科学本质与生物学教学

小心你的思想，因为他会成为你的语言小心你的语言，因为他会成为你的行为小心你的行为，因为他会成为你的习惯小心你的习惯，因为他会成为你的性格小心你的性格，因为他会成为你的命运——《铁娘子》讨论这种行为案例：磁性真的消失了吗？•一位老师上电磁铁的性质一课，其中一个环节，把电磁铁装置断电之后，再去吸引回形针，以图说明如果没有电，电磁铁的磁性就会消失，而实际上磁性并没有消失，仍然能吸引1-2枚回形针，这时候老师把手轻轻一抖，回形针自然没有被吸住，顺利地证明了结论。•毁灭证据，不尊重事实，比不上课还差科学本质与生物学教学赣南师范大学生命与环境科学学院吴笑臣测一测你的科学本质观一、科学本质特征生物膜的结构模型理论•新的观察挑战主流理论；新的理论更恰当解释已有数据科学的相对性一、科学本质特征自然选择学说稳定、渐变、连续的过程•相对稳定，具有发展性和继承性科学的相对性寒武纪的地质历史时期2000多万年时间突然涌现节肢、腕足、蠕形、海绵、脊索动物等•寒武纪生命大爆发的诘难并不能因为这个现象彻底否定自然选择学说一、科学本质特征•科学知识以对自然界的观察为基础•所有学科知识都依赖于实验或观察的证实科学的实践性•因为大面积无法重复实验，作者和所在单位又不出面应对质疑声，河北科技大学副教授韩春雨领衔的NgAgo基因编辑技术的重复工作已经遇冷。•韩春雨•2016年5月2日在《自然-生物技术》在线发表论文•NgAgo具有和目前主流的“基因魔剪”CRISPR拥有同样效率的基因编辑技术，能高效地实现对特定DNA片段的敲除、加入。一、科学本质特征•科学追求客观和精确•但科学的“偏见”是不可避免的•受现有科学理论的指导和影响•受个人的知识背景、国籍、性别、信念和经历的影响科学的主观性和客观性一、科学本质特征•科学知识在对自然界的观察的基础上运用人类的想像和逻辑推理创造出来的•科学研究整个过程都需运用想象力和创造力科学的创造性•最重要的特征•凯库勒发现苯结构的故事一、科学本质特征•科学的产生与社会实践的需要紧密相连•科学反映社会的价值观和世界观•社会文化的价值观取向直接影响科学研究经费的分配•影响科学研究的方向及方法•决定对科学解释或结论的取舍社会/文化的影响和渗透一、科学本质特征•科学以观察和推理为基础•科学观察是指通过人的感官或仪器而获得的关于客观世界的信息•科学推理则是对观察到的现象的解释观察与推理的区别案例：比较过氧化氢在不同条件下的分解•2004年版本：上述实验中酶的活性（过氧化氢的分解速率来表示）就是因变量•2007年版：上述实验中过氧化氢分解速率就是因变量一、科学本质特征•科学知识包括：科学事实、科学概念、科学定律和科学理论•科学定律描述两个或多个科学概念之间的联系；科学定律的产生范式是归纳式•理论是对观察现象或这些现象中的规律提出的假设，对规律进行解释；科学理论的产生范式是建构式。科学定律与理论的区别•案例：生物进化的规律与生物进化的理论•由科学家观察不同地质年代的化石得出“生物进化的规律”：生物由低等到高等、由简单到复杂、由水生到陆生。而生物进化的理论则是对规律进行解释，如为什么从简单到复杂？•案例：“酶的专一性”（规律）和“诱导契合假说”(理论)•案例：热胀冷缩（规律）←（解释）←分子的热力学理论一、科学本质特征•并非所有的科学家都遵守固定的所谓标准程序进行科学研究•观察、分析、推理、文献调研、实验科学研究方法的多样性二、科学本质观对教学的影响图1案例：一则真实的故事•1992年王金瑞老师组织的一次上饶地区中学物理教师中进行实验操作竞赛中，要求测量一根小弹簧的F一x曲线图。参赛的23位教师全部未尊重实验事实，而是在得出正确的实验数据后，不相信自己的实验结果，描图时硬是将F-x曲线从真实的图2所示描成如图1所示的直线。图2二、科学本质观对教学的影响科学教育目标理解•传统：科学知识的传授•当代：知识技能、过程和方法、情感态度价值观、科学本质二、科学本质观对教学的影响科学知识选择•传统：确立的知识体系•当代：不是一成不变的真理。教学中融合科学史，学生在了解科学概念、定理和理论的发现和演变过程的基础上，更准确地领悟科学的本质。二、科学本质观对教学的影响课堂教学活动方式•传统：把科学教育的目标仅仅理解为科学知识的传授，一般倾向于采取讲授的方式。即使组织学生参与科学探究活动，也只是停留在学习一般的科学方法和技能二、科学本质观对教学的影响课堂教学活动方式•当代：将探究活动作为学生理解科学本质所必须的活动用科学史和科学哲学的要素来扩展学生对于科学本质的理解二、科学本质观对教学的影响教学话语•传统：“真理性”、“确定性”、“必然性”、“证明”、“发现”等。在观察和推论之间不加区别，对于理论和定律不加区别。将实验的目的只是理解为验证自然知识，实验的结果就是答案。二、科学本质观对教学的影响教学话语•当代：“观察”、“推论”、“猜测”、“可能是”、“支持”、“提出”等话语。教师有可能使用到“我们观察到了什么?”，在此基础上进一步的话语是“我们能够推论出什么?”。二、科学本质观对教学的影响教学话语•当代：定律，使用“我们可以归纳出”的话语理论，使用“科学家提出…理论很好的解释了已有的事实”对于根据理论进行进一步推断时，有可能使用“可能是”的话语。对于实验结果与预测一致时，有可能使用“支持了”而不是“证明了”的话语。二、科学本质观对教学的影响学习评价•传统：侧重在知识的掌握及其应用。在评价标准上，追求答案的惟一性。•当代：关注学生学习过程的评价。三、科学本质教育的途径•主要途径：让学生体验科学探究过程，认识科学本质。•融合科学史，领悟科学本质•渗透STS：培养科学价值观谢谢！