刘冠杰教授--探究型科学课与思维型科学课2

1、探究型科学课 与 思维型科学课,郑州师范学院 刘冠杰,1,一、探究式教学法与探究型科学课 1、 “探究式教学法”是美国学者萨其曼和施瓦布根据瑞士心理学家皮亚杰和前苏联心理学家维果茨基等，关于儿童认知世界的理论产生的“建构主义”理论发展起来的。它认为“儿童通过自主地参与获得知识的过程掌握研究自然所必须的探究能力；同时形成认识自然的基础科学概念，继而培养探究未来世界的积极态度。”以后，随着西方科学课程的发展，逐渐形成了现在的“科学探究”的内容,2、探究型科学课的现状及问题： （1）形式化与表面化趋向 探究型科学课的核心是探究，而探究的本质在于思维层面的探究和思考，其次才是物化层面的行为。而在现实的

2、科学课堂上，鲜有真正能够引起学生思维层面的探究活动，或者说是没有深入地挖掘出能够调动学生思维活动的内容，学生只是按照教师的计划，按部就班的做完实验了事,如果将探究内容需要学生运用较高认知水平才能完成的任务，称为高水平任务，反之则是低水平任务，那么“高水平任务是源于质疑的，而且大多数的高水平任务是开放性的。他们不会将学生引向一个预定好的正确答案或一组答案中去。很多不同的答案通常都是可接受的和适宜的。低水平任务经常将学生引向一个“正确”的答案，而且这些任务的目标就是帮助学生找到那个答案。”(美萨玛沃泽曼 乔治伊芙妮/著 宋戈 袁慧/译，新小学科学教育，北京师范大学出版社)所以，如果按照这个标准区分

3、，目前我国的探究型科学课，基本上都还是停留在完成低水平任务的层面上,2、优质课、比赛课、公开课、观摩课与常态化的科学课 各类比赛课的参赛教师对实验的精心设计，其中确有一些实验设计精巧新颖，独具匠心，但是真正能够启发学生思维活动探究的内容并不多见，学生也只是教师表现的一个道具。这样的课不仅在备课设计中要耗费大量时间和精力，而且实验用到的器材设备也是尽可能的高大上，这在现实的常态化的科学课堂教学中，是很难实现和仿效的,上述各类示范课，其实并不具有示范推广的价值，反倒误导了科学课的教学方向和方法，使一线教师望而生畏。尤其是在偏远贫困地区，实验器材设备的匮乏更让教师感到束手无策。即使是在城市及发达地区

4、，由于科学课并没有体现科学教育的本质，导致常态化的科学课缺乏正确的导向和教学方法，探究型的科学课渐渐变得有名无实,二、思维型科学课体现了科学教育的本质 1、科学教育的总则 科学教育是以传授基本科学知识为手段（载体），体验科学思维方法和科学探究方法，培养科学精神与科学态度，建立完整的科学知识观与科学价值观，掌握进行科学研究、技术设计和科学技术应用能力的训练,2、科学教育的本质 培养学生独立思考的能力，或者说是批判思维能力，怀疑质疑能力。（详见刘冠杰、林长春发表于“郑州师范教育”2015年第3期从科学植根于哲学探寻科学教育的本质一文,3、科学教育的基本原则 （1）科学教育的基本宗旨：培养学生的科学

5、素养,科学素养的构成和解读,科学精神与态度,顾志跃. 科学教育概论. 科学出版社,10,科学的最基本态度之一就是怀疑，科学的最基本精神之一就是批判。 时间简史,2）科学教育的基本功能：培养学生的两种能力，即思维能力和实践能力。 思维能力：批判思维能力（独立思考能力，怀疑质疑能力）；逻辑分析能力；创新思维能力。 实践能力：实验操作与技术设计能力；表达交流能力；沟通协调能力 （施一公：做创新性的科学研究需要批判性的分析思维） 上述所有能力中最重要的是批判思维能力,美国著名物理学家、1965年诺贝尔物理奖得主理查德费曼多次强调： “科学在其所有的价值中，最大的价值无疑是怀疑的自由”。 “我们的怀疑能

6、力将决定文明的未来”。 “怀疑的自由对科学的发展来说这是绝对关键的”。（发现的乐趣张郁乎译，湖南科学技术出版社,塑造和灌输无私利性和有条理的怀疑主义规范，而这两个正是现代科学的核心。 托比胡弗，近代科学为什么诞生在西方 科学的方法就是批判的方法。批判是任何理智发展的主要动力。 卡尔波普尔 批判性思维是科学最宝贵的“精神”所在。 斯潘根贝格 当前科学教育中最缺乏的是“批判性思维”训练,批判与创新 在学术领域和科学研究中，不敢怀疑，没有独立思考，就不可能有创新，不可能产生一流的、有价值的工作，所以，科学教育工作者必须面对这一现实，研究如何在科学教育的实践中，逐步培养学生敢于怀疑、善于探索、勇于实践

7、的科学态度和精神,法国小学的哲学课 教育部大纲：“培养学生的批判性思维并建立理性分析坐标以领悟时代的意义。”让学生发现自我的价值，学会对周围司空见惯的现象说“不”，在未来的工作中养成创造性的思考方式。（中国教育报，09，12，10，早期哲学启蒙意味着什么,美国科学探究（8年级C） 第6单元：如何训练学生“批判性思维” （PERCS法） P：观点（采用的观点，分析角度） E：证据（用什么方法获得了哪些证据，是否可靠？） R：相关性（出现的结果和产生的影响） C：联系（相关事件、人物的联系） S：假设（是否有其它的选择或可能，如果有会如何,3）科学教学的基本方法 让学生“有问题可想，有事情可做,1

8、9,一个案例如何点亮小灯泡给我们的启示,4）科学课堂对学生的基本要求 三多：多想，多做，多听 一少：少说 黑格尔：真正的教养必须在最初就避免出风头，犹如毕达哥拉斯的教育制度，要求学生最初五年必须保持缄默,三、如何正确看待探究型科学课与思维型科学课 探究型科学课基本上属于欧美地区的原创，是当地文化传统与现实情况相结合的产物。被引入到中国大陆之后，也需要经历一个吸收和改造的过程，使之更加适合中国文化和国情，而不是全部照搬，被动接受,1、中西文化的差异(西方文化的根在古希腊，希腊精神主要体现在质疑求证、理论建构、科学方法等方面） 2、科学课不只是实验，更重要的是思维，“没有思维的科学课，再好的模式也

9、是失败。” 3、走出“没有实验就不是科学课”的怪圈科学的两大传统：理性传统与经验传统,案例分享 （1）沉与浮 （2）人类祖先的足迹 （3）漂移的大陆（为什么会地震,谢 谢 各 位,24,一、厦门会议 中国教育学会科学教育分会第二届（总第六届）理事会成立大会 暨第三届科学特级教师及名师论坛 1、两个分会场共作课11节，8个大会发言，一个专题报告 2、理事会改选和第二届理事会成立（下设4个工作委员会：科学教育研究中心，科学教学，科学教育专业建设，科学技术综合工程,新任理事长胡卫平： 陕西师大教师专业能力发展中心主任，教授，博士生导师；中国基础教育质量检测协同创新中心副主任（北师大牵头）；现代教学技

10、术教育部重点实验室主任；国家级教师教学发展中心主任；中国科学院心理研究所博士生导师,专题报告：思维型科学教学(胡卫平） 1、思维训练是国际性美、德、法、英、新加坡 美：基于思维的学习：学生没有思考就没有学习。（日本课标） 2、师生互动，生生互动，主要是思维层面，没有思维的互动是无效互动。 3、高阶思维：基于实证基础上的批判性思维，创新思维。（原课标中缺乏能力目标和思维目标） 4、海德格尔人，诗意的安居：学者消失了，科学堕落为探究,二、从科学植根于哲学追寻科学教育的本质,4,2,3,28,1、从自然科学的起源与发展认识科学与哲学哲学,1）泰勒斯对世界本原的思考,希腊精神：质疑求证、理论建构、科学

11、方法,在没有希腊精神影响的地方就不可能有科学的发展与进步。 薛定谔,古希腊的思想家为现代科学上足了马力。 科学的旅程,29,从自然科学的起源与发展认识科学与哲学哲学,2）牛顿力学与机械论哲学 牛顿力学：地上运动和天上运动，都服从同样的法则机制，它所描述的宇宙是一个组织精确严密、其中所有事物都是严格按照规律发生变化的。 机械还原论,30,从自然科学的起源与发展认识科学与哲学哲学,牛顿力学与机械论哲学,没有任何东西像牛顿对行星运动轨道计算那样有力地树立起人们对年轻物理学的尊敬。从此以后，这门自然科学成了巨大的精神王国，没有任何权威可以忽视它而不受到惩罚。 劳厄 M. T. F. Von Laue(

12、德,31,从自然科学的起源与发展认识科学与哲学哲学,3）进化论、相对论、量子论对机械论的批判 （进化论与神创论） 钟慢尺缩：当一个物体运动速度接近光速时，物体周围的时间会迅速减慢、空间会迅速缩小。 不确定原理：粒子的位置与动量不可同时被确定,32,从自然科学的起源与发展认识科学与哲学哲学,进化论、相对论、量子论对机械论的批判,后现代科学”是一种“充满不确定性和创造性的当代科学，而不是牛顿主义或拉普拉斯主义所支持的以发现和确定性为特点的科学”；“它是开放的、转变性的，而不是封闭的、可预测的”。所以，这就要求我们在思想方法和认识论上，应当十分注意对于“机械决定论的自然观”的自觉批评和超越。努力做到

13、“由对于因果性、简单性、线性（序列性）的刻意追求转变到对于目的性、复杂性、内在联系的明确承认。 图尔明 Stephen Toulmin(英,33,2、哲学是科学教育中不可或缺的重要内容,1）哲学与科学同根同源、互相促进(康德以前也是互相融合的,科学发现的哲学背景 开普勒 （J. Kepler） 奥斯特（ H. C. Oersted ）、法拉第（ M. Faraday ）、麦克斯韦（J. C. Maxwell） 爱因斯坦（ A. Einstein ）的终极理论 规范场，杨-米尔斯方程； 格拉肖（ S. L. Glashow）、温伯格（ S. Weinberg ）、萨拉姆（ A. Salam）的弱

14、电统一理论 超弦理论、膜理论,34,哲学是科学教育中不可或缺的重要内容,哲学与科学同根同源、互相促进(康德以前也是互相融合的,科学发现的哲学背景 我们如果没有一种本能的信念，相信事物之中存在一定的秩序，尤其是相信自然界中存在秩序，那么，现代科学就不可能存在。 怀特海（ A. N. Whitehead,35,哲学是科学教育中不可或缺的重要内容,哲学与科学同根同源、互相促进(康德以前也是互相融合的,哲学家及其思想的科学背景 正如数学曾经在17世纪统治了哲学，给世界带来了笛卡尔、霍布斯、斯宾诺莎、莱布尼茨和巴斯卡尔；又正如心理学中的贝克莱、休谟、孔狄亚克和康德也写出了哲学一样；19世纪对谢林和叔本华

15、来说，对斯宾塞、尼采和柏格森来说，生物学便是其哲学思想的背景。 威尔杜兰特（ A. N. Whitehead ） 哲学的故事,三联出版社,36,哲学是科学教育中不可或缺的重要内容,哲学与科学同根同源、互相促进(康德以前也是互相融合的,在科学教育中只讲科学不讲哲学，就割断了科学的历史渊源 对于从事科学教育工作的专业人士，不了解哲学，不了解哲学与科学的联系，就不可能真正了解科学及科学教育。这样，传递给学生的将会是一个割断了历史文化渊源的科学观，也就很可能导致学生建立起的是一个片面、孤立、甚至是错误的科学观,37,哲学是科学教育中不可或缺的重要内容,哲学与科学同根同源、互相促进(康德以前也是互相融合

16、的,在科学教育中只讲科学不讲哲学，就割断了科学的历史渊源 要真正认识西方科学及其背后的精神，就需要同时全面地了解西方哲学、宗教，乃至其文明整体。 陈方正（ A. N. Whitehead ） 继承与叛逆 当代科学为何出现于西方,三联出版社,38,哲学是科学教育中不可或缺的重要内容,2）“科学教育”专业的综合性要求,第一层面 第二层面 第三层面,物理、化学、生物、地理专业知识的综合 科学、技术与教育理论的综合 科学与哲学的综合,基础性的综合 应用性的综合 本质的综合,哲学的思维方式造就了科学的伟大传统，科学因深深地植根于哲学之中才枝繁叶茂，长成今天的参天大树,39,哲学是科学教育中不可或缺的重要

17、内容,3）科学的局限对科学教育的要求,科学是真理，但它不是全部真理，也不是首要的真理。 陈嘉映，哲学 科学 常识，东方出版社 科学赋予我们知识，只有哲学才能赋予我们智慧。 威尔杜兰特，哲学的故事,40,哲学是科学教育中不可或缺的重要内容,4）中国特有的哲学文化传统对科学教育的要求,中国传统哲学：儒、释、道。 西方哲学：近（现）代科学是西方哲学的产物。 在中国，除了少数学习哲学和研究哲学的专业人士，一般人很难接触和了解到西方哲学。 科学教育，理当而且能够为科学与哲学的融合提供一个宽阔的平台，在中国博大精深的文化系统中掺进一些必须的科学理性文化的元素,41,3、“哲学的真正含义就是批判性智慧”科学

18、教育的本质就是培养学生的批判思维能力,哲学思维的本质：质疑 科学精神、科学态度的核心：敢于怀疑 科学的发展改变了哲学，改变了哲学的性质 科学继承了哲学的理性态度,42,科学教育的本质就是培养学生的批判思维能力,1）理性态度（哲学态度、科学态度,理性是从独立思考、怀疑开始，经过探讨、论证、质疑、求证，得出结论或答案。 哲学一直以理性的态度（或者说理性的思考方式）寻求真理，理解和解释我们置身其中的这个世界,43,科学教育的本质就是培养学生的批判思维能力,理性态度（哲学态度、科学态度,泰勒斯与“水是万物之源” 毕达哥拉斯与“勾股定理” 德谟克利特与“原子论” 哥白尼的“日心说”和阿里斯塔克 燃素说与

19、氧化说 热质说与热动说 神创论与进化论,44,科学教育的本质就是培养学生的批判思维能力,2）科学教育科学素养科学态度,科学素养的构成和解读,科学精神与态度,顾志跃. 科学教育概论. 科学出版社,45,科学教育的本质就是培养学生的批判思维能力,科学教育科学素养科学态度,科学的最基本态度之一就是怀疑，科学的最基本精神之一就是批判。 时间简史,46,科学教育的本质就是培养学生的批判思维能力,3）科学教育的基本功能,实践能力： 思维能力,实验操作能力、交流表达能力、沟通协调能力 批判思维能力（独立思考、怀疑质疑、理性态度）、逻辑思维能力、分析思维能力,47,科学教育的本质就是培养学生的批判思维能力,4

20、）科学教育的本质,培养学生独立思考、怀疑质疑、批判性思维的能力 在科学教育中如何培养学生的 和 ,实践力,思想力,48,科学教育的本质就是培养学生的批判思维能力,塑造和灌输无私利性和有条理的怀疑主义规范，而这两个正是现代科学的核心。 托比胡弗，近代科学为什么诞生在西方 科学的方法就是批判的方法。批判是任何理智发展的主要动力。 卡尔波普尔 批判性思维是科学最宝贵的“精神”所在。 斯潘根贝格 当前科学教育中最缺乏的是“批判性思维”训练,49,科学教育的本质就是培养学生的批判思维能力,美国著名物理学家、1965年诺贝尔物理奖得主理查德费曼多次强调： “科学在其所有的价值中，最大的价值无疑是怀疑的自由”。 “我们的怀疑能力将决定文明的未来”。 “怀疑的自由对科学的发展来说这