《中学生物教学论》2科学的本质与生物科学素养

1、第第 二二 章章科学的本质与科学的本质与生物学素养生物学素养第二章第二章 科学的本质与生物学素养科学的本质与生物学素养 本章学习目标：v1.用自己的话解释科学的本质和特征v2.举例说明科学的不同维度v3描述一个具有科学素养的人本章的重点与难点：v能解释科学的本质和特征，描述一个具有科学素养的人 ，理解生物科学素养的含义。 描述一个具有生物科学素养的人描述一个具有生物科学素养的人解释生物科学素养解释生物科学素养 解释科学素养解释科学素养 知道科学的特征知道科学的特征有意识地培养众多具有生物科学素养的人有意识地培养众多具有生物科学素养的人思思路路科学： 辞海的概念： 关于自然、社会和思维的知识体系

2、。是应人们改造自然和社会的需要而产生和发展，是实践经验的结晶。科学可分为自然科学和社会科学两大类，哲学是二者的概括和总结。科学以逻辑和概念等抽象形式反映世界，任务是揭示事物发展的客观规律，探究客观真理，作为人们改造世界的指南。确认和表述问题）确认和表述问题）根据问题提出假设）根据问题提出假设）根据证据来评价假设的真实性，如有必要，对假设进行修改。根据证据来评价假设的真实性，如有必要，对假设进行修改。得出结论，并将结论应用于得出结论，并将结论应用于解决相似的问题之中解决相似的问题之中自然科学的四个维度科学是一系列的思维方式科学是一系列的思维方式1 1科学是一套研究的方法科学是一套研究的方法2 2

3、科学是一个知识体科学是一个知识体3 3科学科学- -技术技术- -社会的相互作用社会的相互作用4 4科学是一系列的思维方式v科学家的思维方式和思维习惯是构成科学的主科学家的思维方式和思维习惯是构成科学的主要维度之一。要维度之一。 人的思维活动，推动深入的思考和推人的思维活动，推动深入的思考和推理理;而该两者是科学工作的重要部分。而该两者是科学工作的重要部分。 科学离不开思维，思维存在于科学中。科学离不开思维，思维存在于科学中。科学是一套研究的方法科学是一套研究的方法假设假设观察观察实验实验科学是一个结构化的知识体系科学是一个结构化的知识体系科学静态的维度科学静态的维度科学知识是科学知识是科学探

4、究的结果科学探究的结果。动静结合动静结合科学动态的维度科学动态的维度科学具有科科学具有科学探究的过程。学探究的过程。科学技术社会的相互作用科学技术社会的相互作用科学科学技术技术社会社会第二节第二节 科学素养与生物科学素养科学素养与生物科学素养科学素科学素养概念养概念的提出的提出具有科具有科学素养学素养的人的人一、科学素养一、科学素养科学素养概念的提出科学素养概念的提出 20世纪60年代以前，中学科学教育并不强调“科学素养” 60年代开始，随理科课程改革的浪潮，才提出了科学素养理念 70年代初期，一些教育发达的国家在中学自然科学课程中提出了科学素养的理念，并把培养学生的这样一个理念作为课程的基本

5、任务 80年代以后，这一课程的理念被科学教育家和大多数理科教师所认同什么是科学素养什么是科学素养 指一个人指一个人对自然科学领对自然科学领域中核心的基域中核心的基础内容的掌握础内容的掌握情况情况?NO.4NO.3NO.2NO.1NO.5自然科学的核心基础自然科学的核心基础NO.4NO.3NO.2理解现象及规律理解现象及规律运用原理运用原理NO.5自然科学的核心基础自然科学的核心基础NO.5NO.4NO.3NO.2理解现象及规律理解现象及规律运用原理运用原理自然科学的核心基础自然科学的核心基础NO.5NO.4NO.3终身学习的终身学习的基本能力和习惯基本能力和习惯理解现象及规律理解现象及规律运用

6、原理运用原理自然科学的核心基础自然科学的核心基础理解现象及规律理解现象及规律运用原理运用原理NO.5NO.4NO.3终身学习的终身学习的基本能力和习惯基本能力和习惯自然科学的核心基础自然科学的核心基础理解现象及规律理解现象及规律运用原理运用原理NO.5NO.4理解或解释身边理解或解释身边的科学现象的科学现象终身学习的终身学习的基本能力和习惯基本能力和习惯自然科学的核心基础自然科学的核心基础终身学习的终身学习的基本能力和习惯基本能力和习惯理解现象及规律理解现象及规律运用原理运用原理NO.5NO.4理解或解释身边理解或解释身边的科学现象的科学现象自然科学的核心基础自然科学的核心基础终身学习的终身学

7、习的基本能力和习惯基本能力和习惯理解现象及规律理解现象及规律运用原理运用原理NO.5指导行为指导行为理解或解释身边理解或解释身边的科学现象的科学现象自然科学的核心基础自然科学的核心基础理解或解释身边理解或解释身边的科学现象的科学现象终身学习的终身学习的基本能力和习惯基本能力和习惯理解现象及规律理解现象及规律运用原理运用原理NO.5指导行为指导行为自然科学的核心基础自然科学的核心基础理解或解释身边理解或解释身边的科学现象的科学现象终身学习的终身学习的基本能力和习惯基本能力和习惯理解现象及规律理解现象及规律运用原理运用原理掌握技能掌握技能指导行为指导行为自然科学的核心基础自然科学的核心基础科学素养

8、的概念科学素养的概念 科学素养科学素养是指了解进行个人决策、参与公民和文化事务、从事经济生产所需要的科学概念和科学过程。 基本含义：指学生能够合理地将所学到的科学知识运用到社会及个人生活中。 科学素养包括： 科学态度和精神（好奇、实证、客观、不迷信、求异性、批判性） 科学知识（原理、概念） 科学能力（探究、解决问题）科学的行为表现与习惯科学的行为表现与习惯科学知识、技能、方法和能力科学知识、技能、方法和能力科学精神、态度、价值观科学精神、态度、价值观科学素养科学素养C3H3清醒的头脑（清醒的头脑（clear head ）灵巧的双手（灵巧的双手（clever hands）洁净的习惯（洁净的习惯（

9、clean habit） 卢嘉锡卢嘉锡科学素养科学素养科学家的元素组成科学家的元素组成教育给予人的无非是一切已经学教育给予人的无非是一切已经学过的东西都遗忘掉时所剩下来的过的东西都遗忘掉时所剩下来的东西，剩下来的东西就是科学素东西，剩下来的东西就是科学素养养科学素养的两个方面科学素养的两个方面一一对科学知对科学知识、态度识、态度情感价值情感价值观及科学观及科学技能的掌技能的掌握情况握情况二二在已有基在已有基础上提高础上提高自己科学自己科学素养的能素养的能力力科学素养从微观上来看，科学素养包括： 1.能理解科学，能理解科学的本质和价值。科学能为我们做什么？ 2.能了解科学发展的历史（历时角度、纵

10、向） 3.能理解科学与社会的关系（共时角度、横向）。科学改变社会生产的方式和社会生活的方式。 4.能解释和解决跟科学有关的问题科学素科学素养概念养概念的提出的提出科科 学学素养素养具有科具有科学素养学素养的人的人 9倍！倍！5、7、12、13、15、161、2、3、4、6、8、9、10、11、14 具有良好的科学具有良好的科学态度和科学情感态度和科学情感掌握了科学的掌握了科学的基本概念和原理基本概念和原理具有基本的科学探究能力、对事物的具有基本的科学探究能力、对事物的观察能力、思考问题的能力、创造性观察能力、思考问题的能力、创造性解决问题的能力、合作能力等等解决问题的能力、合作能力等等途径：科

11、学教育或素质教育学科学做科学理解科学To learnTo doTo understand 科学是一个结构化的知识体系 科学由很多的概念、原理和程序性知识组成的体系灌输式（填鸭式）的教学启发式的教学发现式的教学研究对象研究对象 如植物学动物学如植物学动物学研究层次研究层次 如细胞生物学如细胞生物学分子生物学分子生物学生命现象生命现象 如生理学解剖如生理学解剖学分类学遗传学学分类学遗传学 不管从哪个图形来看，科学的发展都是越来越细，学科越不管从哪个图形来看，科学的发展都是越来越细，学科越来越多。因为知识的增加是呈指数增加的。尤其是现代社会被来越多。因为知识的增加是呈指数增加的。尤其是现代社会被称为

12、信息社会、资讯社会，是知识呈爆炸式增加的时代。人的称为信息社会、资讯社会，是知识呈爆炸式增加的时代。人的生命是有限的，想学到全部的知识是不可能的。生命是有限的，想学到全部的知识是不可能的。 学科的细化也出现了很多的问题。学科的细化也出现了很多的问题。问题问题1 1. .学生的知识面越来越窄学生的知识面越来越窄问题问题2 2. .越来越脱离实际越来越脱离实际问题问题3 3. .不符合科学的发展大趋势不符合科学的发展大趋势 融合、整合、综合、应用融合、整合、综合、应用是科学的发展趋势，因此也是是科学的发展趋势，因此也是科学教育的发展趋势。科学教育的发展趋势。做科学是把科学看成是一套探究的方法体系

13、1.科学知识的获取最终是来自于实践，同时科学的目的也是为了指导实践。实践（具体劳动、总结）理论实践（应用、检验）实践有不同的种类，科学实践是其中一种。目前科学知识的产生更多的依赖科学的研究和过程。 2.劳动产生知识，科学反哺生产 3.科学研究也有技能或方法，这些方法是通过做科学才能悟出的。当然，也有规律：提问、假设、观察、实验。 科学研究的方法是可以学的，也是能够学会的。但学习的方法有不同。 人类对科学知识的承继，文明薪火的传承通过教育 接受式的学习学生来到学校，是一张白纸。可以画最新最美的图画。 探究式（发现式）的学习学生是一个独特的主动学习的个体。要因材施教，培养学生的学习习惯、学习方法、

14、学习能力、学习态度。 体验式的学习在爱中学习爱，在尊重中学习尊重，在合作中学习合作，在做科学的过程中学习科研方法。在我国是最为欠缺的。这种学习方式一方面适合年龄小的学生，例如小学生和幼儿园儿童；另外，适合情感、态度、价值观方面的养成。比如：初中生物学课程标准中，情感目标分三个层次：经历（感受）水平，反应（认同）水平，领悟（内化）水平情感目标 经历（感受）水平，从事相关活动，建立感性认识。体验、参加、参与、交流 反应（认同）水平，在经历基础上表达感受、态度和价值判断，做出相应反应。关注、认同、拒绝 领悟（内化）水平，具有稳定的态度，一致的行为和个性化的价值观念等。养成、确立、形成 理解某种事物是

15、要弄懂事物之间的联系、关系。理解科学是要知道科学能为我们做什么，科学和技术、社会的关系如何。 科学和人文的关系 科学和技术的关系 提升学生的生物科学素养是中学生物学教育的主要目标之一。 科学素养的培育靠的是科学教育 怎样看待科学，怎样理解科学的本质，就会怎样看待科学教育，怎样理解科学教育的理念。 19921994199620012003基本理解科学知识的公众基本理解科学知识的公众30.133.830.6基本理解科学过程的公众基本理解科学过程的公众2.63.42.7基本理解科学对社会的影响的公众基本理解科学对社会的影响的公众1.92.33.3基本具备科学素养的公众基本具备科学素养的公众0.30.

16、30.31.41.98我国公众科学素养状况变化比较（我国公众科学素养状况变化比较（% %） 20012001年中国公众科学素养调查报告年中国公众科学素养调查报告小资料小资料20492049计划计划公众对基本科学术语的了解程度（公众对基本科学术语的了解程度（% %） 2001年中国公众科学素养调查报告年中国公众科学素养调查报告我国公众对基本科学方法的了解程度我国公众对基本科学方法的了解程度 1 对比法的问题是：对比法的问题是：“两个科学家想知道一种治疗高血压两个科学家想知道一种治疗高血压的药物是否肯定有效。第一位科学家将药分给的药物是否肯定有效。第一位科学家将药分给1000个高血个高血压病人服用

17、，然后观察有多少病人的血压有所下降；第二压病人服用，然后观察有多少病人的血压有所下降；第二位科学家则将病人分成两组，第一组位科学家则将病人分成两组，第一组500个高血压病人服用，个高血压病人服用，另一组另一组500个病人则不服药，观察这两组病人中血压下降情个病人则不服药，观察这两组病人中血压下降情况如何。请问，第一位和第二位科学家中，哪一位的方法况如何。请问，第一位和第二位科学家中，哪一位的方法测试药的效果更有效？（测试药的效果更有效？（1）第一位科学家的方法有效；）第一位科学家的方法有效；（2）第二位科学家的方法有效；（）第二位科学家的方法有效；（3）不知道。）不知道。” 被调查者选择正确答

18、案即第二种选择的比例为被调查者选择正确答案即第二种选择的比例为55.1%，超过半数；选择第一种和第三种答案的比例分别为超过半数；选择第一种和第三种答案的比例分别为14.4%、29.8%。2001年中国公众科学素养调查报告年中国公众科学素养调查报告对比法的问题对比法的问题概率的问题概率的问题2 概率的题目是：概率的题目是：“医生告诉一对夫妇，由于他们具有相同的病医生告诉一对夫妇，由于他们具有相同的病态基因，如果他们生育一个孩子，这个孩子患遗传病的机会为态基因，如果他们生育一个孩子，这个孩子患遗传病的机会为1/4。这意味着：这意味着：A.如果他们生育三个孩子，那么，这三个孩子都不会如果他们生育三个

19、孩子，那么，这三个孩子都不会得遗传病；得遗传病；B.如果他们的第一个孩子有遗传病，那么，后面的三如果他们的第一个孩子有遗传病，那么，后面的三个孩子将不会得遗传病；个孩子将不会得遗传病；C.如果前面的三个孩子都很健康，那么，如果前面的三个孩子都很健康，那么，第四个孩子肯定有遗传病；第四个孩子肯定有遗传病；D.他们的孩子都可能得遗传病。他们的孩子都可能得遗传病。”显显然，除了第四种答案是正确的外，其它答案都不正确。然，除了第四种答案是正确的外，其它答案都不正确。公众对科学与社会之间关系的了解程度公众对科学与社会之间关系的了解程度 2001年中国公众科学素养调查报告年中国公众科学素养调查报告公众对算

20、命的看法的比例分布（公众对算命的看法的比例分布（%） 020406080很相信3.94.32.10.73.0有些相信16.522.312.64.119.3不相信75.469.859.764.962.8不知道4.33.725.630.314.9求签相面星座预测碟仙或笔仙周公解梦2003年对迷信的调查年对迷信的调查“2061计划计划”：这是美国：这是美国1985年开始的一项科学教育国家改年开始的一项科学教育国家改革计划，提出了全民科学素质革计划，提出了全民科学素质的标准。这项计划由美国科学的标准。这项计划由美国科学促进会（促进会（AAAS）启动。）启动。 “2061计划计划”意指意指1985年，哈

21、年，哈雷慧星正好飞临地球，他们希雷慧星正好飞临地球，他们希望在望在2061年哈雷慧星再次飞临年哈雷慧星再次飞临地球时，在地球时，在1985年入学的孩子年入学的孩子的身上将会全部展现这次教育的身上将会全部展现这次教育改革的成果，这一代孩子将会改革的成果，这一代孩子将会代表他们国民的科学素质。代表他们国民的科学素质。“2049“2049计划计划”1999年，一批科技专家在中国科协常年，一批科技专家在中国科协常委会上提出，应制订一个超长期的国委会上提出，应制订一个超长期的国家计划，采取各种措施，从整体上促家计划，采取各种措施，从整体上促进我国公民科学素质的提高。同年，进我国公民科学素质的提高。同年，

22、根据专家的建议，根据专家的建议，中国科协中国科协向中国政向中国政府提出制订和实施府提出制订和实施全民科学素质行全民科学素质行动计划动计划的建议。的建议。 2003年，正式启年，正式启动动2049行动计划行动计划(即即“ 全民科学素质全民科学素质行动计划行动计划”)制订工作。制订工作。“ 全民科学全民科学素质行动计划素质行动计划”着眼于未来着眼于未来40-50年，年，到到2049年年 即中华人民共和国建立即中华人民共和国建立100周年时实现中国成年公民具备基本科周年时实现中国成年公民具备基本科学素质目标的国家长远计划。学素质目标的国家长远计划。“2061计划计划” 1987年,Ewing美国生物

23、学教师 1989年，Jone 美国生物教师 1992年，Gibbs 研究了公众科学素养与高中、高校生物学教科书的关系。 1993年，美国BSCS 发展生物学素养 ，认为一个具有生物学素养的学生需要对科学的本质和特点有起码的理解。 2001年，中国 全日制义务教育生物课程标准（实验稿） 将生物科学素养的概念正式引入中学生物学 课程，并将它作为初中生物课程的 主要目的 BSCS是“生物科学课程研究所（BiologicalScienceCurriculumStudy）”的缩写。 BSCS最初是由美国生物科学协会的教育委员会于1958年提出的国家级项目.目的是改革20世纪50年代的静态课程.在各个方面

24、促进生物教育.使学生通过中学生物课程的学习.在离开高中进入社会时具有生物科学领域所需的基本技能。 BSCSBSCS具体描述了有生物学素养的人应能表现出的具体特点具体描述了有生物学素养的人应能表现出的具体特点： 理解生物学的基本原理和重要生物学概念;了解人类对生物圈的影响；领悟科学探究的过程，知道历史上生物学概念的发展 能够对自然界的现象提出不同的问题，具备创造性的思维；知道如何正确的利用科学技术；能够在与生物学相关的问题上做出个人或社会决策；能够应用知识来解决现实社会中的实际问题 对科学研究，生物多样性与文化的多样性等问题具有正确的态度，对生物学和技术对社会的影响、生物学对个人的重要作用有正确

25、的态度和价值观生物科学素养是指参加社会生活、生物科学素养是指参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学概念和科学探究所需的生物科学概念和科学探究能力，包括理解科学、技术与社能力，包括理解科学、技术与社会的相互关系，理解科学的本质会的相互关系，理解科学的本质以及形成科学的态度和价值观。以及形成科学的态度和价值观。”1 1、科学态度、科学世界观和科学态度、科学世界观和爱国主义情感爱国主义情感 2 2、科学探究方法与技能、科学探究方法与技能 3 3、科学、技术与社会（、科学、技术与社会（STSSTS） 4 4、生物学知识和技能、生物学知识和技能 （二）生物课

26、程标（二）生物课程标准中的科学素养准中的科学素养（1）科学态度：是人基于对科学知识的正确理解和科学发展的认识而形成科学的信念和科学的习惯。 好奇心 诚实 合作 创造力 （2）科学的世界观：科学家对科学有一些基本的信念和态度。 科学认为世界是能够被认识的 科学知识是不断变化的， 科学知识的主体具有连续性和稳定性 科学还不能解决所有的问题(3)爱国主义教育 积极培养热爱大自然、珍爱生命、爱家乡、爱祖国的情感，正确理解人与自然和谐发展的意义.从而增强振兴祖国和改变祖国面貌的使命感与责任感。（1）科学探究不是仅仅属于科学家的方法和技能，也是学生学习科学的有效方式之一。 学生们应该掌握科学探究的一般技能

27、，包括：提出问题、做出假设、制定计划、收集证据、得出结论、表达和交流的科学探究能力 科学探究更重要的是在于它的过程而不完全是结果（2）科学的思维方法，包括形式逻辑思维、辩证逻辑思维、批判性思维和发散性思维等思维方式和思维习惯。 要记住：科学的思维方式不时科学家所特有的 科学（科学（sciencescience）是知识的一种存在形式，但是，科学是知识的一种存在形式，但是，科学不仅仅局限于具体的科学知识，它包括在历史中逐渐形不仅仅局限于具体的科学知识，它包括在历史中逐渐形成的一套行之有效的方法，包括探究、实验、观察、测成的一套行之有效的方法，包括探究、实验、观察、测量和对数据的分析、结果的报告。这

28、些活动需要特殊的量和对数据的分析、结果的报告。这些活动需要特殊的技能和思维习惯。技能和思维习惯。 技术（技术（technologytechnology）是对包括不同学科内的不同科学概念是对包括不同学科内的不同科学概念和技能方面的知识的应用，同时也是为满足和解决一些特殊和技能方面的知识的应用，同时也是为满足和解决一些特殊的需要和问题而对诸如材料、能量工具（包括计算机在内）的需要和问题而对诸如材料、能量工具（包括计算机在内）的应用。技术同科学一样，也是一种求知的方法。的应用。技术同科学一样，也是一种求知的方法。 科学提供知识，技术提供应用这些知识的方法，而科学提供知识，技术提供应用这些知识的方法，

29、而社会社会中（中（societysociety）的价值观念则指导人们如何去对待这些知识的价值观念则指导人们如何去对待这些知识和方法。科学、技术与社会是紧密相连的。和方法。科学、技术与社会是紧密相连的。 v目的：突出科学、技术、社会之间的关系，即教育，教学内容的出发点不仅限于科学知识本身，也强调三者之间的关系。v三者之间的关系：科学，技术与社会是紧密相连的 。社会可以影响科学和技术的发展，科学和技术又会影响社会。通常技术对社会的影响比科学对社会的影响更为直接。让学生掌握一定的生物学知识和操作技能也是生物课程所规定的基本任务之一。生物学知识包括基本的生物学、概念、原理和规律操作技能包括正确使用显微

30、镜等生物学实验中的常用工具和仪器，基本的实验操作技能。 David Morgan 课程目标：生物学素养 0 学生起点的位置 学生毕业时的位置100 BSCS连续变化的生物学素养的四个水平v肤浅的生物学素养v功能化的生物学素养v结构化的生物学素养v多维的生物学素养回想回想 义务教育阶段的生物课程是科学课义务教育阶段的生物课程是科学课程，是国家统一规定的程，是国家统一规定的, ,以提高学生以提高学生生生物科学素养物科学素养为主要目的的必修课程为主要目的的必修课程, ,是科学教育的重要领域之一是科学教育的重要领域之一. . 课课 程程 性性 质质义务教育义务教育 是依据法律规定，所有适龄是依据法律规定，所有适龄儿童和少年必须接受的、国家、儿童和少年必须接受的