作用。實踐意義：教師不再只是兒童學習的旁觀者和兒童發(fā)展的跟隨者，而是扮演著更為積極和主導的角色，在兒童發(fā)展的過程中其中不可替代的作用。第四十二頁，共八十八頁，2022年，8月28日三、從皮亞杰到維果茨基：走向理論的綜合盡管維果茨基理論彌補了皮亞杰理論的不足之處，但它本身也遭到了一些批評。主要來自三個方面。P63（1）、（2）、（3）要互相取長補短它們都只是“照亮”了兒童科學學習規(guī)律的某個方面第四十三頁，共八十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)兒童科學前概念及概念轉變的研究兒童對科學概念看上去是理解了，但我們只要追問他，就會發(fā)現(xiàn)，兒童其實并沒有理解，他們頭腦中對事物的認識仍是教學前的水平——“前概念”一、兒童的科學前概念前概念的研究鼻主——皮亞杰當代學者把目光轉向研究兒童對科學的錯誤理解即科學前概念研究發(fā)現(xiàn)：兒童具有“發(fā)明理論”的能力。不過，兒童的樸素理論有其嚴重的缺陷。這導致了他們對一些科學概念的錯誤理解。一般認為，科學前概念的形成主要有以下幾方面的因素：（1）認知發(fā)展水平。（2）兒童的日常經驗。（3）文化因素。此外，還有教學的因素。第四十四頁，共八十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)兒童科學前概念及概念轉變的研究根據(jù)國外的有關研究，兒童的科學前概念具有個別差異性、不連貫性和穩(wěn)定性三個特點。研究者試圖通過有意教學來促使兒童科學前概念向科學概念的轉變。二、有關兒童概念轉變的研究概念轉變指個體原有的某種知識經驗由于受到與此不一致的新經驗的影響而發(fā)生的重大改變。1982，美國，波斯那等人最早提出“概念轉變”的理論。提出了兒童概念轉變的四個條件：（1）學生要不滿于自己已有的概念；（2）學生對于新概念必需要有初步的了解；（3）新概念必需是有點合理的；（4）新概念必需是解釋得通而且有預測力的。波斯那等人的學說體現(xiàn)了建構主義的教學主張，即科學教學必須關注孩子已有的概念，并設法改變他們的概念。第四十五頁，共八十八頁，2022年，8月28日一、從皮亞杰的個人建構論到維果茨基的社會建構論維果茨基的社會建構論的主要觀點：1.創(chuàng)造性地提出“復合思維”的概念。即所謂“聯(lián)想型”復合體。2.兒童頭腦中所存在的自發(fā)概念和經由教學獲得的科學概念之間既不是毫無相關，也不是簡單對立、甚至對抗的關系，而是相互聯(lián)系、相互補充、相互依賴的。3.科學概念的發(fā)展所走過的道路與兒童自發(fā)概念發(fā)展所走的道路相反。4.維果茨基從“教學與發(fā)展的相互關系”的理論高度，闡述了日常概念和科學概念的關系。第四十六頁，共八十八頁，2022年，8月28日三、概念轉變研究對小學科學教育的啟示1.教師在教學前要了解兒童的前概念。備課不僅要備書本，更要備學生。備學生，就是要充分了解兒童對有關概念的已有認識和理解，了解可能發(fā)生的概念轉變過程是什么樣的。2.教師應給予兒童展示其前概念的機會。3.科學教育應促進兒童的元認知和反思。面對兒童的前概念，教師應通過差異性證據(jù)來挑戰(zhàn)他們的已有認識，鼓勵兒童通過親自試驗收集證據(jù)，對觀察到的現(xiàn)象提出解釋，和其他兒童分享，討論甚至爭論，并和專家的解釋互相比對。第四十七頁，共八十八頁，2022年，8月28日第四章觀察在科學教育中的地位科學觀察追求真實測量和實驗是特殊的科學觀察科學觀察的形式與特點觀察教學的過程觀察教學中應注意的問題第四十八頁，共八十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)科學觀察追求真實蘇聯(lián)著名教育家蘇霍姆林斯基認為“觀察是智慧的極重要的源泉，觀察是知識理解和技藝之母?！庇^察是任何科學研究的基礎。通過觀察，科學家得以描述一個事物、提出一種解釋。通過觀察，我們可以為一個有疑問的、還不能肯定的描述和解釋尋找到證據(jù)。觀察在科學研究中的基礎的核心地位，決定了他在基礎教育中的核心地位。第四十九頁，共八十八頁，2022年，8月28日一、科學觀察區(qū)別于藝術觀察最重要的特征是真實性科學家的觀察記錄有“對”與“錯”、“真”與“假”之別，而藝術家的觀察記錄完全不同，多數(shù)是用“好”與“差”去評價。前者是客觀的，后者是主觀的。可見，科學家與藝術家代表了兩種完全不同的人類知識體系，也導致了兩種完全不同的價值觀。二、科學觀察區(qū)別于日常觀察的主要特征是驗證性日常的觀察為科學觀察積累了大量的事實經驗，是科學觀察的基礎。第五十頁，共八十八頁，2022年，8月28日科學觀察是有目的、有計劃、為了解決一個科學問題或驗證一個科學假說通過人的感覺器官或借助科學儀器對自然發(fā)生的現(xiàn)象或變化進行考察、記錄和分析的一種研究方法。換句話說，科學觀察更傾向于為了發(fā)現(xiàn)或驗證一個科學問題而進行的有目的的觀察。作為科學研究的方法之一，觀察的過程不能完全任其自然而毫無控制。尤其在比較正式的觀察方法中，為盡量減少誤差，增強結論的可靠性，觀察者應當將觀察步驟、途徑、方法等在一定程度內納入控制。第五十一頁，共八十八頁，2022年，8月28日科學課的觀察目的，明顯地區(qū)別于社會科學中的文獻研究法。文獻研究法中研究者搜集的主要證據(jù)是前輩的研究成果，是一種間接的、第二手的觀察資料。親自參與觀察過程是基礎教育中觀察教學的主要內容?？茖W觀察不僅包含運用多種感官的有目的的模糊觀察，而且包括了使用科學儀器，在盡量符合自然條件狀況下的實驗、測量等精確觀察。后者應該以前者為基礎，使學生懂得觀察的全部含義，把握觀察科研的全部過程，提高科學探究的能力。第五十二頁，共八十八頁，2022年，8月28日三、觀察的易錯性和重復的必要性不可回避的事實是，雖然觀察結果要求追求真實，但觀察的主體卻是不可避免地帶有主觀理解的個人。感官觀察會犯錯誤，產生錯覺?？茖W家不會放棄可疑的觀察結果，會用重復觀察的方法對待偽科學、避免犯錯誤。第二節(jié)測量和實驗是特殊的科學觀察一、測量是精確的科學觀察的測量是對事物某一方面特性精確的描述，是精確描述事物某一特性的科學觀察手段。測量使觀察精確。，測量使觀察定量化。測量的精度往往反映一項研究的科學水平，一門學科的發(fā)展水平。第五十三頁，共八十八頁，2022年，8月28日通過測量還可以產生重大的科學問題，引發(fā)新的科學觀察。測量是實現(xiàn)科學觀察的高級階段的重要手段。在小學可以幫助孩子們建立精確觀察的概念，一般涉及長度、體積、重量或質量、溫度、時間五個基本變量和一些常見的數(shù)量變化。測量的困難性首先來源于對測量對象的認識不夠，無法對變量進行測量。測量的第二個困難來源于儀器的精度和效度。精度就是測量能精確到什么程度。效度是所測量的東西是否是你要測的東西。第五十四頁，共八十八頁，2022年，8月28日二、實驗是一種有控制的科學觀察實驗是人為地把事物放在特定的條件下予以研究，觀察它的自然變化和形成原因，以發(fā)現(xiàn)規(guī)律，探求合理解釋，是科學觀察另一種比較高級的階段。實驗是經過抽象、排除與所關心的科學問題無關的影響的觀察。實驗可以說是人造的觀察，也可以說是有結構的觀察。排除了無關變量的科學實驗，與日常觀察、感官相比具有許多優(yōu)勢：P79五點（1）可以讓研究者專注于兩個觀察變量之間的因果關系，排出了無因果因素的干擾，便于揭露食物的本質；（2）人們可以借助各種儀器設備，制造出自然狀態(tài)下難以出現(xiàn)或不能出現(xiàn)的環(huán)境或特殊條件；以獲取在通常條件下不易得到或不能得到的許多新的自然第五十五頁，共八十八頁，2022年，8月28日現(xiàn)象；（3）人們借助某種手段，使變化迅速的過程得以延緩，使變化緩慢的過程得以加速；（4）能將宏大的自然現(xiàn)象縮小規(guī)模進行模擬實驗。（5）實驗，這種特殊的觀察可以重復。對無法直接進行科學觀察的自然現(xiàn)象進行考察和探索，通常采用模擬實驗。實驗的目的與觀察在根本上是相同的，都是為了獲得認識客觀事物和過程的真實數(shù)據(jù)資料；實驗是發(fā)展了的、更精確化的科學觀察。第五十六頁，共八十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)科學觀察的形式與特點在觀察教學在主要有如下一些觀察活動設計：1.感官觀察2.非視覺觀察（1）蒙眼散步；（2）神秘袋；（3）猜“暗盒”（4）香料瓶；（5）利用不透明的盒子制作成電路或者是某種結構，讓學生通過外部觀察和推測來解釋內部結構3.近距離觀察；4.定量觀察；5.連續(xù)觀察；6.反復觀察；7.比較觀察；8.觀察實驗;9.野外觀察隨錄第五十七頁，共八十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)科學觀察的形式與特點10.自我提問;11.命名游戲;12.觀察菜單；13.模擬觀察總結：P84最后一段第五十八頁，共八十八頁，2022年，8月28日第四節(jié)觀察教學的過程我國《科學（3-6年級）課程標準》，把培養(yǎng)觀察能力作為探究技能目標的一個部分，提出來感官觀察、使用簡單工具的細致觀察及其簡單的定量觀察三個方面的教學要求。一、觀察活動是多種心理因素共同作用的結果人類的觀察活動是一種有目的、有意識地去認識事物的直覺過程，是多種心理因素共同作用的結果。具體包括：（1）注意過程。（2）記憶過程。（3）想象過程。（4）思維過程。（5）情感過程。（6）意志過程。第五十九頁，共八十八頁，2022年，8月28日二、一個典型的科學觀察教學的主要過程由以下幾個環(huán)節(jié)組成：1.創(chuàng)設情境，吸引注意2.明確目的，指向鮮明3.走向開放，合理選擇4.合作研究，優(yōu)勢互補5.綜合運用，細致觀察6.巧用記錄，留下過程7.表達交流，形成共識第六十頁，共八十八頁，2022年，8月28日三、觀察教學中應注意的問題1.觀察的目的要明確2.一次觀察活動只針對一個科學問題3.所觀察對象的變量要少，一般不超過兩個4.觀察一定要配合記錄與描述5.強調觀察記錄的客觀性和準確性6.觀察教學具有延續(xù)性和重復性7.觀察教學與思維活動要結合起來8.努力發(fā)展學生的觀察品質第六十一頁，共八十八頁，2022年，8月28日第五章科學課程與教材第一節(jié)科學課程的特點一、科學知識的特點（一）科學知識的知識論基礎兩種相互對立的知識論思想體系：理性主義的，經驗主義的。當代理性主義的主要著眼點是知識的性質；課程編制四要素：目標、內容、方法和評價無論用什么樣的組織方法，在教學中，內容的明確性是重要的。內容的明晰化被看作設計探究式學習首先要考慮的問題，因為不同類型的探究，引領學生進入各種不同的理解模式中。課程編制的“學科中心模型”一直是理性主義者推崇的方法。第六十二頁，共八十八頁，2022年，8月28日傳統(tǒng)的經驗主義：所以的知識均源自感覺，強調知識獲得的個人體驗過程。如：過程模式（二）科學知識與其他知識的差別科學知識比其他學科知識難以掌握，其原因主要源于科學知識的累積性、邏輯性、經驗性和相對性上?？茖W知識的經驗性——“做中學”。學科的特點直接影響課程的內容、結構及其穩(wěn)定性?！昂诵闹R”的概念。具有最多核心知識的物理學的教學內容穩(wěn)定性最大。人為科學比自然科學的邏輯性和系統(tǒng)性要低。代表學科知識體系的邏輯性和系統(tǒng)性，是由科研成果的積累性或繼承性決定的，這在自然科學中尤為典型?！砜普n程內容編制必須遵循“循序漸進”的原則。第六十三頁，共八十八頁，2022年，8月28日科學知識還有一個不可忽視的特點是其與社會之間的復雜關系。怎樣處理科學這把“雙刃劍”已是科學教育不可忽視的主題。二、科學教育的循序漸進課程編制的三大影響因素：學科性質、學生需求、社會需求?？茖W知識的客觀性、邏輯性的特點決定了循序漸進在科學教育中的特殊重要性。重演論：是指生物個體的認知發(fā)展過程，大致重現(xiàn)其種屬演變歷史過程中出現(xiàn)的認知能力進化過程。對于科學教育而言，教育重演論具有特殊的意義。第六十四頁，共八十八頁，2022年，8月28日年齡越小的孩子，越適合學習較古老的知識；關于“科學的相對真理性”等內容，適合于較大年齡、較高年級的學生。根據(jù)教育重演論，科學的相對真理性不應成為對初等教育階段的兒童進行科學教育的內容。第二節(jié)科學課程編制模型與教材結構課程編制原理三大影響因素：學科性質、學生需求、社會需求。四個環(huán)節(jié)：教學目標、教學內容、教學方法和過程、教學評價。一、科學課程模型（一）“學科中心模型”和“目標模型”以學科為基礎的模型出現(xiàn)最早。第六十五頁，共八十八頁，2022年，8月28日“目標模型”的原理通常被簡要概述成相互關聯(lián)的“四個環(huán)節(jié)”和影響各環(huán)節(jié)的“三個因素”，其中“目標”是統(tǒng)領性的關鍵要素。P107目標模型的主要爭論結果概述：四點（二）“過程模型”——強調學生學習過程的重要性贊成“課程及過程”，就是說，沒必要，甚至不應該對目標和內容加以明確?！斑^程模型”常常出現(xiàn)在“綜合課”的課堂上。綜合課被認為是培養(yǎng)學生多種能力和激勵學生學習動機的最好途徑，并且對學生成年后運用、遷移科學知識和技能有益。發(fā)達國家的做法大多是，綜合科學課主要出現(xiàn)在小學階段；中學以分科為主、綜合為輔。（三）課程模型之新形式：國家標準及其系列文獻：P110-111第六十六頁，共八十八頁，2022年，8月28日課程模型之新形式：國家標準及其系列文獻美國：1989，《面向全體美國人的科學》；1993，《科學素養(yǎng)的基準》，1998，《科學教育改革的藍本》；1995，《國家科學教育標準》；2001，《科學素養(yǎng)圖譜》。英國：20世紀90年代開始，《國家科學課程》，明確提出了17個方面的學習目標，對于每一個目標，又有一系列的教學內容“計劃”，教師可以根據(jù)學生的具體情況，按照既定目標和內容來設計一堂課。課程編制新模式主要體現(xiàn)在如下幾個方面：（1）就課程開發(fā)和編制而言，國家課程文獻只提出標準，不規(guī)定具體內容和教學程序。（2）課程標準需同時包括和明確課程評價的標準與方法。（3）科學教育和課程開發(fā)須全社會共同參與。（4）科學課程建設必須與教師培訓同步進行。第六十七頁，共八十八頁，2022年，8月28日二、科學教材結構模型教材是課程的目標、內容及教學方法的具體化，是給學生、教師閱讀和使用的最主要的教學資源。以美國的FOSS(K-6)教材為例：P111-114可以將教材結構分為如下三個主要類型：1.知識體系式2.主題式課程或模塊課程3.螺旋式表5-1FOSS(K-6)教材的結構框架P113小結第六十八頁，共八十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)科學教學目標及其內容標準一、教學目標使孩子們初步掌握以觀察為主要內容的基本的科學研究方法和技能，以及在探究過程中形成的初步的科學知識和統(tǒng)一的科學概念，并由此培養(yǎng)追求真理、熱愛大自然的情感，養(yǎng)成尊重事實、尋根問底、勇于創(chuàng)新的品質?？煞纸鉃樗膫€方面的教學目標：P114第三段二、教學內容標準：分為“統(tǒng)一科學概念”和“統(tǒng)一過程技能”兩方面。1.科學教學內容的“統(tǒng)一概念”第六十九頁，共八十八頁，2022年，8月28日

1.科學教學內容的“統(tǒng)一概念”（1）性質與功能（2）變化與守恒（3）相互聯(lián)系與相互作用（4）演變與平衡（5）系統(tǒng)、結構與秩序2.科學教學內容的“統(tǒng)一過程技能”：10項（1）觀察（2）分類（3）測量（4）推斷第七十頁，共八十八頁，2022年，8月28日（5）預測（6）實驗（7）調查（8）解釋數(shù)據(jù)（9）交流（10）猜想與假設三、內容標準的相互關系和循序漸進1.統(tǒng)一概念和統(tǒng)一過程技能的學習是不可能以同樣的深度和廣度在小學階段完成。2.通過這些概念和技能的掌握，學生還將潛移默化地養(yǎng)成科學地分析問題和處理問題的態(tài)度和價值觀第七十一頁，共八十八頁，2022年，8月28日四、“統(tǒng)一概念”與“統(tǒng)一過程技能”的關系1.科學概念的發(fā)展過程往往與科學方法的發(fā)展過程密不可分。2.概念的掌握，有利于科學思維、科學方法的發(fā)展。3.過程性目標與概念目標一樣要劃分不同的層次。4.態(tài)度這個維度目標的實現(xiàn)，不是一兩個活動就能完成的，可能是一門課或幾門課的問題。五、教學和內容的細化如果一個教師對課程內容和活動充分掌握的話，目標的細化將是自然而然的事。細化的程度取決于兩點，一是教師的變通能力，二是學生的具體情況。第七十二頁，共八十八頁，2022年，8月28日第四節(jié)HPS在科學課程中的地位HPS——科學史、科學哲學、科學社會學一、HPS的教育意義：三個方面（P123）1.通過讓孩子們對科學概念、科學理論產生過程和方法的理解，通過對其產生的社會需求背景的理解，加上對科學概念和科學理論的理解；2.通過對科學史、對科學家生平和事跡的學習，可以使科學教育人性化，因此它是溝通科學與人文兩種文化的一個途徑；3.由于科研成果在科學家群體內部獲得共識的過程受外界社會環(huán)境的影響很深，科學知識的積累和發(fā)展并不是簡單地由科學邏輯決定的，科學發(fā)展過程具有復雜性。因此，通過加深對科學性質的全面理解。二、HPS課程內容標準：6個方面（P125-126）（1）個人健康；（2）人口的特性和變化；（3）資源的類型；（4）環(huán)境的變化；（5）科技對處理地方性問題的作用；（6）科學是人類的奮斗目標第七十三頁，共八十八頁，2022年，8月28日HPS在科學課程中的地位三、怎樣在通常的教學中體現(xiàn)HPS的教育價值HPS在小學課程中的地位實際上主要以“隱含課程”的形式出現(xiàn)的。但HPS所包含的思想卻是科學素養(yǎng)的訓練必不可少的，也是科學教育課程與“自然”課程的主要差別之一。1.通過重復觀察，可以使學生理解科學強調客觀觀察這一科學性質。2.通過重復觀察，還可以消除學生對科學的神秘感，消除偽科學。3.在進行科學史教學時，也應注意不要夸大科學史故事的傳奇性。（忽略科學家對真理追求的孜孜不倦的精神）第七十四頁，共八十八頁，2022年，8月28日第六章科學教學模式*《科學課程標準》對科學教學的要求*科學教學的基本要素*科學課堂教學模式*科學教學的基本技巧第七十五頁，共八十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)《科學課程標準》對科學教學的要求一、科學教學的基本理念:六點1.科學課要為每一個學生提供公平的學習科學的機會和有效的指導。2.學生是學習的主體，科學課應該充分考慮學生對周圍世界所具有的好奇心和積極的探究欲。教師應該成為“科學學習活動的組織者、引領者”。3.科學學習要有探究為核心。4.科學課程的內容要滿足社會和學生雙方面的需要，選擇貼近兒童生活的、符合現(xiàn)代科學技術發(fā)展趨勢的、適合社會發(fā)展需要的和有利于為他們簡直人生只是大廈最必須的基礎內容。5.科學課程應具有開放性。要求給教師和學生提供選擇的機會和創(chuàng)新空間。6.科學課程的評價應能促進科學素養(yǎng)的形成于發(fā)展。第七十六頁，共八十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)新課程對科學教學的要求二、《標準》對教師教學的建議：1.用豐富多彩的親歷活動充實教學過程。2.讓探究成為科學學習的主要方式。3.注重多種形式教學的有機結合。4.注重學生的積極參與和相互間的交流合作。5.科學課程的教學應具有一定的靈活性。6.注重課堂教學與課外活動緊密結合。第七十七頁，共八十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)新課程對科學教學的要求二、《標準》對教師教學的建議：八點（舊）1.用豐富多彩的親歷活動充實教學過程。2.讓探究成為科學學習的主要方式。3.要注意對學生進行提出問題的訓練，尤其在探究活動的起始階段。4.鼓勵學生大膽猜想，對一個問題的結果做多種假設和預測。5.教育學生在著手解決問題前，先考慮行動計劃，包括制定具