中學(xué)化學(xué)教學(xué)中學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀的培養(yǎng)

中學(xué)化學(xué)教學(xué)中學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀的培養(yǎng)第1頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中的“科學(xué)本質(zhì)”第2頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

科學(xué)素養(yǎng)的基本構(gòu)成要素

因素分析結(jié)果表明，各類目中出現(xiàn)頻次超過八次（即2/3以上）的有科學(xué)知識、科學(xué)方法、科學(xué)技能、科學(xué)本質(zhì)和STS，說明人們對科學(xué)素養(yǎng)內(nèi)涵的理解有驚人的相似性，因此，可以把這五個因素看作是科學(xué)素養(yǎng)的基本因素。

第3頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月1.什么是科學(xué)本質(zhì)第5頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

狹義的科學(xué)1.可檢驗性（testability）：即科學(xué)是經(jīng)得起檢驗的2.可信性（reliability）：即經(jīng)過檢驗的科學(xué)結(jié)果是能夠被相信是真的3.準(zhǔn)確性（precision）：即科學(xué)的陳述或預(yù)測必須是準(zhǔn)確的4.系統(tǒng)特征（systematiccharacter）：即科學(xué)有其邏輯關(guān)系，不能是前后矛盾的5.可理解性（comprehensiveness）：即科學(xué)需具備高度的解釋能力（Klemke,Hollinger&Kline,1988）第6頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2何為本質(zhì)

essence、genius、hypostases、inbeing、ingrain、metalNature：《簡明英漢詞典》中的解釋為“自然、大自然、自然界、自然狀態(tài)、本性、天性、種類”，而《現(xiàn)代英漢詞典》中解釋為“性格、本性、性質(zhì)、特性、種類、自然界”，《美國傳統(tǒng)詞典（雙解）》解釋為“物質(zhì)界物質(zhì)世界及其現(xiàn)象、自然力產(chǎn)生和控制所有物質(zhì)世界的力量和進(jìn)程”，《現(xiàn)代英漢綜合大辭典》中解釋為“自然界、自然、大自然、性質(zhì)、特性、（人或動物的）天性、本性、特征、種類、類型”等第7頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3何為科學(xué)本質(zhì)Natureofscience，NOS中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會AAASBenchmarksforScienceliteracy“科學(xué)的性質(zhì)”

容易造成的誤解：科學(xué)的本質(zhì)屬性Alter，smithKhalick，LedermanEflin：“科學(xué)本質(zhì)”這一術(shù)語來指稱關(guān)于科學(xué)的一組“價值觀、方法和活動”的集合科學(xué)本質(zhì)觀（ViewofNatureofScience）：指的就是對于科學(xué)教育領(lǐng)域所說的科學(xué)本質(zhì)的觀點(diǎn)和看法，亦即對科學(xué)本質(zhì)的理解。第8頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2科學(xué)本質(zhì)包含的方面McComas&Olson(1998):科學(xué)本質(zhì)是對科學(xué)的一種描述，它建立在哲學(xué)、歷史、社會學(xué)、心理學(xué)四個維度對科學(xué)的審視的交集上。第9頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第11頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月Khalick&Lederman（2002）★科學(xué)知識是暫定的（tentative，可以變化）★基于經(jīng)驗證據(jù)（empirical，基于對自然世界的觀察和實驗）★理論負(fù)荷的（theory-laden，科學(xué)家不可避免受其知識背景和經(jīng)驗的影響）★部分是人們想象和創(chuàng)造的產(chǎn)品（creativity&imagination，包括對解釋的創(chuàng)造）★受社會和文化的影響（socialandculturalembeddedness）★觀察和推論之間的區(qū)別（observation&inference）★科學(xué)理論與定律的功能和關(guān)系（theroies&laws）第13頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月3我國科學(xué)本質(zhì)教育概況3.1科學(xué)本質(zhì)研究第14頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2課程標(biāo)準(zhǔn)中的科學(xué)本質(zhì)

《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（7~9年級）》首次在“課程性質(zhì)和價值”以及“課程的基本理念”里提出了科學(xué)本質(zhì)的教育，指出將“體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)”作為提高科學(xué)素養(yǎng)的一個核心課程理念，但是在課程目標(biāo)中將科學(xué)素養(yǎng)設(shè)計為四個分目標(biāo)：科學(xué)探究（過程、方法與能力），科學(xué)知識與技能，科學(xué)態(tài)度、情感與價值觀，科學(xué)、技術(shù)與社會的關(guān)系，沒有明確將對科學(xué)本質(zhì)的恰當(dāng)理解作為分目標(biāo)之一,在分目標(biāo)“科學(xué)探究（過程、方法與能力）”部分有如下表述：“在科學(xué)課程中，學(xué)生將通過科學(xué)探究方式理解科學(xué)知識，學(xué)習(xí)科學(xué)技能，體驗科學(xué)過程與方法，初步理解科學(xué)本質(zhì)，形成科學(xué)態(tài)度、情感與價值觀，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和實踐能力”。而初中其它分科科學(xué)課的課程中甚至完全沒有提及。在高中課程標(biāo)準(zhǔn)中，僅《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》在課程性質(zhì)中明確提到“高中化學(xué)課程應(yīng)有助于學(xué)生……，加深對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識”。因此，從總體來看科學(xué)本質(zhì)的教育沒有得到國內(nèi)科學(xué)教育界的普遍重視，更遑論能夠在教學(xué)實踐中對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)。第15頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中的科學(xué)本質(zhì)呈現(xiàn)

作為科學(xué)教育的重要組成部分，新的化學(xué)課程倡導(dǎo)從學(xué)生和社會發(fā)展的需要出發(fā)，發(fā)揮學(xué)科自身的優(yōu)勢，將科學(xué)探究作為課程改革的突破口，激發(fā)學(xué)生的主動性和創(chuàng)新意識，促使學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)，使獲得化學(xué)知識和技能的過程也成為理解化學(xué)、進(jìn)行科學(xué)探究、聯(lián)系社會生活實際和形成科學(xué)價值觀的過程。

第16頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3趨勢

2008年3月南京師范大學(xué)課程中心郝京華科學(xué)本質(zhì)與科學(xué)教育NormanG.Lederman&JudithS.Lederman

科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)涵、科學(xué)本質(zhì)教學(xué)的理論基礎(chǔ)、科學(xué)本質(zhì)研究的視角、科學(xué)本質(zhì)的理解評價、科學(xué)本質(zhì)與科學(xué)探究的關(guān)系等問題進(jìn)行了講解，這也從一個側(cè)面說明我國對科學(xué)本質(zhì)的教育與研究日趨重視。第17頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月4國外科學(xué)本質(zhì)教育進(jìn)展4.1歷久彌新的科學(xué)本質(zhì)研究1907科學(xué)和數(shù)學(xué)教師協(xié)會中心加強(qiáng)科學(xué)方法教育重要性的報告

孫可平、鄧小麗《理科教育展望》：InternationalJournalofScienceEducation、ScienceEducation、ResearchinScienceeducation科學(xué)本質(zhì)的研究、科學(xué)的文化屬性的思考、多元文化主義向理科課程研究的滲透、科學(xué)素養(yǎng)的研究、科學(xué)史和科學(xué)哲學(xué)的研究、認(rèn)知建構(gòu)主義和社會建構(gòu)主義對科學(xué)教學(xué)的指導(dǎo)、學(xué)生科學(xué)前概念向?qū)W術(shù)性科學(xué)概念轉(zhuǎn)化的研究、STS課程研究、綜合理科課程研究、理科課程設(shè)計的研究、理科教育的全球化問題研究、理科教材的評價研究等胡衛(wèi)平（2007）20世紀(jì)90年代之前課程隱性狀態(tài)20世紀(jì)90年代之后課程顯性狀態(tài)第18頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2國際科學(xué)本質(zhì)教育的研究路線第19頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.1評價學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)理解的相關(guān)研究

幾乎所有對學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀的研究顯示，不管所使用的評價工具是什么，都一致顯示學(xué)生們沒有能夠達(dá)到所期望的對科學(xué)本質(zhì)的理解（Lederman，1992

）。有研究發(fā)現(xiàn)學(xué)生不理解科學(xué)知識是變化的（Griffiths&Barry，1993；Horner&Rubba，1978；Rubba，1977；Rubba&Anderson，1978；Rubba，Horner&Smith，1981）；學(xué)生對創(chuàng)造性和想象在科學(xué)中的作用的理解也相當(dāng)有限（Mackay，1971；Larochelle&Desautels，1991。并且學(xué)生不理解理論和定律之間的關(guān)系（Horner&Rubba，1979；Ryan&Aikenhead，1992；Mackay，1971）。其它一些類似的研究（例如Duschl,1988;Griffiths&Barman,1995）也顯示學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解相當(dāng)有限，學(xué)生所持的科學(xué)本質(zhì)觀與當(dāng)前科學(xué)教育改革文件（AAAS,1989,1993;NRC,1996）中所倡導(dǎo)的對科學(xué)本質(zhì)的理解不相符合。第20頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.2評價學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)理解的相關(guān)研究增進(jìn)學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)理解的兩種途徑隱性（implicit）：隱性途徑一般是以科學(xué)探究的教學(xué)（scienceinquiryinstruction）、科學(xué)過程技能的教學(xué)（scienceprocessskillsinstruction）、科學(xué)內(nèi)容教學(xué)工作（sciencecontentcoursework）、從做中學(xué)科學(xué)（doingscience）或其它的教學(xué)策略來促進(jìn)對科學(xué)本質(zhì)的了解，隱性途徑不能明確指出科學(xué)本質(zhì)的成分來增進(jìn)學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的了解。顯性（explicit）：顯性途徑是以科學(xué)史、哲以及（或者）與科學(xué)本質(zhì)各種方面一致的教學(xué)來增進(jìn)對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識（Akersonetal.,2000），顯性途徑需明白指出科學(xué)本質(zhì)的成分來增進(jìn)學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解。第21頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月其中顯性又分整合（integrated）和非整合（nonintegrated）最近的研究支持顯性整合：但是研究程序與結(jié)果存疑，或者研究者自己歸因為霍索恩效應(yīng)第22頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.3評價和培養(yǎng)教師對科學(xué)本質(zhì)理解的研究

在對設(shè)計用來提高學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)理解的課程進(jìn)行開發(fā)與評價發(fā)現(xiàn)這些課程對提高學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解作用甚微之后，研究者開始意識到這些研究忽視了教師作為學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)理解主要促進(jìn)者的重要作用。研究普遍顯示，教師對科學(xué)本質(zhì)的理解也不充分（如Abd-El-Khalick&Boujaoude，1997；Carey&Stauss，1968，Miller，1963；Schmidt，1967）。KhalickledermanAkerson支持顯性整合認(rèn)為：belief與behavior之間存在轉(zhuǎn)化問題

建議：課堂教學(xué)觀察第23頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.4測評科學(xué)本質(zhì)理解的工具的開發(fā)與演進(jìn)

第24頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

根據(jù)Lederman的研究，除了Shapiro(1996)的研究之外，2002年之前的其它已知研究都是使用的標(biāo)準(zhǔn)化紙筆測驗工具來評價被試對科學(xué)本質(zhì)的理解。在過去的40多年中，總共開發(fā)了20多種標(biāo)準(zhǔn)化紙筆測驗工具來評價被試的科學(xué)本質(zhì)觀。這些工具由諸如同意或者不同意、李克特量表式選項或者多選題等迫選式題目組成。第25頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.4.1對標(biāo)準(zhǔn)化工具的詬?、傩Ф葐栴}首先，Aikenhead，Ryan和Desautels(1989)認(rèn)為這些工具都基于一個有問題的假設(shè)，這些工具假定被試會以測量工具開發(fā)者相似的方式來理解和解釋測量工具中的題目。Aikenhead等人認(rèn)為研究者或者測量工具開發(fā)者認(rèn)為被試會以與自己相似的方式來判斷對科學(xué)本質(zhì)題目進(jìn)行的陳述正確與否會導(dǎo)致模棱兩可的答案，而這種模棱兩可的答案會嚴(yán)重威脅到測量工具的效度。其次，Ledermanetal.(1998)指出這些標(biāo)準(zhǔn)化工具通常反映的是研究者自身對科學(xué)本質(zhì)的觀點(diǎn)或者曲解。對于這些工具中所使用的迫選式問題，例如李克特量表或者多選題最終導(dǎo)致的是研究者和測量工具開發(fā)者將自己的觀點(diǎn)強(qiáng)加于被試。第26頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月②工具使用的問題

除了效度問題，這些標(biāo)準(zhǔn)化工具的使用也導(dǎo)致不能清晰地反映被試通過培養(yǎng)研究而獲得的對科學(xué)本質(zhì)理解的提高。標(biāo)準(zhǔn)化工具往往將被試對科學(xué)本質(zhì)的理解標(biāo)注為“完備”或者“不完備”，多數(shù)情況下是通過對其科學(xué)本質(zhì)的理解進(jìn)行賦值的方法，而不是對其觀點(diǎn)進(jìn)行解釋和分類。研究報告的結(jié)果部分往往局限于報告被試前后測的均值或者總得分。這些研究者往往不對被試進(jìn)行實驗前后對科學(xué)本質(zhì)的理解進(jìn)行解釋。第27頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月③對科學(xué)本質(zhì)的理解與時俱進(jìn)的問題

第28頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.4.2新型測評工具的演進(jìn)開放式問卷（opened-questionnaire）、訪談（interview）與賦分類目（scoringrubric）相合開放式題目允許學(xué)生解釋自己關(guān)于科學(xué)本質(zhì)所包含的方面的理解，而且這樣可以避免研究者曲解被試的觀點(diǎn)。因而，半結(jié)構(gòu)式的訪談會用來確認(rèn)被試的回答并增進(jìn)問卷的有效性。訪談還有一個目的，即揭示被試對科學(xué)本質(zhì)更深層次的理解。在這些訪談中，提供給被試自己回答的問卷（前后測），并要求他們自己閱讀、解釋并為自己的回答辯護(hù)。通過要求被試解釋并為自己的觀點(diǎn)辯護(hù)，研究者不僅可以評價被試對與科學(xué)本質(zhì)相關(guān)問題的理解還可以分析出導(dǎo)致被試持有這種觀點(diǎn)的原因。而賦分類目則使研究者即可以對被試的科學(xué)本質(zhì)觀水平進(jìn)行定性描述，又能進(jìn)行賦值定量進(jìn)行統(tǒng)計分析。Morena?ve，mixed，moreinformedExplicitnaive,Implicitna?ve,

mixed,implicitinformed,explicitinformed第29頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月5我國的科學(xué)本質(zhì)教育5.1《化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中科學(xué)本質(zhì)有關(guān)方面的呈現(xiàn)

5.1.1對科學(xué)本質(zhì)總目標(biāo)的呈現(xiàn)

通過對《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》各部分的表述進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)全文中出現(xiàn)“科學(xué)本質(zhì)”字樣1次，其表述為高中化學(xué)課程應(yīng)“有利于學(xué)生體驗科學(xué)探究的過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的基本方法，加深對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識，增強(qiáng)創(chuàng)新精神和實踐能力”，因此，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》顯性表達(dá)了對科學(xué)本質(zhì)目標(biāo)的要求，而且在緒論、課程性質(zhì)、課程理念中的課程目標(biāo)等部分共14次提到科學(xué)素養(yǎng)，而適當(dāng)理解科學(xué)本質(zhì)觀是科學(xué)素養(yǎng)的核心成分之一，因此，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》通過將培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)作為課程目標(biāo)以及顯性表達(dá)了高中化學(xué)應(yīng)加深學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識，從而顯性理性表達(dá)了科學(xué)本質(zhì)教育目標(biāo)。

《初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》全文未見“科學(xué)本質(zhì)”，但有對科學(xué)價值觀的培養(yǎng)要求，可視為隱性質(zhì)樸表達(dá)第30頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.2經(jīng)驗證據(jù)

對經(jīng)驗證據(jù)理性的表述應(yīng)為科學(xué)的發(fā)展基于觀察和實驗，但科學(xué)的目的不是將觀察到的事實進(jìn)行累積，一個實驗并不能證明一個理論或一個假說，它只是進(jìn)一步說明了理論或假說的合理性，而且科學(xué)不僅僅依賴于觀察和實驗，還需要不斷進(jìn)行抽象和推論。僅僅掌握大量的觀察和實驗事實和數(shù)據(jù)是不能產(chǎn)生科學(xué)知識的，如第谷與開普勒；在微觀領(lǐng)域，當(dāng)人類的認(rèn)識還只達(dá)到分子和原于的時候，思格斯曾指出；“原子和分子等等是不能用顯微鏡來觀察的，而只能用思維來把握。”

“湯姆遜原子模型不能解釋α粒子散射，盧瑟福經(jīng)過仔細(xì)的計算和比較，發(fā)現(xiàn)只有假設(shè)正電荷都集中在一個很小的區(qū)域內(nèi)，α粒子穿過單個原子時，才有可能發(fā)生大角度的散射。也就是說，原子的正電荷必須集中在原子中心的一個很小的核內(nèi)。在這個假設(shè)的基礎(chǔ)上，盧瑟福進(jìn)一步計算了α散射時的一些規(guī)律，并且作了一些推論。這些推論很快就被蓋革和馬斯登的一系列漂亮的實驗所證實?！彪娮釉圃咏Y(jié)構(gòu)模型化學(xué)鍵概念術(shù)語符號化學(xué)思想模型

學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)困難的一個原因就是停留在觀察和實驗現(xiàn)象上，而沒有抽象思維。比如酸的通性、氯氣和金屬鈉反應(yīng)。

第31頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

化學(xué)是一門基于觀察和實驗的學(xué)科，在整個高中課程標(biāo)準(zhǔn)中共出現(xiàn)“觀察”一詞6次，“實驗”一詞160次，與物理課程標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)“觀察”一詞61次“實驗”一詞184次相比，說明在化學(xué)學(xué)科更強(qiáng)調(diào)對實驗的要求，而物理學(xué)科中則有更多對觀察的要求?？傮w看來，《普通化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》充分認(rèn)識并強(qiáng)調(diào)了科學(xué)的發(fā)展基于觀察和實驗這一性質(zhì)，此處也不一一枚舉。而能體現(xiàn)對科學(xué)本質(zhì)所包含的經(jīng)驗證據(jù)性質(zhì)理性理解的詞匯主要有“抽象”、“推論”、“推理”“推斷”等詞匯，通過分析發(fā)現(xiàn)在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》全文中，以上詞匯均未出現(xiàn)。我們可以看出，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》中僅強(qiáng)調(diào)了化學(xué)科學(xué)以觀察和實驗為基礎(chǔ)的性質(zhì)，而未指出化學(xué)規(guī)律的得出多是在觀察與實驗的基礎(chǔ)上經(jīng)過抽象推論得出，因此，可以將《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》中關(guān)于科學(xué)本質(zhì)方面的表述定性為隱性質(zhì)樸表述。第32頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)觀察29次，實驗123次，抽象2次，推理2次，推斷3次內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中“認(rèn)識到科學(xué)探究既需要觀察和實驗，又需要進(jìn)行推理和判斷”教材編寫建議中“學(xué)生實驗和家庭實驗要體現(xiàn)學(xué)生的自主性和探究性。設(shè)計實驗方案、進(jìn)行實驗操作、觀察記錄現(xiàn)象、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、通過分析推理獲得結(jié)論的全過程是實現(xiàn)探究學(xué)習(xí)的重要途徑”“設(shè)計實驗推斷孔雀石分解的產(chǎn)物?！啊案鶕?jù)實驗現(xiàn)象推斷水的組成”顯性理性第33頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.3觀察與推論的區(qū)別

與經(jīng)驗證據(jù)的性質(zhì)相關(guān)的一個方面是對觀察與推論的區(qū)別。學(xué)生應(yīng)該能夠區(qū)分觀察和推論。觀察是對直接作用于人體感官（或這些感官的延伸）的自然現(xiàn)象狀態(tài)的，而推論是對感官不能直接感受到的的現(xiàn)象狀態(tài)的描述。

如上文所述，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》中“觀察”一詞僅出現(xiàn)了6次，而“想象”“推論”“推斷”“推理”等詞匯均未出現(xiàn)，因此在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》中沒有涉及觀察與推論的區(qū)別?！冻踔谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》

教材編寫建議中“學(xué)生實驗和家庭實驗要體現(xiàn)學(xué)生的自主性和探究性。設(shè)計實驗方案、進(jìn)行實驗操作、觀察記錄現(xiàn)象、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、通過分析推理獲得結(jié)論的全過程是實現(xiàn)探究學(xué)習(xí)的重要途徑”“設(shè)計實驗推斷孔雀石分解的產(chǎn)物?！啊案鶕?jù)實驗現(xiàn)象推斷水的組成”顯性理性原子結(jié)構(gòu)模型

第34頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

5.1.4科學(xué)定律與理論的功能及關(guān)系

科學(xué)理論是得到良好確定、高度證實并且內(nèi)部一致的解釋性系統(tǒng)，用來（1）解釋表面上不相干的幾個研究領(lǐng)域的觀察，（2）產(chǎn)生研究的問題（3）指導(dǎo)將來的研究。理論通常都基于假設(shè)或者數(shù)學(xué)公理以及不能觀察到的實體。因此，直接檢驗是站不住腳的，只有間接的證據(jù)支持理論。一般而言，科學(xué)定律表述的是所觀察到的現(xiàn)象之間的關(guān)系，而理論則是對所觀察到的現(xiàn)象或規(guī)律的推論性解釋。理論和定律之間沒有等級關(guān)系。理論和定律都是知識的不同形式，一方不會轉(zhuǎn)化成為另一方。理論和定律一樣都是科學(xué)的合理產(chǎn)品。第35頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

化學(xué)學(xué)科擁有大量的原理、理論、規(guī)律與原理，在新課標(biāo)中也多次提到理論和定律，其中提到原理33次、理論6次，定律1次、規(guī)律13次。在新課標(biāo)中，通過要求學(xué)生分別理解科學(xué)原理和規(guī)律、理論和定律在科學(xué)發(fā)展史中的作用，隱性傳達(dá)了科學(xué)原理理論等是科學(xué)知識不同形式的信息；而通過“通過實驗探究溫度、濃度和壓強(qiáng)對化學(xué)平衡的影響，并能用相關(guān)理論加以解釋”、“能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質(zhì)”、“能用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的簡單計算”等表述隱性傳達(dá)了科學(xué)理論的解釋功能和科學(xué)定律的描述定量關(guān)系功能；同時也通過要求“化學(xué)教科書應(yīng)充分體現(xiàn)社會進(jìn)步和科技發(fā)展的趨勢?？山Y(jié)合化學(xué)學(xué)科內(nèi)容深入淺出地介紹化學(xué)科學(xué)發(fā)展的新成就，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣；可通過化學(xué)發(fā)展史的線索，使學(xué)生認(rèn)識化學(xué)概念和化學(xué)原理是不斷發(fā)展和深化的，力求反映最新的化學(xué)觀念和思想”的表述明確理性傳達(dá)了科學(xué)知識會發(fā)生變化的信息。因此，綜合以上信息，可以將《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》中關(guān)于科學(xué)本質(zhì)科學(xué)定律與理論的區(qū)別方面的表述定性為隱性理性表述。第36頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(三)質(zhì)量守恒定律活動與探究建議1.認(rèn)識質(zhì)量守恒定律，能說明常見化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系。2.能正確書寫簡單的化學(xué)反應(yīng)方程式，并進(jìn)行簡單的計算。3.認(rèn)識定量研究對于化學(xué)科學(xué)發(fā)展的重大作用。①實驗探究化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系。②用微粒的觀點(diǎn)對質(zhì)量守恒定律作出解釋。理性理性第37頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.5創(chuàng)造與想象力在科學(xué)研究中的作用

科學(xué)是基于經(jīng)驗證據(jù)的，科學(xué)知識的發(fā)展包含對自然的觀察和實驗。但是，產(chǎn)生科學(xué)知識同樣包含人類的想象與創(chuàng)造力。科學(xué)較之于一般的信念，不是毫無生機(jī)的完全理性化的高度有序的活動，科學(xué)包含解釋和理論實體的發(fā)明創(chuàng)造，這些都需要大量的科學(xué)家的創(chuàng)造力。在科學(xué)研究的各個階段都需要創(chuàng)造和想象力。第谷天王星環(huán)元素周期表中子的發(fā)現(xiàn)（波特—居里—查德威克，盧瑟福）

第38頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

能體現(xiàn)對科學(xué)本質(zhì)所包含的創(chuàng)造與想象力在科學(xué)研究中的作用性質(zhì)理性理解的詞匯主要有“創(chuàng)造”、“創(chuàng)新”、“想象”等詞匯，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》中出現(xiàn)“創(chuàng)造”一詞2次，但其表述均是在化學(xué)習(xí)題的編纂中建議“鼓勵學(xué)生綜合運(yùn)用已學(xué)知識，從不同角度、不同層次進(jìn)行思考，創(chuàng)造性地解決問題”，出現(xiàn)“創(chuàng)新”一詞9次，其中有7次與創(chuàng)造與想象力在科學(xué)研究中的作用有關(guān)，“想象”0次。代表性的表述有“通過以化學(xué)實驗為主的多種探究活動，使學(xué)生體驗科學(xué)研究的過程，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，強(qiáng)化科學(xué)探究的意識，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力”“加深對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識，增強(qiáng)創(chuàng)新精神和實踐能力”，以上表述沒有具體涉及創(chuàng)造與想象力在科學(xué)研究中的作用，只是籠統(tǒng)談及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，缺少明確具體的理性表述，因此，綜合以上信息，可以將《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》中關(guān)于科學(xué)本質(zhì)創(chuàng)造與想象力在科學(xué)研究中的作用方面的表述定性為隱性理性表述。第39頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)

本主題將幫助學(xué)生用微粒的觀念去學(xué)習(xí)化學(xué)，通過觀察、想像、類比、模型化等方式使學(xué)生初步理解化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)；從五彩繽紛的宏觀世界步入充滿神奇色彩的微觀世界，激發(fā)中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣；利用有關(guān)原子結(jié)構(gòu)的科學(xué)史實，使學(xué)生了解科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度；通過對問題的探究和實踐活動，提高學(xué)生的想像能力、創(chuàng)新能力，幫助學(xué)生初步認(rèn)識辯證唯物主義的一些觀點(diǎn)。

顯性理性

第40頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.6理論負(fù)荷科學(xué)知識是理論負(fù)荷的?？茖W(xué)家的理論和所訓(xùn)練的對義務(wù)的承諾、信念、前知識、訓(xùn)練、經(jīng)驗和期望事實上影響到他們的工作。所有這些背景因素形成了一種思想意識來影響到科學(xué)家所研究的問題和他們?nèi)绾尾僮髌溲芯?、他們要觀察的對象以及他們?nèi)绾侮U釋自己的觀察。這些個體特征（有時是集體特征）或者是思維方式說明了理論在科學(xué)知識生產(chǎn)中的作用。與一般的信仰不同，科學(xué)從來不會始于中立的觀察。觀察（和研究）由來自確定的理論觀點(diǎn)的疑問或問題來推動和引導(dǎo)并獲得意義。貝采里烏斯認(rèn)為有機(jī)物只能來自有機(jī)體，人工不能合成，維勒愛因斯坦——上帝不會擲骰子查德威克發(fā)現(xiàn)中子第41頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月另一個典型的化學(xué)史案例

若門捷列夫只是觀察數(shù)據(jù),而沒有原子理論(不僅指道爾頓的原子論,還包括康尼查羅的原子-分子學(xué)說)等相關(guān)內(nèi)容的理論指導(dǎo),也不可能發(fā)現(xiàn)元素周期律。只有在理論指導(dǎo)下的觀察,才知道向哪里觀察,才能明確觀察的目的性。對此,門捷列夫作了肯定性的回答:我的周期律的決定時刻在1860年,我參加了卡爾斯魯厄代表大會,在會上我聆聽了意大利化學(xué)家康尼查羅的演講,正是他發(fā)現(xiàn)的原子量給我的工作以必要的參考資料,而正是在當(dāng)時,一種元素的性質(zhì)隨原子量遞增而呈周期性變化的思想沖擊了我。而且,在元素周期表的發(fā)現(xiàn)者中,有3位都參加了卡爾斯魯厄會議?？梢?元素周期律的發(fā)現(xiàn)不僅是一個觀察總結(jié),在很大程度上還是原子理論的作用結(jié)果。第42頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

通過對《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，全文沒有與科學(xué)知識理論負(fù)荷性相關(guān)的表述。初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)也沒有第43頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.7科學(xué)知識的暫定性

科學(xué)知識，盡管相對比較可信并且能夠經(jīng)得起一定時期的檢驗，但絕非絕對正確或確然無疑。知識，包括事實、理論和定律都是要變化的?？茖W(xué)主張在新的證據(jù)出現(xiàn)之后或者是對現(xiàn)有的證據(jù)按照新的理論進(jìn)行重新解釋時都有可能發(fā)生變化?？茖W(xué)知識的暫定性不單單是因為科學(xué)知識帶有推論、創(chuàng)造和嵌入了社會和文化屬性的事實，邏輯上的觀點(diǎn)也支持科學(xué)知識的暫定性。事實上，與普通的信念相反，科學(xué)假設(shè)、理論與定律從來都不能完全解釋所支持的證據(jù)，例如定律應(yīng)該能解釋支持其描述的所有現(xiàn)象，但是按照邏輯討論來看，可能會存在一個我們沒有掌握與之相關(guān)的任何知識的未來的事例，可能其表現(xiàn)方式與現(xiàn)有定律相反。因而，定律絕非能夠完全證明現(xiàn)象。對于理論來說亦然。無機(jī)物與有機(jī)物的界限蛋白質(zhì)不能合成原子結(jié)構(gòu)的發(fā)展元素周期表的不斷完善八大行星牛頓定律適用于宏觀世界

第44頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》通過表述“化學(xué)教科書應(yīng)充分體現(xiàn)社會進(jìn)步和科技發(fā)展的趨勢?？山Y(jié)合化學(xué)學(xué)科內(nèi)容深入淺出地介紹化學(xué)科學(xué)發(fā)展的新成就，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣；可通過化學(xué)發(fā)展史的線索，使學(xué)生認(rèn)識化學(xué)概念和化學(xué)原理是不斷發(fā)展和深化的，力求反映最新的化學(xué)觀念和思想”的表述明確理性傳達(dá)了科學(xué)知識會發(fā)生變化的信息，從而可以將《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》中關(guān)于科學(xué)知識暫定性方面的表述定性為顯性理性表述。初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)無類似表述第45頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.8科學(xué)的社會文化嵌入性

對科學(xué)的社會文化嵌入性的理性理解表述應(yīng)包括能夠認(rèn)識到科學(xué)作為人類事業(yè)是在一個大的文化背景之下進(jìn)行實踐的，并且從事該事業(yè)的人是文化的產(chǎn)品?？茖W(xué)影響并受到其所處的文化背景下的多樣元素與智力場影響?？茖W(xué)本身就具有文化性，科學(xué)與文化和社會之間相互影響。在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》中共計8次出現(xiàn)了要求學(xué)生理解化學(xué)與社會之間的相互作用，代表性的表述有，在課程性質(zhì)中表述高中化學(xué)課程應(yīng)幫助學(xué)生“更深刻地認(rèn)識科學(xué)、技術(shù)和社會之間的相互關(guān)系，逐步樹立可持續(xù)發(fā)展的思想”、在課程設(shè)計中要求“在設(shè)置選修課程模塊時應(yīng)充分反映現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展和應(yīng)用的趨勢，以物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和反應(yīng)為主線，重視反映化學(xué)、技術(shù)與社會的相互聯(lián)系”、在課程結(jié)構(gòu)中要求在化學(xué)1與化學(xué)2中能夠讓學(xué)生“認(rèn)識化學(xué)對人類生活和社會發(fā)展的重要作用及其相互影響”、在課程目標(biāo)中表述“引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識化學(xué)對促進(jìn)社會進(jìn)步和提高人類生活質(zhì)量方面的重要影響，理解科學(xué)、技術(shù)與社會的相互作用，形成科學(xué)的價值觀和實事求是的科學(xué)態(tài)度”等，通過強(qiáng)調(diào)科學(xué)與社會文化的互動作用從而顯性理性表達(dá)了對科學(xué)的社會文化嵌入性的理解.

克隆轉(zhuǎn)基因第46頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

而且能夠在教材編寫建議中建議“高中化學(xué)教科書內(nèi)容的選擇既要反映出化學(xué)科學(xué)的社會價值、化學(xué)科學(xué)對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的貢獻(xiàn)，也要適當(dāng)反映由于人類不恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用科學(xué)技術(shù)的成果而產(chǎn)生的負(fù)面影響，體現(xiàn)社會發(fā)展對化學(xué)科學(xué)提出的新要求，幫助學(xué)生理解科學(xué)、技術(shù)與社會的和諧發(fā)展對人類的重要作用”，因此，綜合以上信息可以將《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》中關(guān)于科學(xué)的社會文化嵌入性方面的表述定性為顯性理性表述。第47頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2某版本新課標(biāo)高中化學(xué)教材科學(xué)本質(zhì)有關(guān)方面呈現(xiàn)研究

Abd-El-Khalick等人認(rèn)為造成當(dāng)前學(xué)生和教師對科學(xué)本質(zhì)理解現(xiàn)狀的主要因素是科學(xué)教材呈現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)有關(guān)方面的方式。

研究者建議將顯性科學(xué)本質(zhì)教學(xué)與科