科学史融入教学对初中学生理解科学探究影响的实证研究.pdf

论文题目 科学史融入教学对初中学生理解科学探究影响的实证研究 学科专业 课程与教学论 学位申请人 徐创新 指导教师 邓小丽副教授 中文摘要 在我国新世纪理科新课程改革中 科学探究 成为本次新课程改革的亮点 和热点 我国理科课程标准都将 理解科学探究 作为科学探究学习的重要目标 这不但反映了新时期科学教育理念的变化 要求学生不仅要 掌握科学 更要 理解科学 同时也反映了实施科学探究教学基本要求 即要让学生学会科学 探究 首先要让学生理解科学探究 众多的研究表明 学生通过 做中学 动 手操作 等技能的学习虽然可以发展他们的科学探究的能力 但并不能很好地发 展他们对科学探究的理解 而科学史教学实践的研究发现 通过科学史融入教学 可以很好地发展学生对科学本质的认识 增进他们对科学探究的理解 因此 本 研究以科学史融入教学的方式来增进学生对科学探究的理解 本研究在文献综述的基础上 提出了初中生对科学探究应该达成的理解的评 价指标体系 包含了十八个方面 然后 结合研究者从浙江教育出版社出版的初 中科学八年级教材中选择的四个主题包括 牛顿第一运动定律 欧姆定律 质量守恒一以及 光合作用 确定了本研究所要考察的对科学探究的理解的 十三个方面 并就这十三个方面编成了科学探究调查问卷 同时 研究者还根据 所选择的四个主题 编制了科学知识问卷 该研究以八年级学生为研究对象 通 过科学史融入教学的实证研究 了解学生在科学探究理解方面的改变以及该实验 教学对学生学习科学知识的影响 通过调查问卷统计分析 得出了如下结论 一 质性的研究结果 l 提出了我国初中生科学探究理解方面的评价指标体系 2 发现了在中学实行科学史融入方式的教学存在三方面的困难 1 搜集和处理科学史材料存在困难 2 选择合适的科学史融入教学方法存在困难 3 实际实施科学史融入教学存在困难 二 量化的研究结论 1 科学史融入教学对学生科学知识的学习无显著影响 2 科学史融入教学对学生理解科学探究有极为显著的影响 3 科学史融入教学在短时间内很难让学生对科学探究的总体理解达到理想水平 研究者结合自己的研究结果和亲身的研究心得 提出如下几点建议 l 课程方面的建议 1 职前课程方面 在高等师范院校理科师范课程中推行h p s 课程 科学史 科学哲学以及科学社会学相融合的课程 以增进师范生对科学本质的认识 2 职后课程方面 开发适合于中学理科教师理解的科学本质课程 并对他们 进行科学本质方面的培训 以增进理科教师对科学本质的理解 2 教材及教材辅助资源方面的建议 一一 1 教材方面 在中学理科教材中适当增进概念 规律以及理论等形成的历史 背景 发展过程和相关的争论 同时增加这些内容与科学本质的关联 2 教材辅助资源方面 建议结合中学理科教材 开发与教材内容相关的科学 史资源库 为教师进行科学史教学提供方便 3 教学方面的建议 研究者应加强科学史融入教学指向理解科学探究这类型教学的研究力度 开 发这方面的教学案例 探索合适的教学方式 以提供给理科教师做参照 关键词 科学史理解科学探究科学史融入教学传统式教学 论文类型 应用研究 t i t l eo ft h et h e s i s aa c t i o no ft h ei n t e g r a t i n gs c i e n c eh i s t o r yw i t h t e a c h i n gt oi n f l u e n c ej u n i o r su n d e r s t a n d i n go fs c i e n c ei n q u i r y m a j o r c u r r i c u l u ma n di n s t r u c t i o n a p p li c a n to ft h ed e g r e e t u t o r a b s t r a c t s c i e n c ei n q u i r y h a sb e c o m eah o tt o p i ci nt h en e wc u r r i c u l u mr e f o r m i nt h en e wc e n t u r y u n d e r s t a n d i n gs c i e n c ei n q u i r y i st a k e na s a n i m p o r t a n to b j e c t f o r t h es t u d yo fs c i e n c ei n q u i r yi nt h es c i e n c e c u r r i c u l u ms t a n d a r d t h eo b j e c ts h o w st h ec h a n g et h a ts c i e n c et e a c h i n g r e v g l v e f r o m m a s t e r i n gs c i e n c e t o u n d e r s t a n d i n gs c i e n c e m e a n w h i l e i ta l s or e f l e c t st h a tt e a c h i n go fs c i e n c ei n q u i r ym u s tt a k e s c i e n c ei n q u i r yu n d e r s t a n d i n gf i r s tf o rs t u d e n t st ol e a r ns c i e n c ei n q u i r y r e s e a r c h e ss h o w t h a ts t u d e n t s a b i l i t yo fs c i e n c ei n q u i r yc a ng e t d e v e l o p e db y l e a r n i n gb yd o i n g o r 翻o p e r a ti n gb yh a n d b u tt h e i r u n d e r s t a n d i n go fs c i e n c ei n q u i r yi sn o ts a t i s f i e d s t u d i e so nt h ep r a c t i c e o fs c i e n c eh i s t o r yt e a c h i n gf o u n do u tt h a ts t u d e n t s a w a r e n e s so fs c i e n c e n a t u r ec a bb ed e v e l o p e db yi n t e g r a t i n gs c i e n c eh i s t o r yw i t ht e a c h i n g a n d t h e i ru n d e r s t a n d i n go fs c i e n c ei n q u i r yc a ng e tp r o m o t e da sw e l l t h e r e f o r e t h i sp a p e ra i m st op r o m o t es t u d e n t s u n d e r s t a n d i n go fs c i e n c ei n q u i r y b yi n t e g r a t i n gs c i e n c eh i s t o r yw i t ht e a c h i n g t h ep a p e r o nt h eb a s eo flit e r a t u r es t u d y f i r s tp u t sf o r w a r d e v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mw h i c hi n c l u d e s1 8a s p e c t sf o rj u n i o rs c h o o l s t u d e n t st ou n d e r s t a n ds c i e n c ei n q u i r y t h e nb ys e l e c t i n gf o u rt o p i c s w h i c ha r e n e w t o n sf i r s tl a wo fm o t i o n o u ml a w p h o t o s y n t h e s i s m a s sc o n s e r v a t i o n f r o mj u n i o rs c i e n c et e x t b o o kf o r g r a d e8p u b l i s h e db yz h e j i a n ge d u c a t i o n a lp u b l i s h i n gh o u s e t h ep a p e rs e t s 1 3a s p e c t sw h i c ht h i sp a p e rn e e d st os t u d yf o rt h eu n d e r s t a n d i n go fs c i e n c e i n q u i r y a n dc o m p i l e sas c i e n c ei n q u i r yq u e s t i o n n a i r ea n das c i e n c e k n o w l e d g eq u e s t i o n n a i r ea c c o r d i n gt ot h e1 3a s p e c t sa n dt h ef o u rt o p i c s r e s p e c t i v e l y t h ep a p e rt a k e sg r a d e8s t u d e n t sa ss u b j e c t st of i n do u t t h ec h a n g eo fs c i e n c ei n q u i r yu n d e r s t a n d i n ga n dt h ei n f l u e n c eo fs c i e n c e k n o w l e d g eb yt h es t u d yo fi n t e g r a t i n gs c i e n c eh i s t o r yw i t ht e a c h i n g f i r s t t h er e s u l t o fq u a l i t a t i v es t u d y l i tp u t sf o r w a r dt h ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mf o rj u n i o rs c h o o l s t u d e n ts 2 i tf i n d so u tt h et e a c h i n go b s t a c l e st h a te x i s tw h e ni n t e g r a t i n g s c i e n c eh i s t o r yw i t ht e a c h i n gt op r o m o t es t u d e n t s u n d e r s t a n d i n go f s c i e n c ei n q u i r y t h e d i f f i c u l t i e sa r ea sf o l l o w s 1 t h e r ei sd i f f i c u l t yi nc o l l e c t i n ga n dp r o c e s s i n gm a t e r i a l so f s c i e n c eh i s t o r y 2 t h e r ei sd i f f i c u l t yi np r a c t i c et e a c h i n gb yi n t e g r a t i n gs c i e n c e h i s t o r y 3 t h e r ei sd i f f i c u l t yi nc h o o s i n gs u i t a b l et e a c h i n gm e t h o d s s e c o n d t h er e s u l t o fq u a n t i t a t i v es t u d y l t h e r ei s n oo b v i o u se f f e c tt os t u d e n t s s c i e n c ek n o w l e d g ei n i n t e g r a t i n gs c i e n c eh i s t o r yw i t ht e a c h i n 2 t h e r ei so b v i o u se f f e c tt os t u d e n t s s c i e n c ei n q u i r yu n d e r s t a n d i n g i ni n t e g r a t i n gs c i e n c eh i s t o r yw i t ht e a c h i n g 3 i ti sd i f f i c u l tf o ra ni d e a ll e v e lf o rs t u d e n t st ou n d e r s t a n ds c i e n c e i n q u i r yi nas h o r tp e r i o do ft i m ei ni n t e g r a t i n gs c i e n c eh i s t o r yw i t h t e a c h i n g t h ea u t h o rp u t sf o r w a r dt h ef o l l o w i n gs u g g e s t i o n sa c c o r d i n gt op e r s o n a l r e s e a r c hf i n d i n g sa n de x p e r i e n c e s l s u g g e s t i o n so nc u r r i c u l u m 1 p r e p r o f e s s i o nc u r r i c u l u mh p sc u r r i c u l u m w h i c hi n c l u d es c i e n c e h i s t o r y s c i e n c ep h i l o s o p h y a n dc u r r i c u l u m c o m b i n e ds c i e n c ea n d s o c i o l o g y s h o u l db ec a r r i e do u ti nn o r m a lu n i v e r s i t yf o rs c i e n c em a j o r s t u d e n t sab e t t e ru n d e r s t a n d i n go fs c i e n c en a t u r e 2 a f t e r p r o f e s s i o nc u r r i c u l u r ld e v e l o p i n gc u r r i c u l u mw h i c hf i t sf o r s c i e n c et e a c h e r s ab e t t e ru n d e r s t a n d i n go fs c i e n c en a t u r ei nj u n i o r s c h o o l s 2 s u g g e s t i o n so nt e a c h i n gm a t e r i a l sa n dt e a c h i n ga i dr e s o u r c e s 1 t e a c h i n gm a t e r i a l s m o r eb a c k g r o u n d p r o c e s so fd e v e l o p m e n ta n d d i s c u s s i o n ss h o u l db ei n t r o d u c e dt ot e a c h i n gm a t e r i a l so ns o m ec o n c e p t s l a w sa n dt h e o r i e s a sw e l la sc o r r e l a t i o no nt h ec o n t e n t sa n ds c i e n c e n a t u r e 2 t e a c h i n ga i dr e s o u r c e s d e v e l o p i n gs c i e n c eh is t o r y d a t a b a s e c o n c e r n i n gt e a c h i n gc o n t e n t sb yc o m b i n i n gs c i e n c et e a c h i n gm a t e r i a l sf o r t e a c h e r s c o n v e n i e n c eo fs c i e n c eh i s t o r yt e a c h i n g 3 s u g g e s t i o n so nt e a c h i n g r e s e a r c h e r ss h o u l dp a ym o r ea t t e n t i o nt os t u d yt h et e a c h i n g o f i n t e g r a t i n gs c i e n c eh i s t o r yw i t ht e a c h i n g t h e ys h o u l d a l s od e v e l o p t e a c h i n gc a s e sa n de x p l o r es u i t a b l et e a c h i n g m e t h o d sf o rt e a c h e r s r e f e r e n c e k e yw o r d s s c i e n c eh i s t o r y u n d e r s t a n d i n gs c i e n c ei n q u i r y i n t e g r a t i n g s c i e n c eh i s t o r yw i t ht e a c h i n g t r a d it i o n a lt e a c h i n g t y p eo ft h e s i s s t u d yo fa p p l i c a ti o n 表目录 表2 一l 国内外科学教育专家 学者对科学探究的认识 1 4 表2 2 初中生对科学探究所应达成理解的评价框架 1 5 表2 3 初中生对科学探究所应达成理解的评价指标体系 1 6 表2 4 国内外科学教育专究 学者有关科学本质实证研究列表 2 4 表3 一l 教学实验研究思路 2 6 表3 2 实验组和控制组背景资料 2 8 表3 3 原始问卷与修改后问卷对比 3 0 表3 4 调查问卷考察点和相对应题号 3 1 表3 5 各主题 主题发展简史以及以及所能达成的科学探究理解 3 2 表4 1 控制组和实验组科学知识卷测验结果 3 4 表4 2 前测中两组学生的科学探究调查问卷得分结果 3 5 表4 3 后测中两组学生的科学探究调查问卷得分结果 3 6 表4 4 前后测中实验组学生的科学探究调查问卷得分结果 3 8 表4 5 前后测中控制组学生科学探究调查问卷得分结果 3 9 表4 6 教学实验后实验组和控制组学生在科学探究理解方面的变化情况 4 0 表4 7 实验组与控制组在科学假设作用理解上的前 后测比较 4 2 表4 8 实验组与控制组在观察与实验作用理解上的前 后测比较 4 4 表4 9 实验组与控制组在形成结论作用理解上的前 后测比较 4 5 表4 1 0 实验组与控制组在科学假设理解上的前 后测比较 4 7 表4 一l l 实验组与控制组在实验目的理解上的前 后测比较 5 0 表4 1 2 实验组与控制组在观察与推论区别理解上的前 后测比较 5 1 表4 1 3 实验组与控制组在科学解释多元化理解上的前 后测比较 5 3 表4 一1 4 实验组与控制组前 后测中对 解释多元化 做出理想回答人数统计 5 4 图目录 图3 1 研究流程 2 7 图4 一l 前后测中实验组各学生科学探究调查问卷总得分之比较 3 9 图4 2 科学探究调查问卷4 1 题各选择项持肯定态度人数频数分布 4 2 图4 3 学生对 观察与实验作用 理解的理想和非理想选择项持肯定态度人 数频数分布 4 4 图4 4 学生对 形成结论意义 理解的相关题目各选择项持肯定态度人数的 频数分布 4 6 图4 5 科学探究调查问卷4 3 题各选择项持肯定态度人数频数分布 4 8 图4 6 学生对 实验目的 理解的相关题目各选择项持肯定态度人数频数分 布 5 0 图4 7 学生对 观察与推论区别 理解的相关题目各选择项持肯定态度人数 频数分布 5 2 论文独创性声明 本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果 论文中除 了特别加以标注和致谢的地方外 不包含其他人或机构已经发表或撰写过的研究 成果 其他同志对本研究的启发和所做的贡献均己在论文中做了明确的声明并表 示了谢意 作鞫嘭 斜一芍 论文使用授权声明 本人完全了解上海师范大学有关保留 使用学位论文的规定 即 学校有权 保留送交论文的复印件 允许论文被查阅和借阅 学校可以公布论文的全部或部 分内容 可以采用影印 缩印或其它手段保存论文 保密的论文在解密后遵守此 规定 货者孙4 r 警 期 咖小厂日期 嘶乍秒s 巧 上海师范大学硕士研究生学位论文第一章绪论 1 1 问题的提出 第一章绪论 1 1 1 概念界定 l 科学史 吴国盛 2 0 0 4 认为 科学史 h i s t o r yo fs c i e n c e 这个词跟 历 史 h i s t o r y 一样有两个层次的意思 第一层次指的是对过去实际发生的事情 的述说 第二层次则是指对这种述说背后起支配作用的观念进行反思和解释 1 通 过了解历史上科学家的探究过程 揭示隐含在科学家探究背后的观念并进行反思 性的讨论 可以让学生更深入地理解科学探究 因此 本研究将以科学历史发展 为线索来设计教学 从而达到让学生理解科学探究 本研究中所谓 科学史 是研究者在浙江教育出版社现行所使用的科学教材 八年级上 下学期中各选择了两个主题共四个主题 包括牛顿第一运动定律 欧 姆定律 质量守恒和光合作用 通过收集相关科学史实 图片以及历史上科学家 所做的实验 结合前面四个主题 从历史发展的角度再现科学家在当时的背景下 探究相关定律 理论或概念的过程 2 理解科学探究 科学探究指的是科学家们用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出 种种解释的多种不同途径 科学探究也指的是学生们用以获取知识 领悟科学的 思想观念 领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动 2 从科学探 究的后一种表述可以看出 科学探究不仅仅是获取知识的一种手段 同时 要通 过科学探究 让学生理解科学的一些观念以及科学家进行探究所运用的科学方 法 在我国新世纪理科新课程改革中 探究学习 被放到了一个非常突出的地 位 在国家教育部颁布的理科课程标准中 对科学探究的学习提出了两点要求 一是培养学生的科学探究能力 二是增进学生对科学探究的理解 在理解科学探究方面 课程标准就科学探究具体的过程提出了学生需要理解 的几个方面 包括理解提出问题的意义 猜想和假设作用 制定计划和设计实验 1 吴国盛著 反思科学 m 北京 新世纪出版社 2 0 0 4 1 0 8 2 美 国家研究理事会 美国国家科学教教育标准 m 戢守志等译 北京 科学技术文献出版社 1 9 9 9 3 0 1 第一章绪论上海师范大学硕士研究生学位论文 意义 实验对科学探究的作用 形成结论的意义 表达和交流的意义等 从美国 国家科学教育标准所定义的科学探究可以看出 理解科学探究还要求理解科学家 所运用的一些具体的科学方法 因此 在本研究中 研究者所确定的对科学探究 的理解还包含对几种具体科学方法的理解包括科学假设 科学实验 观察 归纳 推理等等 另外 本研究还要求学生对科学探究过程和方法的总体特点有一个基 本理解 包括创造性 曲折性 质疑性 非程序化等 科学探究不仅受到其内在 逻辑的制约 同时也受到外部因素的影响 初中学生应了解科学探究还受到社会 技术等外部因素的影响 因此 本研究要求学生所理解的科学探究 包括对科学探究具体过程的理解 科学探究具体方法的理解 科学探究过程与方法的总体特点的理解以及对科学探 究外在影响因素的理解 3 科学史融入教学 科学史融入教学就是在课堂教学过程中 结合教材内容 一般是重要理论 定 律或概念等 和学生实际 选择与教学相关的科学史内容 一般是比较系统集中的 化学史料 将科学的运作方式传递给学生 换言之 就是将知识产生的真实背 景和历史经过 或者将科学思维和科学方法的发展过程 根据学生当前的认知水 平和简约化教学原则有选择地再现在学生面前 让学生充分感受前人的智慧能 力 思维轨迹 认识路线 科学方法以及科学探索的艰辛 运用这种教学法时 所选择主题相关的史料一般比较系统 使用时需要教师 把相关的资料集中在一起 按历史发展的顺序排列起来 组成新的体系来讲授 利用这种教学法不仅可以展示知识发生的动态过程 还能把蕴涵科学家探究过程 中大量的直觉与想象 猜测与假说 观察与实验 推理与建模等研究方法和思维 方法展示出来了 不仅让学生了解科学的结论和结论背后的思维方法 还能感受 n l l l 理论的局限性和新理论的发展性 4 传统式教学 传统式教学是指教师主要以讲述的方式先教授规律 理论或概念的原理 学 生在理解这些原理的基础上再进行实验操作并对原理进行验证 学生应用教师所 教的内容 回答并解决与本研究主题有关的问题 1 1 2 问题研究的背景 2 第一章绪论 上海师范大学硕士研究生学位论文 l 新时期科学教育理念的变化要求理解科学探究 2 0 世纪后半期 由于社会 经济和科学技术的发展 人类对世界尤其是对人 与自然关系的认识发生了很多变化 由此影响到对科学价值的认识 科学教育的 宗旨从 掌握科学 演进为 理解科学 1 9 8 2 年 美国科学教师协会在 科 学 技术 社会 2 0 世纪8 0 年代的科学教育 报告中提出并论证 理解科学 之后 世界各国的科学教育也逐渐认识到 理解科学 的重要性 在1 9 8 4 年和 1 9 8 8 年第三 第四届国际科学教育研讨会上 理解科学 成为各国科学教育 工作者的重要议题 1 9 9 2 年世界环境与发展大会之后 理解科学 成了一种 国际性的教育思潮 受到许多国家的重视 2 在这种国际科学教育的大背景下 我国的第八次基础教育理科课程改革也尤为突出强调 理解科学 的作用 在教 育部颁布的各种课程文件中都有不同程度的体现 在我国的课程标准中 理解 科学 不仅包括对科学知识的理解 也包含着对科学过程和方法以及对科学 技 术 社会三者的理解 这中间 就隐含着对科学探究的理解 实际上 在绝大多 数理科课程标准在对 科学探究 的表述上都提到了两方面 即发展科学探究所 需要的能力和增进学生对科学探究的理解 可见 理解科学探究是新时期科学教 育理念变化所带来的必然要求 2 探究学习需要理解科学探究 在理科新课程的推进过程中 各实验区都积极地开展探究性教学 要求学生 进行探究性学习 这些都是可喜的现象 但同时也发现了一些不足 主要表现在 理科教师对新课程理念的理解比较肤浅 知识面较窄等方面 由于有些教师对科 学探究的理解不够 导致他们在实际教学中向学生传递的科学探究只是一种模式 化的探究 这种教学给学生造成一种错误认识 认为科学探究有一套固定的程序 科学研究都应遵守这种模式 这与科学方法的多样性是相违背的 实际上 由于 科学探究过程是学生自主学习的过程 探究内容 探究过程 探究方式的不确定 性和探究主体的差异性 决定了探究性学习没有固定的模式 3 因此 只有理解 科学探究 才能更准确地把握科学探究 3 科学史融入教学的发展 1 教育部基础教育司科学 7 9 年级 课程标准研制组 科学 7 9 年级 课程标准解读阻 武汉 湖北教 育出版社 2 0 0 2 2 8 2 周川 科学教育的新概念 理解科学 n 中国教育报 1 9 9 5 一1 0 一i 7 1 3 王祖浩 吴星等著 化学新课程中的科学探究 m 北京 高等教育出版社 2 0 0 3 1 9 4 3 第一章绪论上海师范大学硕士研究生学位论文 充分认识科学史的价值 树立科学史融入科学教学的理念 科学史教育应作 为科学课程的一个重要教学任务 国际上 科学教育专家对科学史教育价值的认 识发生了重大的转变 从2 0 世纪8 0 年代中期开始 人们重视将科学史与科学哲学 研究有机地结合起来 融为一体 强调科学史对理解科学本质的重要性 1 这种 转变从美国科学教育出台的相关文件和课程标准中可以得到充分的体现 美国科 学教育促进会于1 9 8 5 年开始着手制定全面革新美国中小学科学教育的长远计划 即 2 0 6 1 计划 在1 9 8 9 年得出的第一份研究报告一 面向全体美国人的科学 中 提出了要把培养学生对历史的了解和科学的历史认识作为科学教学的重要基 础 该报告提出了科学史学习的十大主题 2 1 9 9 3 年制定的 科学素养的基准 则更为具体 详尽地列出了实施科学史教育的内容和相应地教学要求 3 1 9 9 6 年 颁布的 美国国家科学教育标准 也极为重视科学史教育 将 科学的历史与本 质 作为培养科学素养的核心内容之一 规定为k 1 2 年级 从幼儿园到高中 科学教育的八项基本内容之一 在5 8 年级的内容标准中指出 本标准的目的是 利用某些科学史实例帮助学生理解科学探究 科学知识的本质和科学与社会之间 的相互影响等 4 可见 国际科学教育专家对于科学史教育价值的认识已取得了 共识 即通过科学史教学来达到理解科学本质的目的 其中也包含着理解科学探 究这个维度 但长期以来 我国广大科学教师对于把科学史融入理科教学的教育价值认识 还不深刻 一般多认为科学史教育主要是提高学生学习科学的兴趣 培养科学态 度和爱国主义精神 而忽视了科学史在促进学生认识科学的本质 理解科学概念 学习科学方法 以及了解科学技术与社会之间的互动关系等方面的价值 在我国 的课程标准中 虽然很多都提及了对科学史的要求 但很少将科学史教学与理解 科学本质直接相关联 而 科学 7 9 年级 课程标准 在这方面有一定的突破 在课程的性质和价值以及课程的基本理念中提到 科学课程建立在以下对科学 本质认识的基础上 并将引导学生逐步认识科学的本质 科学课程要引导学 生初步认识科学的本质 逐步领悟自然界的事物是相互联系的 5 这其中所提 1 丁邦平 国际科学教育导论m 太原 山西教育出版杜 2 0 0 2 3 3 8 3 3 9 2 美国科学促进协会 面向全体美国人的科学 岫 北京 科学普及出版社 2 0 0 1 1 2 3 1 3 7 3 美国科学促进协会 科学素养的基准暖 中国科学技术协会译 北京 科学普及出版社 2 0 0 1 1 7 5 1 9 0 美 国家研究理事会 美国国家科学教育标准啦 戢守志等译 北京 科学技术文献出版社 1 9 9 9 1 9 7 1 9 9 5 中华人民共和国教育部制定 科学 7 9 年级 课程标准 实验稿 z 北京 北京师范大学出版社 2 0 0 l 2 v 屯 4 第一章 绪论 上海师范大学硕士研究生学位论文 及的科学本质也包含着对科学探究的理解 在内容标准中 科学史在科学课程中 的地位和作用 又提到 科学史可以提供重要的科学事实 概念 原理 方法 以及技术发明的历史背景 现实来源和应用 通过科学史有关内容介绍 使学生 感受到科学是一个开放的 不断发展的系统 通过对科学史上一些重大发现 发明过程的介绍以及一些简单而典型的著名案例的学习 激发学生对科学的兴 趣 培养他们的探索精神和科学态度 促进和改善学生对科学思想方法的理 解 其教学效果应当通过学生对相关科学知识点理解 对科学过程与方法的理 解以及学生科学态度 情感与价值观的培育来体现 可见 虽然在实际教学中 教师还很少将科学史应用的价值指向对科学本质的理解 但 科学 7 9 年级 课程标准 已传达出了这方面的倾向 1 1 3 问题的提出 从研究的背景可以看出 国际科学教育的理念要求理解科学探究 实际教学 中实施科学探究也需要理解科学探究 国际科学教育专家的众多研究表明 科学 史教学可以增进学生科学探究的理解 虽然我国科学课程标准中已经提出科学史 教学应该指向对科学探究的理解 但实践中相关的比较系统的研究还比较少 另 外 在我国国家教育部颁布的理科课程标准中 虽然已明确地提出要求学生理解 科学探究 但目前的理论研究和实证研究主要集中于培养学生的科学探究能力 有关 增进学生对科学探究理解的研究 在理论方面了有了一些相关的表述 但 相关的实证研究还相当缺乏 1 2 研究的主要内容 本文研究的内容主要有 l 通过系统研究 整理国内外科学教育中有关对科学探究理解方面的一些一致 性观点 提出我国初中生科学探究理解方面的评价指标体系 包含了学生对科学 探究应该理解的1 8 个方面 2 通过科学史融入教学方式以及传统教学方式分别在实验组与控制组中进行教 学 以研究科学史融入教学方式对学生理解科学探究的影响 1 中华人民共和国教育部制息科学 7 9 年级 课程标准 实验稿 z 北京 北京师范大学出版社 2 0 0 1 3 8 3 9 5 第一章绪论上海师范大学硕士研究生学位论文 1 3 问题研究的意义 本研究是在我国新一轮科学课程改革和实施的背景下提出并开展的 研究者 结合当代科学教育界对理解科学探究以及科学史方面的理论和实践研究 来探讨 科学史融入教学对初中学生理解科学探究的影响 一方面作为研究科学探究的科 学教育工作者的一个参考 另一方面也为在实践第一线的科学教师在进行科学史 教学和探究教学时提供一些思考 1 4 论文整体框架 本论文由五章构成 各章内容如下 第一章 绪论 明确科学史 科学探究的理解 科学史融入教学以及传统式 教学的概念 阐述本论文问题提出的背景 论文研究的主要内容 问题研究的意 义以及论文的整体评价指标体系 第二章 文献综述 该部分首先对国内外在科学探究的理解方面的表述进行 综述 提出本文中初中学生对科学探究所应达到的理解的评价指标体系 然后对 增进学生理解科学探究方面的策略以及相关实证研究进行梳理 提出本文的意欲 研究的重点 第三章 研究方法和设计 确立研究思路与流程 选择研究对象和研究工具 明确研究过程 第四章 研究结果及分析 该部分主要对调查问卷进行统计和分析 分为两 节 第一节是对科学知识问卷进行统计分析 第二节是对科学探究调查问卷进行 统计与分析 第五章 研究结论与建议 提出本文的研究结论 并有针对性地提出一些建 议 同时 指出本文研究不足及有待进一步研究的问题 6 上海师范大学硕士研究生学位论文第二章文献综述 第二章文献综述 本章分为三节来探讨本论文相关文献 第一节探讨科学教育中国内外学者就 科学探究所应达成的理解持有的一些观点 以期提出适合我国初中生在科学探究 理解方面的评价指标体系 第二节则分析对增进理解科学探究的策略有哪些 并 提出本研究中试图所选择的增进初中生理解科学探究的策略 第三节探讨科学史 融入教学与科学探究的相关实证研究 提出本文意欲研究的重点 2 1 对科学探究所应达成的理解的讨论 对科学本质的讨论是近年来众多科学教育专家 学者所关注的一个热点话题 绝大多数专家 学者在讨论科学本质时 往往包含了对科学探究的理解这个维度 我们将这些讨论中涉及到理解科学探究的有关国内外文献 进行了整理 2 1 1 国外专家 学者对科学探究的讨论 l 面向全体美国人的科学 s f 从 1 9 8 9 对科学本质的讨论影响最为广泛的当数美国国家科学促进会和 美国国家科 学教育标准 美国科学促进协会 a a a s 在制定 2 0 6 1 计划 的 面向全体 美国入的科学 s f 从 1 9 8 9 中 将科学本质分为 科学世界观 科学探 究 和 科学事业 三个领域进行阐述 其中有关科学探究 s c i e n t i f i ci n q u i r y 观点如下1 1 科学需要证据 2 科学是逻辑和想象的融合 3 科学解释和预见 4 科学家努力鉴别 避免偏见 5 科学不仰仗权威 2 c o l l e t t e 和c h i a p e t t a 1 9 9 4 1 美 美国科学促进协会 面向全体美国人的科学嘲 北京 科学普及出舨社 2 0 0 1 5 8 7 第二章文献综述 上海师范大学硕士研究生学位论文 c o l l e t t e 和c h i a p e t t a 两位学者以三个维度来说明科学本质 其中的两个维 度与科学探究相关联1 1 科学探究是探究自然界的 思考 方式 aw a yo ft h i n k i n g 科学必须建立在真实的证据上 甚至根据证据可以推翻权威 科学家是无法绝对客观的 只能尽量避免偏见与误差 科学是建立在将假说提出后 再加以验证 提出结论的过程 归纳法与演绎推理在科学中占有重大地位 但它们也有局限性 因果关系的推理只能视为一种可能 而非绝对关系 类推及由果到因的倒推是科学解释自然界现象的两种形式 但它们有局限性 科学家必须时常做自我反省 以及对任何现存的理论进一步思考其合理性 2 科学是一种 探究 的方式 am e t h o da n daw a yo fi n v e s t i g a t i o n 科学家所采用的方法没有一定的程序 而是对问题采取有组织的方式 不接 受毫无根据的资料 而且要存有一种观念 仅依靠合适的研究方法未必能真正解 决问题 因为并非所有的问题都能被解决 3 美国国家科学教育标准 n s e s 1 9 9 6 继h t h s 之后 美国国家研究理事会 n r c 在1 9 9 5 年编写了 国家科学教育 标准 1 9 9 6 年出版 也阐述了科学的本质 其中在5 8 年级段的涉及到科学探 究的观点有2 1 在活跃的研究领域 在缺乏大量实验性或观察性证据及了解的领域 科学 家们对所研究的证据和理论作出不同的解释是一种正常现象 2 对科学成果 试验 观察 理论模型和科学家所提出的解释进行评价 是 科学探究的一部分 3 提出问题 对批评做出回答和公开交流是科学过程的一个组成部分 4 同时 还从科学史的角度对科学本质进行了进一步的阐释 如各种文化和 社会都对科学探究的影响 4 m c c o m a s c l o u g h a l m a z r o a 19 9 8 m c c o m a s c l o u g h 及a l m a z r o a 1 9 9 8 依据m c c o m a s 与o l s o n 1 9 9 8 针对八 个国际科学教育标准 e i g h ti n t e r n a t i o n a ls c i e n c ee d u c a t i o n a ls t a n d a r d s c o l l e t t ea t c h i a p p e t t ae c s c i e n c ei n s t r u c t i o ni nt h ew i d d l ea n ds c i e n c es c h o o l m c o l u 曲2 l s u s a 9 4 e r r i l l 1 9 9 4 2 7 4 7 2 美国家研究理事会 美国国家科学教育标准 m 戢守志等译 北京 科学技术文献出版社 1 9 9 9 1 2 8 8 上海师范大学硕士研究生学位论文第二章文献综述 d o c u m e n t s 中关于科学本质部分所分析 统整出的三十项交错 重迭性的观点 再予以整合而成十四项具高度重迭性的科学本质观点 以提供给k 1 2 年级的学 生 以期能对其在科学的认识与科学学习上有所帮助 其中涉及到科学探究的观 点有1 1 科学探究的过程非常地 但不是全然地 依赖观察 实验证据 合理的论 证以及怀疑的态度 2 从事科学研究时 并不存在放诸四海皆准而必须步步遵循的科学方法 3 科学试图解释自然现象 4 科学与技术的发展会相互冲击 影响 5 科学探究受其社会与历史环境所影响 6 科学探究过程必须清楚与公开地发表 7 科学家必须作正确的纪录 以及接受同行的评论和重新实验的考验 8 观察的进行是由观察者心中的理论所指引的 9 科学家常在研究过程中融入想象力与创造力 以发展出解释自然现象如何 运作的新论 5 l e d e r m a n n g a b d e 1 一k h a l i c k f b e l l r l s c h w a r t z r 2 0 0 2 近年来 欧美国家对科学本质的探究较为深入 在对于科学本质理解的一些 重要方面形成了一些共识 科学本质的七个方面被认为是代表了当代的科学本质 观 其中五个方面涉及到了科学探究2 1 科学是建立在经验证据基础之上的 那就是对自然世界的观察 2 人类的想象和创造性参与了科学知识发展的所有阶段 包括假设提出 实 验设计和数据的解释 3 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 4 科学受到文化和社会价值观念的影响 5 科学探究所形成的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 推论是这些观察的解释 2 1 2 我国台湾地区专家 学者对科学探究的讨论 1 m c c o m a s w f c l o u g h m p a l m a z r o a h t h en a t u r eo fs c i e n c ei ns c i e n c ee d u c a t i o n r a t i o n a l e s a n ds t r a t e g i e s s c i e n c e t e c h n o l o g ye