生命科學(xué)導(dǎo)論

生命科學(xué)導(dǎo)論第一頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日緒論一、生物的基本特征生命科學(xué)是研究生命現(xiàn)象及其規(guī)律的科學(xué)。（一）化學(xué)成分的統(tǒng)一性（二）嚴(yán)整有序的結(jié)構(gòu)和功能（三）新陳代謝（四）應(yīng)激性和適應(yīng)性（五）調(diào)節(jié)和穩(wěn)態(tài)（六）生長(zhǎng)、發(fā)育和生殖（七）遺傳、變異和進(jìn)化第二頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日緒論二、研究生命科學(xué)的基本方法（一）觀察；（二）實(shí)驗(yàn)——假說(shuō)；（三）模型實(shí)驗(yàn)三、生命科學(xué)的形成、發(fā)展與展望（一）準(zhǔn)備與奠基時(shí)期；（二）形成與發(fā)展；（三）現(xiàn)代生命科學(xué)的建立與發(fā)展；（四）生命科學(xué)的展望四、生命科學(xué)與現(xiàn)代社會(huì)生活（一）與農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展（二）與人類的保健（三）與生物工程產(chǎn)業(yè)第三頁(yè)，共八十八頁(yè)，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(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)第四頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第一篇生物體的結(jié)構(gòu)層次第一章生物體的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)第一節(jié)生物體內(nèi)的元素一、組成生物體的元素二、碳元素對(duì)生命的意義第二節(jié)生物體內(nèi)的化合物一、生物體內(nèi)的無(wú)機(jī)物二、生物體內(nèi)的有機(jī)物第五頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第一章第一節(jié)生物體內(nèi)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(duì)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(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)生物體內(nèi)的化合物包括無(wú)機(jī)物和有機(jī)物一、生物體內(nèi)的無(wú)機(jī)物（一）水1.生物體內(nèi)含量最多的物質(zhì)是水。2.以自由水和結(jié)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(fù)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——?dú)滏I。5.氫鍵的存在還能減緩水溫的變化。（二）無(wú)機(jī)鹽1.無(wú)機(jī)鹽主要存在于細(xì)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(xì)胞膜兩側(cè)的滲透壓。（2）維持生物體內(nèi)的酸堿平衡。（3）維持神經(jīng)細(xì)胞的興奮性。第七頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日二、生物體內(nèi)的有機(jī)物（一）糖類——生命活動(dòng)的主要能源物質(zhì)糖類在生物體內(nèi)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(zhì)。葡萄糖氧化分解時(shí)所釋放的能量，是生物體進(jìn)行生命活動(dòng)所需能量的重要來(lái)源。糖類還是生物體合成蛋白質(zhì)、脂肪等的基本原料。生物體內(nèi)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(zhì)。（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(shí)和蜂蜜中，是甜度最高的一種糖。半乳糖是乳糖的分解產(chǎn)物，吸收后在人體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為葡萄糖。第八頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日二、生物體內(nèi)的有機(jī)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(gè)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(gè)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{(lán)色；支鏈淀粉不溶于水，遇碘變?yōu)樽霞t色。在有關(guān)酶的催化作用下，淀粉最終可以水解成葡萄糖。（3）糖原是動(dòng)物細(xì)胞中貯存的一種多糖，又稱為動(dòng)物淀粉。當(dāng)動(dòng)物體內(nèi)的血糖水平下降時(shí)，糖原可以迅速水解成葡萄糖并進(jìn)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(gè)葡萄糖分子脫水縮合而成的不分支長(zhǎng)鏈。消化分解纖維素需要纖維素酶的參與。草食動(dòng)物的腸道中存在能夠分泌纖維素酶的微生物，所以草食動(dòng)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(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日（二）蛋白質(zhì)——生命活動(dòng)的體現(xiàn)者蛋白質(zhì)是細(xì)胞的重要組成成分，占細(xì)胞干重的50%左右。生物體的每一項(xiàng)生命活動(dòng)都有蛋白質(zhì)的參與。蛋白質(zhì)的種類很多，可分為結(jié)構(gòu)蛋白、收縮蛋白、貯藏蛋白、防御蛋白、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和信號(hào)蛋白等。1.蛋白質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：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(zhì)的結(jié)構(gòu)單位。組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種。每一個(gè)氨基酸分子至少有一個(gè)羧基和一個(gè)氨基，并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)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(jìn)一步分解成尿素、二氧化碳和水。第十頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日（2）肽和肽鏈：細(xì)胞內(nèi)的氨基酸也是通過(guò)脫水縮合而連接起來(lái)的。一個(gè)氨基酸分子中的α羧基與另一個(gè)氨基酸分子中的α氨基脫水縮合，形成的共價(jià)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(zhì)的空間結(jié)構(gòu)：一級(jí)結(jié)構(gòu)（指多肽鏈中的氨基酸序列）、二級(jí)結(jié)構(gòu)（一級(jí)結(jié)構(gòu)中的肽鏈經(jīng)過(guò)卷曲和折疊）、三級(jí)結(jié)構(gòu)（在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步折疊、盤繞，形成了三維的空間形態(tài)）、四級(jí)結(jié)構(gòu)（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(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)）（4）蛋白質(zhì)工程：是以蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與生理功能的關(guān)系為基礎(chǔ)，利用基因工程的手段，定向改造天然蛋白質(zhì)，甚至制造出新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)與生活需要的一門現(xiàn)代生物技術(shù)。2.酶——一類具有生物催化作用的蛋白質(zhì)酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有催化能力的特殊的蛋白質(zhì)。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(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日（三）核酸——生命活動(dòng)的指導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(guò)糖苷鍵與堿基結(jié)合，形成核苷；核苷通過(guò)磷酸酯鍵與磷酸結(jié)合，就形成核苷酸。2.具有特殊生物學(xué)功能的核苷酸細(xì)胞中能量貨幣——三磷酸腺苷（ATP）ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為A-P~P~P。其中A代表腺苷，P代表磷酸基團(tuán)，~代表高能磷酸鍵。ATP的大量化學(xué)能就貯存在高能磷酸鍵中。ATP的化學(xué)性質(zhì)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(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日3.核酸的結(jié)構(gòu)和功能核酸是由許多個(gè)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(jié)構(gòu)和功能：DNA分子含有兩條脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈，通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，即A——T，C——G。（2）RNA的結(jié)構(gòu)和功能：通常只有一條多核苷酸鏈。細(xì)胞內(nèi)的RNA分子主要有3種類型：rRNA（核糖體RNA）、mRNA（信使RNA）和tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）。這三類RNA相互配合，將DNA中上的遺傳信息表達(dá)到蛋白質(zhì)分子中。第十三頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日（四）脂質(zhì)脂質(zhì)主要由C、H、O3種元素組成。脂質(zhì)分子多種多樣，結(jié)構(gòu)差異大，但它們有一個(gè)共同特征：不溶于水，易溶于乙醚、丙酮和苯等有機(jī)溶劑。脂質(zhì)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(jié)構(gòu)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(lái)說(shuō)，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(dòng)脈粥樣硬化，進(jìn)而引發(fā)心腦血管疾病，因此應(yīng)少食動(dòng)物脂肪。第十四頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日亞油酸和亞麻酸，哺乳動(dòng)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(tuán)是極性的，即水溶性的；兩個(gè)脂肪酸長(zhǎng)鏈?zhǔn)欠菢O性的，即脂溶性的。因此，磷酸分子的特征可以概括為：有一個(gè)“極性的頭”，兩個(gè)“非極性的尾”。在細(xì)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(jié)合成酯的形式存在于生物體內(nèi)，最常見的是膽固醇。許多動(dòng)物性食品（如肝臟、蛋黃等）的膽固醇含量較高。當(dāng)人體血液中的類固醇含量較高時(shí)，容易引發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化。第十五頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日性激素、維生素D腎上腺皮質(zhì)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(jié)構(gòu)與類固醇相似，但不含脂肪酸。生物體內(nèi)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(jī)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(duì)物質(zhì)代謝起重要的調(diào)節(jié)作用。第十六頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日預(yù)防維生素缺乏，除了要保持膳食平衡、食物的加工和烹調(diào)合理外，還要根據(jù)人體的生理、病理情況及時(shí)調(diào)整維生素的攝入量，并及時(shí)治療影響維生素吸收和排出的疾病等。綜上所述，組成細(xì)胞的化學(xué)元素，構(gòu)成了不同的化合物——水、無(wú)機(jī)鹽、糖類、蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)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(dú)完成某一項(xiàng)生命活動(dòng)，即便是多糖、核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子。生物體內(nèi)的這些大分子物質(zhì)獨(dú)立存在時(shí)都是沒(méi)有生命的，它們只有按照一定的方式有序地組織起來(lái)，才能表現(xiàn)出各種生命現(xiàn)象。細(xì)胞就是生物體的最基本的結(jié)構(gòu)形式。第十七頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日三、科學(xué)素養(yǎng)內(nèi)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(xué)精神相容的人文精神，如客觀、創(chuàng)新、合作、進(jìn)取、質(zhì)疑、誠(chéng)信、規(guī)則意識(shí)。2.情意方面的目標(biāo)（1）注種意志自主性的培養(yǎng)。要處理好獨(dú)立人格和集體主義的關(guān)系。（2）鼓勵(lì)創(chuàng)新精神和質(zhì)疑態(tài)度。（3）處理好寬容精神與競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)的關(guān)系。（4）注意科學(xué)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(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第二章科學(xué)教育的歷史回顧*近代科學(xué)與科學(xué)教育的誕生*20世紀(jì)國(guó)際小學(xué)科學(xué)教育的發(fā)展*探尋我國(guó)小學(xué)科學(xué)教育的定位第十九頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)近代科學(xué)與科學(xué)教育的誕生什么知識(shí)最有價(jià)值？——斯賓塞19世紀(jì)被譽(yù)為“自然科學(xué)大發(fā)現(xiàn)”的時(shí)代學(xué)校中的科學(xué)教育都只有100多年的歷史一、近代以前的科學(xué)與科學(xué)教育（自然形態(tài)的教育、學(xué)校科學(xué)教育）：1.科學(xué)和哲學(xué)在近代以前是難以分開的。例如，古希臘的自然哲學(xué)；泰勒斯預(yù)測(cè)了日食發(fā)生；柏拉圖-禁止經(jīng)驗(yàn)的自然科學(xué)進(jìn)入學(xué)校課程；亞里士多德著有《物理學(xué)》-視為普通人謀生需要的“有用學(xué)科”。2.古羅馬：學(xué)習(xí)自然科學(xué)是為了給演說(shuō)雄辯提供論據(jù)和素材（科學(xué)作為調(diào)味品）第二十頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)近代科學(xué)與科學(xué)教育的誕生3.中世紀(jì)：科學(xué)全面走向衰弱4.15、16世紀(jì)開始的文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)，將科學(xué)從神學(xué)中解放了出來(lái)。（哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸、哥白尼創(chuàng)立了“日心說(shuō)”、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(shí)驗(yàn)物理學(xué)的到來(lái)）文藝復(fù)興奏響了近代科學(xué)和科學(xué)教育誕生的序曲。斯賓塞的“什么知識(shí)最有價(jià)值？”拉開了近代科學(xué)教育的序幕。二、近代科學(xué)與科學(xué)教育的誕生第二十一頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)近代科學(xué)與科學(xué)教育的誕生1.16、17世紀(jì)：近代科學(xué)從哲學(xué)的母體中分離出來(lái)，走上了獨(dú)立發(fā)展的道路。18世紀(jì)中葉，英國(guó)-工業(yè)革命-科學(xué)成為生產(chǎn)發(fā)展的開路先鋒。（蒸汽機(jī)時(shí)代）近代西方科學(xué)教育是工業(yè)革命的產(chǎn)物。19世紀(jì)自然科學(xué)重大發(fā)現(xiàn)及其在能源、交通、運(yùn)輸工業(yè)上的應(yīng)用，標(biāo)志著一個(gè)真正科學(xué)時(shí)代的到來(lái)，同時(shí)也呼喚著一個(gè)科學(xué)教育的新時(shí)代的到來(lái)。從19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，科學(xué)教育開始被納入西方國(guó)家的義務(wù)教育體系中，科學(xué)課程成為初等教育體系中最年輕的一門課。第二十二頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)20世紀(jì)國(guó)際小學(xué)科學(xué)教育的發(fā)展一、20世紀(jì)初期國(guó)際小學(xué)科學(xué)教育的發(fā)展:19世紀(jì)末興起“自然研究”；20世紀(jì)20年代以后進(jìn)步主義開始占據(jù)教育舞臺(tái)。杜威——科學(xué)教育謀求科學(xué)化道路的發(fā)展方向。他主張“做中學(xué)”。他設(shè)計(jì)了一套教學(xué)程序：提出問(wèn)題-構(gòu)成假設(shè)-指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)-驗(yàn)證假設(shè)-自行發(fā)現(xiàn)知識(shí)。二、20世紀(jì)60年代國(guó)際小學(xué)科學(xué)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(guó)很大震動(dòng)。美國(guó)人檢討第二十三頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)20世紀(jì)國(guó)際小學(xué)科學(xué)教育的發(fā)展-科學(xué)教育的失敗。從20世紀(jì)50年代末到60年代的10年時(shí)間里美國(guó)編制了數(shù)十套之多的小學(xué)課程方案，體現(xiàn)“新科學(xué)”的教育理念，即“發(fā)現(xiàn)-行動(dòng)”的學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)”理論，把好奇心的培養(yǎng)和具體科學(xué)經(jīng)驗(yàn)的獲取放在首要的目標(biāo)。S-APA的核心思想是以不變的科學(xué)技能的培養(yǎng)來(lái)應(yīng)對(duì)“知識(shí)爆炸”時(shí)代的知識(shí)更新。第二十四頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)20世紀(jì)國(guó)際小學(xué)科學(xué)教育的發(fā)展SCIS體現(xiàn)了布魯納的“結(jié)構(gòu)主義”課程論思想，比較重視科學(xué)概念的形成以及科學(xué)探究的過(guò)程。60年代的科學(xué)教育改革可謂轟轟烈烈，有其外部和內(nèi)部的原因。P36三、20世紀(jì)80年代以后國(guó)際小學(xué)科學(xué)教育的發(fā)展：以1985年美國(guó)開始實(shí)施“2061計(jì)劃”為標(biāo)志，新一輪科學(xué)教育改革開始了，并且發(fā)展成為世界性和跨世紀(jì)的行動(dòng)。第二十五頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)20世紀(jì)國(guó)際小學(xué)科學(xué)教育的發(fā)展80年代的科學(xué)教育改革有兩點(diǎn)顯著變化：1.在肯定“探究取向”課程的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)STS課程的重要性。強(qiáng)調(diào)科學(xué)教育要走出“純科學(xué)”的視野，要與科技社會(huì)相結(jié)合。2.從“英才教育”向“全民教育”的轉(zhuǎn)變，明確提出“面向全體美國(guó)人的科學(xué)”這一概念，同時(shí)將科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)作為科技教育的基本任務(wù)。1996年美國(guó)頒布了第一個(gè)全國(guó)性的科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)——《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》。第二十六頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)20世紀(jì)國(guó)際小學(xué)科學(xué)教育的發(fā)展《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》的頒布，標(biāo)志著美國(guó)科學(xué)教育的改革開始向縱深發(fā)展，同時(shí)也對(duì)其他國(guó)家產(chǎn)生了重要的影響。到了21世紀(jì)，科學(xué)教育的改革已成為一場(chǎng)聲勢(shì)浩大的世界性運(yùn)動(dòng)。按照我國(guó)學(xué)者樊琪的概括，他具有五個(gè)方面的特征：1.科學(xué)教育的改革成為自上而下的行動(dòng)，得到政府支持。2.推出國(guó)際化和人性化相結(jié)合的科學(xué)教育目標(biāo)：強(qiáng)調(diào)全民尤其是新生一代必需具備科學(xué)素養(yǎng)。3.科學(xué)教育的內(nèi)容進(jìn)行了整合。4.進(jìn)行大規(guī)模的教材改革。5.大面積地進(jìn)行教師職后培訓(xùn)和在崗培訓(xùn)。第二十七頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)探尋我國(guó)小學(xué)科學(xué)教育的定位中華傳統(tǒng)文化存在輕科學(xué)技術(shù)的傾向。中華傳統(tǒng)文化中缺乏科學(xué)精神，中國(guó)的傳統(tǒng)思維也缺乏理性的探究。這就決定了科學(xué)文化在中國(guó)傳播的歷程異常艱難。一、我國(guó)科學(xué)教育的歷史“遺產(chǎn)”我國(guó)的科學(xué)教育是中華傳統(tǒng)文化觀念和近代西方科學(xué)思潮相碰撞的結(jié)果。中國(guó)的科學(xué)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(cuò)誤地歸結(jié)為“博聞廣記”，這不僅是歷史的遺憾，更造成了當(dāng)代科學(xué)教育中的頑癥：用記憶取代理解，用知識(shí)結(jié)論的灌輸取代自主的探究。第二十八頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)探尋我國(guó)小學(xué)科學(xué)教育的定位二、從“自然”到“科學(xué)”中國(guó)近代小學(xué)設(shè)立科學(xué)課程的時(shí)間和西方大體相同。19世紀(jì)末晚清-“廢科舉，興學(xué)?！保皬U讀經(jīng)，學(xué)格致”之風(fēng)興起。當(dāng)時(shí)，“格致”作為物理、化學(xué)等自然科學(xué)的總稱。1904年初，清政府頒布了《奏定學(xué)堂章程》，科學(xué)課正式進(jìn)入中國(guó)的小學(xué)學(xué)制。新中國(guó)成立后，學(xué)蘇聯(lián)，1956年制定了第一個(gè)自然教學(xué)大綱。1963年第二個(gè)自然教學(xué)大綱。1977年第三個(gè)《全日制十年制學(xué)校小學(xué)自然常識(shí)教學(xué)大綱（試行草案）》。1982年修改了小學(xué)自然教學(xué)計(jì)劃，出版了與之相配套的第一冊(cè)教材和教師用書。第二十九頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)探尋我國(guó)小學(xué)科學(xué)教育的定位20世紀(jì)80年代改革開放的窗口終于打開了。經(jīng)過(guò)近10年的實(shí)踐與探索，1992年國(guó)家教委頒發(fā)《九年義務(wù)教育全日制小學(xué)自然教學(xué)大綱（試用）》，這個(gè)大綱取得了兩個(gè)重大成果。21世紀(jì)，新一輪的基礎(chǔ)教育課程改革，第一次在中國(guó)小學(xué)學(xué)制中明確設(shè)立“科學(xué)”課程，并頒布了第一個(gè)《科學(xué)（3-6年級(jí)）課程標(biāo)準(zhǔn)》，明確其課程性質(zhì)為“以培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的科學(xué)啟蒙課程”，這是一個(gè)歷史性的進(jìn)步。第三十頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日三、尋求新世紀(jì)我國(guó)小學(xué)科學(xué)教育的定位西方國(guó)家的科學(xué)教育改革已經(jīng)取得了50年的經(jīng)驗(yàn)，而我們才邁出從“自然”到“科學(xué)”的第一步。從20世紀(jì)80年代初開始的小學(xué)自然教學(xué)改革的歷程，就是從“自然”到“科學(xué)”發(fā)展的過(guò)程。劉默耕先生是一個(gè)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(zhì)規(guī)定為“對(duì)兒童進(jìn)行科學(xué)啟蒙教育的一門基礎(chǔ)性學(xué)科”，就是把“知識(shí)性”變成了“教育性”。他結(jié)合小學(xué)自然課的實(shí)際，把“科學(xué)”定義為“探索大自然的秘密”。他指出“科學(xué)教育”這個(gè)概念是區(qū)別于“傳授知識(shí)”這個(gè)概念的。第三十一頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日三、尋求新世紀(jì)我國(guó)小學(xué)科學(xué)教育的定位21世紀(jì)的今天，我們尋求新世紀(jì)我國(guó)小學(xué)科學(xué)教育的定位：走出長(zhǎng)期以來(lái)統(tǒng)治自然課的“知識(shí)主導(dǎo)”的樊籬，從科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)的全面內(nèi)涵出發(fā)構(gòu)建小學(xué)科學(xué)教育的體系?？茖W(xué)教育目標(biāo)是一個(gè)立體的框架，每個(gè)方面的目標(biāo)都是一條“線索”。我國(guó)現(xiàn)代科學(xué)教育起步雖然晚，但同樣要注意吸取西方的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，要銘記公民科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)才是科學(xué)教育的真正歸宿。第三十二頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第三章兒童科學(xué)學(xué)習(xí)心理皮亞杰理論與兒童科學(xué)學(xué)習(xí)維果茨基理論與兒童的科學(xué)學(xué)習(xí)兒童科學(xué)前概念及概念轉(zhuǎn)變的研究第三十三頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)皮亞杰理論與兒童科學(xué)學(xué)習(xí)心理學(xué)家皮亞杰—認(rèn)知建構(gòu)論和發(fā)展階段論一、皮亞杰的認(rèn)知建構(gòu)論與兒童科學(xué)學(xué)習(xí)他發(fā)現(xiàn)兒童對(duì)世界的認(rèn)識(shí)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(duì)于我們理解兒童的科學(xué)學(xué)習(xí)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(yáng)、月亮、云、風(fēng)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(lè)。第三十四頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日一、皮亞杰的認(rèn)知建構(gòu)論與兒童科學(xué)學(xué)習(xí)皮亞杰總結(jié)了兒童“泛靈論”思想的三個(gè)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(wàn)物有靈。如“小草會(huì)被踩疼”，“蝸牛傷心了”。在這個(gè)階段中，主體和客體完全混淆，互相滲透?，F(xiàn)實(shí)常常被想像為魔幻般的活動(dòng)。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(huì)這樣解釋自己和月亮之間移動(dòng)的關(guān)系“是它跟著我走的”?？梢钥闯瞿Щ煤头红`論依然是構(gòu)成該階段認(rèn)識(shí)的基本成分。第三十五頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日三、主客體開始分離，兒童開始認(rèn)識(shí)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(xué)高年級(jí)的學(xué)生基本上處于第三個(gè)階段。但低年級(jí)，往往還具有泛靈論的認(rèn)識(shí)。（二）兒童的“人為論”兒童對(duì)世界的理解具有“人為論”的傾向，即萬(wàn)事萬(wàn)物都是人創(chuàng)造出來(lái)的。分為四個(gè)階段：（1）混淆的人為論階段。如“xx是從哪里來(lái)的？”。兒童對(duì)空間來(lái)源的關(guān)注遠(yuǎn)甚于對(duì)事物緣由的關(guān)注。第三十六頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日（2）神話的人為論階段。（兒童用神話的方式來(lái)解釋事物）（3）技術(shù)的人為論階段。（兒童開始對(duì)機(jī)械性的制造細(xì)節(jié)感興趣，對(duì)人類技術(shù)予以普遍關(guān)注）（4）內(nèi)在的人為論階段。（主客體已經(jīng)開始分離，但還沒(méi)有完全分離，兒童認(rèn)識(shí)到客觀事物的存在，而存在的意義卻仍然是主觀的。）小學(xué)中、高年級(jí)的學(xué)生，大約處在第三和第四階段，而低年級(jí)可能處于更低的發(fā)展階段。小結(jié)：P53-54二、皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展階段論與兒童科學(xué)學(xué)習(xí)皮亞杰將兒童的認(rèn)知發(fā)展分為四個(gè)階段：第三十七頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日二、皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展階段論與兒童科學(xué)學(xué)習(xí)感知運(yùn)動(dòng)階段（0-2歲）、前運(yùn)算階段（2-7歲左右）、具體運(yùn)算階段（7-11、12歲）和形式運(yùn)算階段（11、12-17、18歲）?！斑\(yùn)算”是一種“內(nèi)化的、可逆的動(dòng)作”。小學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展正好處在具體運(yùn)算階段。即小學(xué)生具備了在具體水平上進(jìn)行邏輯思考的能力，但是還不能做到脫離具體的事物進(jìn)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(duì)實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)。具體運(yùn)算階段的小學(xué)生，其邏輯運(yùn)算還不能脫離具體的內(nèi)容，因此，小學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)，也必定離不開具體的經(jīng)驗(yàn)。第三十八頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日二、皮亞杰的發(fā)展階段論兒童的科學(xué)學(xué)習(xí)他力倡“自主探究”的科學(xué)學(xué)習(xí)，即讓兒童主動(dòng)地通過(guò)與客觀世界的相互作用來(lái)學(xué)習(xí)。三、皮亞杰的理論的貢獻(xiàn)與局限：P56-57第三十九頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)維果茨基理論與兒童的科學(xué)學(xué)習(xí)“最近發(fā)展區(qū)”理論個(gè)人的心理發(fā)展和社會(huì)文化背景密不可分一、維果茨基社會(huì)建構(gòu)論的基本觀點(diǎn)（1）兒童建構(gòu)知識(shí)（知識(shí)是兒童自己建構(gòu)起來(lái)的）（2）兒童的發(fā)展離不開社會(huì)背景（他的理論也被稱作社會(huì)文化歷史理論）（3）學(xué)習(xí)引導(dǎo)發(fā)展（兒童在成人或同伴的幫助下，通過(guò)共同活動(dòng)，可以達(dá)到他獨(dú)立面對(duì)時(shí)所不能達(dá)到的水平，即最近發(fā)展區(qū)）（4）語(yǔ)言在心理成長(zhǎng)中扮演著中心角色更強(qiáng)調(diào)教的的主導(dǎo)地位二、維果茨基有關(guān)兒童科學(xué)概念發(fā)展的研究第四十頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日更強(qiáng)調(diào)教的的主導(dǎo)地位維果茨基的社會(huì)建構(gòu)論的主要觀點(diǎn)：1.創(chuàng)造性地提出“復(fù)合思維”的概念。即所謂“聯(lián)想型”復(fù)合體。2.兒童頭腦中所存在的自發(fā)概念和經(jīng)由教學(xué)獲得的科學(xué)概念之間既不是毫無(wú)相關(guān)，也不是簡(jiǎn)單對(duì)立、甚至對(duì)抗的關(guān)系，而是相互聯(lián)系、相互補(bǔ)充、相互依賴的。3.科學(xué)概念的發(fā)展所走過(guò)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(xué)與發(fā)展的相互關(guān)系”的理論高度，闡述了日常概念和科學(xué)概念的關(guān)系。第四十一頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)維果茨基理論與兒童的科學(xué)學(xué)習(xí)5.科學(xué)概念是從兒童是自發(fā)概念在發(fā)展中尚未達(dá)到的水平開始自己的生命的。而教學(xué)則是促成發(fā)展的關(guān)鍵因素?？傊?，維果茨基從社會(huì)建構(gòu)的角度，對(duì)兒童科學(xué)概念的形成過(guò)程進(jìn)行了高度的理論概括。他不僅把學(xué)習(xí)看成個(gè)體自己建構(gòu)的過(guò)程，而且更關(guān)注社會(huì)性的客觀知識(shí)對(duì)個(gè)體主觀知識(shí)建構(gòu)過(guò)程的中介作用，更重視社會(huì)的微觀和宏觀背景與自我的內(nèi)部建構(gòu)和認(rèn)知之間的相互作用。實(shí)踐意義：教師不再只是兒童學(xué)習(xí)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(dǎo)的角色，在兒童發(fā)展的過(guò)程中其中不可替代的作用。第四十二頁(yè)，共八十八頁(yè)，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(bǔ)了皮亞杰理論的不足之處，但它本身也遭到了一些批評(píng)。主要來(lái)自三個(gè)方面。P63（1）、（2）、（3）要互相取長(zhǎng)補(bǔ)短它們都只是“照亮”了兒童科學(xué)學(xué)習(xí)規(guī)律的某個(gè)方面第四十三頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)兒童科學(xué)前概念及概念轉(zhuǎn)變的研究?jī)和瘜?duì)科學(xué)概念看上去是理解了，但我們只要追問(wèn)他，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，兒童其實(shí)并沒(méi)有理解，他們頭腦中對(duì)事物的認(rèn)識(shí)仍是教學(xué)前的水平——“前概念”一、兒童的科學(xué)前概念前概念的研究鼻主——皮亞杰當(dāng)代學(xué)者把目光轉(zhuǎn)向研究?jī)和瘜?duì)科學(xué)的錯(cuò)誤理解即科學(xué)前概念研究發(fā)現(xiàn)：兒童具有“發(fā)明理論”的能力。不過(guò)，兒童的樸素理論有其嚴(yán)重的缺陷。這導(dǎo)致了他們對(duì)一些科學(xué)概念的錯(cuò)誤理解。一般認(rèn)為，科學(xué)前概念的形成主要有以下幾方面的因素：（1）認(rèn)知發(fā)展水平。（2）兒童的日常經(jīng)驗(yàn)。（3）文化因素。此外，還有教學(xué)的因素。第四十四頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)兒童科學(xué)前概念及概念轉(zhuǎn)變的研究根據(jù)國(guó)外的有關(guān)研究，兒童的科學(xué)前概念具有個(gè)別差異性、不連貫性和穩(wěn)定性三個(gè)特點(diǎn)。研究者試圖通過(guò)有意教學(xué)來(lái)促使兒童科學(xué)前概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。二、有關(guān)兒童概念轉(zhuǎn)變的研究概念轉(zhuǎn)變指?jìng)€(gè)體原有的某種知識(shí)經(jīng)驗(yàn)由于受到與此不一致的新經(jīng)驗(yàn)的影響而發(fā)生的重大改變。1982，美國(guó)，波斯那等人最早提出“概念轉(zhuǎn)變”的理論。提出了兒童概念轉(zhuǎn)變的四個(gè)條件：（1）學(xué)生要不滿于自己已有的概念；（2）學(xué)生對(duì)于新概念必需要有初步的了解；（3）新概念必需是有點(diǎn)合理的；（4）新概念必需是解釋得通而且有預(yù)測(cè)力的。波斯那等人的學(xué)說(shuō)體現(xiàn)了建構(gòu)主義的教學(xué)主張，即科學(xué)教學(xué)必須關(guān)注孩子已有的概念，并設(shè)法改變他們的概念。第四十五頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日一、從皮亞杰的個(gè)人建構(gòu)論到維果茨基的社會(huì)建構(gòu)論維果茨基的社會(huì)建構(gòu)論的主要觀點(diǎn)：1.創(chuàng)造性地提出“復(fù)合思維”的概念。即所謂“聯(lián)想型”復(fù)合體。2.兒童頭腦中所存在的自發(fā)概念和經(jīng)由教學(xué)獲得的科學(xué)概念之間既不是毫無(wú)相關(guān)，也不是簡(jiǎn)單對(duì)立、甚至對(duì)抗的關(guān)系，而是相互聯(lián)系、相互補(bǔ)充、相互依賴的。3.科學(xué)概念的發(fā)展所走過(guò)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(xué)與發(fā)展的相互關(guān)系”的理論高度，闡述了日常概念和科學(xué)概念的關(guān)系。第四十六頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日三、概念轉(zhuǎn)變研究對(duì)小學(xué)科學(xué)教育的啟示1.教師在教學(xué)前要了解兒童的前概念。備課不僅要備書本，更要備學(xué)生。備學(xué)生，就是要充分了解兒童對(duì)有關(guān)概念的已有認(rèn)識(shí)和理解，了解可能發(fā)生的概念轉(zhuǎn)變過(guò)程是什么樣的。2.教師應(yīng)給予兒童展示其前概念的機(jī)會(huì)。3.科學(xué)教育應(yīng)促進(jìn)兒童的元認(rèn)知和反思。面對(duì)兒童的前概念，教師應(yīng)通過(guò)差異性證據(jù)來(lái)挑戰(zhàn)他們的已有認(rèn)識(shí)，鼓勵(lì)兒童通過(guò)親自試驗(yàn)收集證據(jù)，對(duì)觀察到的現(xiàn)象提出解釋，和其他兒童分享，討論甚至爭(zhēng)論，并和專家的解釋互相比對(duì)。第四十七頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第四章觀察在科學(xué)教育中的地位科學(xué)觀察追求真實(shí)測(cè)量和實(shí)驗(yàn)是特殊的科學(xué)觀察科學(xué)觀察的形式與特點(diǎn)觀察教學(xué)的過(guò)程觀察教學(xué)中應(yīng)注意的問(wèn)題第四十八頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)科學(xué)觀察追求真實(shí)蘇聯(lián)著名教育家蘇霍姆林斯基認(rèn)為“觀察是智慧的極重要的源泉，觀察是知識(shí)理解和技藝之母。”觀察是任何科學(xué)研究的基礎(chǔ)。通過(guò)觀察，科學(xué)家得以描述一個(gè)事物、提出一種解釋。通過(guò)觀察，我們可以為一個(gè)有疑問(wèn)的、還不能肯定的描述和解釋尋找到證據(jù)。觀察在科學(xué)研究中的基礎(chǔ)的核心地位，決定了他在基礎(chǔ)教育中的核心地位。第四十九頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日一、科學(xué)觀察區(qū)別于藝術(shù)觀察最重要的特征是真實(shí)性科學(xué)家的觀察記錄有“對(duì)”與“錯(cuò)”、“真”與“假”之別，而藝術(shù)家的觀察記錄完全不同，多數(shù)是用“好”與“差”去評(píng)價(jià)。前者是客觀的，后者是主觀的?？梢姡茖W(xué)家與藝術(shù)家代表了兩種完全不同的人類知識(shí)體系，也導(dǎo)致了兩種完全不同的價(jià)值觀。二、科學(xué)觀察區(qū)別于日常觀察的主要特征是驗(yàn)證性日常的觀察為科學(xué)觀察積累了大量的事實(shí)經(jīng)驗(yàn)，是科學(xué)觀察的基礎(chǔ)。第五十頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日科學(xué)觀察是有目的、有計(jì)劃、為了解決一個(gè)科學(xué)問(wèn)題或驗(yàn)證一個(gè)科學(xué)假說(shuō)通過(guò)人的感覺(jué)器官或借助科學(xué)儀器對(duì)自然發(fā)生的現(xiàn)象或變化進(jìn)行考察、記錄和分析的一種研究方法。換句話說(shuō)，科學(xué)觀察更傾向于為了發(fā)現(xiàn)或驗(yàn)證一個(gè)科學(xué)問(wèn)題而進(jìn)行的有目的的觀察。作為科學(xué)研究的方法之一，觀察的過(guò)程不能完全任其自然而毫無(wú)控制。尤其在比較正式的觀察方法中，為盡量減少誤差，增強(qiáng)結(jié)論的可靠性，觀察者應(yīng)當(dāng)將觀察步驟、途徑、方法等在一定程度內(nèi)納入控制。第五十一頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日科學(xué)課的觀察目的，明顯地區(qū)別于社會(huì)科學(xué)中的文獻(xiàn)研究法。文獻(xiàn)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(guò)程是基礎(chǔ)教育中觀察教學(xué)的主要內(nèi)容?？茖W(xué)觀察不僅包含運(yùn)用多種感官的有目的的模糊觀察，而且包括了使用科學(xué)儀器，在盡量符合自然條件狀況下的實(shí)驗(yàn)、測(cè)量等精確觀察。后者應(yīng)該以前者為基礎(chǔ)，使學(xué)生懂得觀察的全部含義，把握觀察科研的全部過(guò)程，提高科學(xué)探究的能力。第五十二頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日三、觀察的易錯(cuò)性和重復(fù)的必要性不可回避的事實(shí)是，雖然觀察結(jié)果要求追求真實(shí)，但觀察的主體卻是不可避免地帶有主觀理解的個(gè)人。感官觀察會(huì)犯錯(cuò)誤，產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)。科學(xué)家不會(huì)放棄可疑的觀察結(jié)果，會(huì)用重復(fù)觀察的方法對(duì)待偽科學(xué)、避免犯錯(cuò)誤。第二節(jié)測(cè)量和實(shí)驗(yàn)是特殊的科學(xué)觀察一、測(cè)量是精確的科學(xué)觀察的測(cè)量是對(duì)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(xué)觀察手段。測(cè)量使觀察精確。，測(cè)量使觀察定量化。測(cè)量的精度往往反映一項(xiàng)研究的科學(xué)水平，一門學(xué)科的發(fā)展水平。第五十三頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日通過(guò)測(cè)量還可以產(chǎn)生重大的科學(xué)問(wèn)題，引發(fā)新的科學(xué)觀察。測(cè)量是實(shí)現(xiàn)科學(xué)觀察的高級(jí)階段的重要手段。在小學(xué)可以幫助孩子們建立精確觀察的概念，一般涉及長(zhǎng)度、體積、重量或質(zhì)量、溫度、時(shí)間五個(gè)基本變量和一些常見的數(shù)量變化。測(cè)量的困難性首先來(lái)源于對(duì)測(cè)量對(duì)象的認(rèn)識(shí)不夠，無(wú)法對(duì)變量進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量的第二個(gè)困難來(lái)源于儀器的精度和效度。精度就是測(cè)量能精確到什么程度。效度是所測(cè)量的東西是否是你要測(cè)的東西。第五十四頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日二、實(shí)驗(yàn)是一種有控制的科學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)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(xué)觀察另一種比較高級(jí)的階段。實(shí)驗(yàn)是經(jīng)過(guò)抽象、排除與所關(guān)心的科學(xué)問(wèn)題無(wú)關(guān)的影響的觀察。實(shí)驗(yàn)可以說(shuō)是人造的觀察，也可以說(shuō)是有結(jié)構(gòu)的觀察。排除了無(wú)關(guān)變量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，與日常觀察、感官相比具有許多優(yōu)勢(shì)：P79五點(diǎn)（1）可以讓研究者專注于兩個(gè)觀察變量之間的因果關(guān)系，排出了無(wú)因果因素的干擾，便于揭露食物的本質(zhì)；（2）人們可以借助各種儀器設(shè)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(yè)，共八十八頁(yè)，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(guò)程得以延緩，使變化緩慢的過(guò)程得以加速；（4）能將宏大的自然現(xiàn)象縮小規(guī)模進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。（5）實(shí)驗(yàn)，這種特殊的觀察可以重復(fù)。對(duì)無(wú)法直接進(jìn)行科學(xué)觀察的自然現(xiàn)象進(jìn)行考察和探索，通常采用模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的目的與觀察在根本上是相同的，都是為了獲得認(rèn)識(shí)客觀事物和過(guò)程的真實(shí)數(shù)據(jù)資料；實(shí)驗(yàn)是發(fā)展了的、更精確化的科學(xué)觀察。第五十六頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)科學(xué)觀察的形式與特點(diǎn)在觀察教學(xué)在主要有如下一些觀察活動(dòng)設(shè)計(jì)：1.感官觀察2.非視覺(jué)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(jié)構(gòu)，讓學(xué)生通過(guò)外部觀察和推測(cè)來(lái)解釋內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.近距離觀察；4.定量觀察；5.連續(xù)觀察；6.反復(fù)觀察；7.比較觀察；8.觀察實(shí)驗(yàn);9.野外觀察隨錄第五十七頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)科學(xué)觀察的形式與特點(diǎn)10.自我提問(wèn);11.命名游戲;12.觀察菜單；13.模擬觀察總結(jié)：P84最后一段第五十八頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)觀察教學(xué)的過(guò)程我國(guó)《科學(xué)（3-6年級(jí)）課程標(biāo)準(zhǔn)》，把培養(yǎng)觀察能力作為探究技能目標(biāo)的一個(gè)部分，提出來(lái)感官觀察、使用簡(jiǎn)單工具的細(xì)致觀察及其簡(jiǎn)單的定量觀察三個(gè)方面的教學(xué)要求。一、觀察活動(dòng)是多種心理因素共同作用的結(jié)果人類的觀察活動(dòng)是一種有目的、有意識(shí)地去認(rèn)識(shí)事物的直覺(jué)過(guò)程，是多種心理因素共同作用的結(jié)果。具體包括：（1）注意過(guò)程。（2）記憶過(guò)程。（3）想象過(guò)程。（4）思維過(guò)程。（5）情感過(guò)程。（6）意志過(guò)程。第五十九頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日二、一個(gè)典型的科學(xué)觀察教學(xué)的主要過(guò)程由以下幾個(gè)環(huán)節(jié)組成：1.創(chuàng)設(shè)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(shì)互補(bǔ)5.綜合運(yùn)用，細(xì)致觀察6.巧用記錄，留下過(guò)程7.表達(dá)交流，形成共識(shí)第六十頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日三、觀察教學(xué)中應(yīng)注意的問(wèn)題1.觀察的目的要明確2.一次觀察活動(dòng)只針對(duì)一個(gè)科學(xué)問(wèn)題3.所觀察對(duì)象的變量要少，一般不超過(guò)兩個(gè)4.觀察一定要配合記錄與描述5.強(qiáng)調(diào)觀察記錄的客觀性和準(zhǔn)確性6.觀察教學(xué)具有延續(xù)性和重復(fù)性7.觀察教學(xué)與思維活動(dòng)要結(jié)合起來(lái)8.努力發(fā)展學(xué)生的觀察品質(zhì)第六十一頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第五章科學(xué)課程與教材第一節(jié)科學(xué)課程的特點(diǎn)一、科學(xué)知識(shí)的特點(diǎn)（一）科學(xué)知識(shí)的知識(shí)論基礎(chǔ)兩種相互對(duì)立的知識(shí)論思想體系：理性主義的，經(jīng)驗(yàn)主義的。當(dāng)代理性主義的主要著眼點(diǎn)是知識(shí)的性質(zhì)；課程編制四要素：目標(biāo)、內(nèi)容、方法和評(píng)價(jià)無(wú)論用什么樣的組織方法，在教學(xué)中，內(nèi)容的明確性是重要的。內(nèi)容的明晰化被看作設(shè)計(jì)探究式學(xué)習(xí)首先要考慮的問(wèn)題，因?yàn)椴煌愋偷奶骄?，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入各種不同的理解模式中。課程編制的“學(xué)科中心模型”一直是理性主義者推崇的方法。第六十二頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)主義：所以的知識(shí)均源自感覺(jué)，強(qiáng)調(diào)知識(shí)獲得的個(gè)人體驗(yàn)過(guò)程。如：過(guò)程模式（二）科學(xué)知識(shí)與其他知識(shí)的差別科學(xué)知識(shí)比其他學(xué)科知識(shí)難以掌握，其原因主要源于科學(xué)知識(shí)的累積性、邏輯性、經(jīng)驗(yàn)性和相對(duì)性上?？茖W(xué)知識(shí)的經(jīng)驗(yàn)性——“做中學(xué)”。學(xué)科的特點(diǎn)直接影響課程的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性?！昂诵闹R(shí)”的概念。具有最多核心知識(shí)的物理學(xué)的教學(xué)內(nèi)容穩(wěn)定性最大。人為科學(xué)比自然科學(xué)的邏輯性和系統(tǒng)性要低。代表學(xué)科知識(shí)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(xué)中尤為典型?！砜普n程內(nèi)容編制必須遵循“循序漸進(jìn)”的原則。第六十三頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日科學(xué)知識(shí)還有一個(gè)不可忽視的特點(diǎn)是其與社會(huì)之間的復(fù)雜關(guān)系。怎樣處理科學(xué)這把“雙刃劍”已是科學(xué)教育不可忽視的主題。二、科學(xué)教育的循序漸進(jìn)課程編制的三大影響因素：學(xué)科性質(zhì)、學(xué)生需求、社會(huì)需求。科學(xué)知識(shí)的客觀性、邏輯性的特點(diǎn)決定了循序漸進(jìn)在科學(xué)教育中的特殊重要性。重演論：是指生物個(gè)體的認(rèn)知發(fā)展過(guò)程，大致重現(xiàn)其種屬演變歷史過(guò)程中出現(xiàn)的認(rèn)知能力進(jìn)化過(guò)程。對(duì)于科學(xué)教育而言，教育重演論具有特殊的意義。第六十四頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日年齡越小的孩子，越適合學(xué)習(xí)較古老的知識(shí)；關(guān)于“科學(xué)的相對(duì)真理性”等內(nèi)容，適合于較大年齡、較高年級(jí)的學(xué)生。根據(jù)教育重演論，科學(xué)的相對(duì)真理性不應(yīng)成為對(duì)初等教育階段的兒童進(jìn)行科學(xué)教育的內(nèi)容。第二節(jié)科學(xué)課程編制模型與教材結(jié)構(gòu)課程編制原理三大影響因素：學(xué)科性質(zhì)、學(xué)生需求、社會(huì)需求。四個(gè)環(huán)節(jié)：教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和過(guò)程、教學(xué)評(píng)價(jià)。一、科學(xué)課程模型（一）“學(xué)科中心模型”和“目標(biāo)模型”以學(xué)科為基礎(chǔ)的模型出現(xiàn)最早。第六十五頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日“目標(biāo)模型”的原理通常被簡(jiǎn)要概述成相互關(guān)聯(lián)的“四個(gè)環(huán)節(jié)”和影響各環(huán)節(jié)的“三個(gè)因素”，其中“目標(biāo)”是統(tǒng)領(lǐng)性的關(guān)鍵要素。P107目標(biāo)模型的主要爭(zhēng)論結(jié)果概述：四點(diǎn)（二）“過(guò)程模型”——強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的重要性贊成“課程及過(guò)程”，就是說(shuō)，沒(méi)必要，甚至不應(yīng)該對(duì)目標(biāo)和內(nèi)容加以明確?！斑^(guò)程模型”常常出現(xiàn)在“綜合課”的課堂上。綜合課被認(rèn)為是培養(yǎng)學(xué)生多種能力和激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的最好途徑，并且對(duì)學(xué)生成年后運(yùn)用、遷移科學(xué)知識(shí)和技能有益。發(fā)達(dá)國(guó)家的做法大多是，綜合科學(xué)課主要出現(xiàn)在小學(xué)階段；中學(xué)以分科為主、綜合為輔。（三）課程模型之新形式：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及其系列文獻(xiàn)：P110-111第六十六頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日課程模型之新形式：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及其系列文獻(xiàn)美國(guó)：1989，《面向全體美國(guó)人的科學(xué)》；1993，《科學(xué)素養(yǎng)的基準(zhǔn)》，1998，《科學(xué)教育改革的藍(lán)本》；1995，《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》；2001，《科學(xué)素養(yǎng)圖譜》。英國(guó)：20世紀(jì)90年代開始，《國(guó)家科學(xué)課程》，明確提出了17個(gè)方面的學(xué)習(xí)目標(biāo)，對(duì)于每一個(gè)目標(biāo)，又有一系列的教學(xué)內(nèi)容“計(jì)劃”，教師可以根據(jù)學(xué)生的具體情況，按照既定目標(biāo)和內(nèi)容來(lái)設(shè)計(jì)一堂課。課程編制新模式主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：（1）就課程開發(fā)和編制而言，國(guó)家課程文獻(xiàn)只提出標(biāo)準(zhǔn)，不規(guī)定具體內(nèi)容和教學(xué)程序。（2）課程標(biāo)準(zhǔn)需同時(shí)包括和明確課程評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)與方法。（3）科學(xué)教育和課程開發(fā)須全社會(huì)共同參與。（4）科學(xué)課程建設(shè)必須與教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。第六十七頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日二、科學(xué)教材結(jié)構(gòu)模型教材是課程的目標(biāo)、內(nèi)容及教學(xué)方法的具體化，是給學(xué)生、教師閱讀和使用的最主要的教學(xué)資源。以美國(guó)的FOSS(K-6)教材為例：P111-114可以將教材結(jié)構(gòu)分為如下三個(gè)主要類型：1.知識(shí)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(jié)構(gòu)框架P113小結(jié)第六十八頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)科學(xué)教學(xué)目標(biāo)及其內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)一、教學(xué)目標(biāo)使孩子們初步掌握以觀察為主要內(nèi)容的基本的科學(xué)研究方法和技能，以及在探究過(guò)程中形成的初步的科學(xué)知識(shí)和統(tǒng)一的科學(xué)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(shí)、尋根問(wèn)底、勇于創(chuàng)新的品質(zhì)?？煞纸鉃樗膫€(gè)方面的教學(xué)目標(biāo)：P114第三段二、教學(xué)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)：分為“統(tǒng)一科學(xué)概念”和“統(tǒng)一過(guò)程技能”兩方面。1.科學(xué)教學(xué)內(nèi)容的“統(tǒng)一概念”第六十九頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日

1.科學(xué)教學(xué)內(nèi)容的“統(tǒng)一概念”（1）性質(zhì)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(jié)構(gòu)與秩序2.科學(xué)教學(xué)內(nèi)容的“統(tǒng)一過(guò)程技能”：10項(xiàng)（1）觀察（2）分類（3）測(cè)量（4）推斷第七十頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日（5）預(yù)測(cè)（6）實(shí)驗(yàn)（7）調(diào)查（8）解釋數(shù)據(jù)（9）交流（10）猜想與假設(shè)三、內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的相互關(guān)系和循序漸進(jìn)1.統(tǒng)一概念和統(tǒng)一過(guò)程技能的學(xué)習(xí)是不可能以同樣的深度和廣度在小學(xué)階段完成。2.通過(guò)這些概念和技能的掌握，學(xué)生還將潛移默化地養(yǎng)成科學(xué)地分析問(wèn)題和處理問(wèn)題的態(tài)度和價(jià)值觀第七十一頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日四、“統(tǒng)一概念”與“統(tǒng)一過(guò)程技能”的關(guān)系1.科學(xué)概念的發(fā)展過(guò)程往往與科學(xué)方法的發(fā)展過(guò)程密不可分。2.概念的掌握，有利于科學(xué)思維、科學(xué)方法的發(fā)展。3.過(guò)程性目標(biāo)與概念目標(biāo)一樣要?jiǎng)澐植煌膶哟巍?.態(tài)度這個(gè)維度目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，不是一兩個(gè)活動(dòng)就能完成的，可能是一門課或幾門課的問(wèn)題。五、教學(xué)和內(nèi)容的細(xì)化如果一個(gè)教師對(duì)課程內(nèi)容和活動(dòng)充分掌握的話，目標(biāo)的細(xì)化將是自然而然的事。細(xì)化的程度取決于兩點(diǎn)，一是教師的變通能力，二是學(xué)生的具體情況。第七十二頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)HPS在科學(xué)課程中的地位HPS——科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會(huì)學(xué)一、HPS的教育意義：三個(gè)方面（P123）1.通過(guò)讓孩子們對(duì)科學(xué)概念、科學(xué)理論產(chǎn)生過(guò)程和方法的理解，通過(guò)對(duì)其產(chǎn)生的社會(huì)需求背景的理解，加上對(duì)科學(xué)概念和科學(xué)理論的理解；2.通過(guò)對(duì)科學(xué)史、對(duì)科學(xué)家生平和事跡的學(xué)習(xí)，可以使科學(xué)教育人性化，因此它是溝通科學(xué)與人文兩種文化的一個(gè)途徑；3.由于科研成果在科學(xué)家群體內(nèi)部獲得共識(shí)的過(guò)程受外界社會(huì)環(huán)境的影響很深，科學(xué)知識(shí)的積累和發(fā)展并不是簡(jiǎn)單地由科學(xué)邏輯決定的，科學(xué)發(fā)展過(guò)程具有復(fù)雜性。因此，通過(guò)加深對(duì)科學(xué)性質(zhì)的全面理解。二、HPS課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)：6個(gè)方面（P125-126）（1）個(gè)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(duì)處理地方性問(wèn)題的作用；（6）科學(xué)是人類的奮斗目標(biāo)第七十三頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日HPS在科學(xué)課程中的地位三、怎樣在通常的教學(xué)中體現(xiàn)HPS的教育價(jià)值HPS在小學(xué)課程中的地位實(shí)際上主要以“隱含課程”的形式出現(xiàn)的。但HPS所包含的思想?yún)s是科學(xué)素養(yǎng)的訓(xùn)練必不可少的，也是科學(xué)教育課程與“自然”課程的主要差別之一。1.通過(guò)重復(fù)觀察，可以使學(xué)生理解科學(xué)強(qiáng)調(diào)客觀觀察這一科學(xué)性質(zhì)。2.通過(guò)重復(fù)觀察，還可以消除學(xué)生對(duì)科學(xué)的神秘感，消除偽科學(xué)。3.在進(jìn)行科學(xué)史教學(xué)時(shí)，也應(yīng)注意不要夸大科學(xué)史故事的傳奇性。（忽略科學(xué)家對(duì)真理追求的孜孜不倦的精神）第七十四頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第六章科學(xué)教學(xué)模式*《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)科學(xué)教學(xué)的要求*科學(xué)教學(xué)的基本要素*科學(xué)課堂教學(xué)模式*科學(xué)教學(xué)的基本技巧第七十五頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)科學(xué)教學(xué)的要求一、科學(xué)教學(xué)的基本理念:六點(diǎn)1.科學(xué)課要為每一個(gè)學(xué)生提供公平的學(xué)習(xí)科學(xué)的機(jī)會(huì)和有效的指導(dǎo)。2.學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，科學(xué)課應(yīng)該充分考慮學(xué)生對(duì)周圍世界所具有的好奇心和積極的探究欲。教師應(yīng)該成為“科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)的組織者、引領(lǐng)者”。3.科學(xué)學(xué)習(xí)要有探究為核心。4.科學(xué)課程的內(nèi)容要滿足社會(huì)和學(xué)生雙方面的需要，選擇貼近兒童生活的、符合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的、適合社會(huì)發(fā)展需要的和有利于為他們簡(jiǎn)直人生只是大廈最必須的基礎(chǔ)內(nèi)容。5.科學(xué)課程應(yīng)具有開放性。要求給教師和學(xué)生提供選擇的機(jī)會(huì)和創(chuàng)新空間。6.科學(xué)課程的評(píng)價(jià)應(yīng)能促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)的形成于發(fā)展。第七十六頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)新課程對(duì)科學(xué)教學(xué)的要求二、《標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)教師教學(xué)的建議：1.用豐富多彩的親歷活動(dòng)充實(shí)教學(xué)過(guò)程。2.讓探究成為科學(xué)學(xué)習(xí)的主要方式。3.注重多種形式教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。4.注重學(xué)生的積極參與和相互間的交流合作。5.科學(xué)課程的教學(xué)應(yīng)具有一定的靈活性。6.注重課堂教學(xué)與課外活動(dòng)緊密結(jié)合。第七十七頁(yè)，共八十八頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)新課程對(duì)科學(xué)教學(xué)的要求二、《標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)教師教學(xué)的建議：八點(diǎn)（舊）1.用豐富多彩的親歷活動(dòng)充實(shí)教學(xué)過(guò)程。2.讓探究成為科學(xué)學(xué)習(xí)的主要方式。3.要注意對(duì)學(xué)生進(jìn)行提出問(wèn)題的訓(xùn)練，尤其在探究活動(dòng)的起始階段。4.鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想，對(duì)一個(gè)問(wèn)題的結(jié)果做多種假設(shè)和預(yù)測(cè)。5.教育學(xué)生在著手解決問(wèn)題前，先考慮行動(dòng)計(jì)劃，包括制定具