在科学探究课中怎样体现科学本质

2025-03-06 11:26:18

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回答1：

科学本质是当代科学教育中的重要内容，近年来，各国科学教育都非常关注科学本质教育问题。美国国家科学教育课程标准（National Science Education Standard）阐明了领悟科学本质的教育任务。我国《义务教育科学课程标准（7-9年级）》也明确指出，科学课程要引导学生初步认识科学本质。本文试图对科学本质的内涵进行本土化诠释，并探讨科学课程中突出科学本质教育的有效途径。

一、科学本质的内涵

（一）科学本质的本土化阐释

何为科学本质?国外对此有许多研究。[2]比较有权威性的当属美国科学促进会（AAAS）对科学本质的论述，它对科学本质从“科学知识”、“科学探究”和“科学事业”三个方面进行阐述：科学知识的本质———世界是可认识的，科学知识是可变的，科学并不能解决所有问题；科学探究的本质———科学讲究证据，科学是逻辑和想象的结合体，科学具有解释和预测的功能，科学试图确定和避免偏见，科学反对权威；科学事业的本质———科学是一种复杂的社会活动，科学分成专门领域并在不同情况下进行研究，科学必须考虑伦理的原则，科学家既作为专家又作为公民参与公众事务。

笔者认为，对于科学本质可以有不同看法，但关键是要对国外的有关科学本质的理论进行本土化的实践性诠释，以切合我国科学教育的实际并对科学教育有实际的作用，这才是研究科学本质的目的之所在。结合我国科学教育实际，我们从以下三方面来认识科学的本质：（1）科学是一种探究：科学是一种人人（每个学生）都可以做的探究活动；科学探究需要质疑、观察、提出问题、假设、实验、推理、评价及交流等活动；通过探究发现已有科学知识的局限和谬误，拓展新知识。（2）科学是一套价值观体系：科学研究的社会性目的是通过将科学转化为技术促进社会发展，从而造福人类；对科学的不当应用可能会对人类产生不良甚至灾难性的后果；科学研究需要怀疑、求真、求实、创新等态度和精神。（3）科学是知识体系：科学知识是人们对自然界的意义建构，是人们在一定范围和条件下对自然事物的合乎逻辑的阐释；科学知识需要观察或实验证据的论证；科学不是绝对真理，它可能有偏见或谬误，它会随着时代的发展而不断发展。

（二）科学本质教育与科学教育

从上述对科学本质的阐述，我们可以看出，科学本质教育的内容与科学课程目标的内容是吻合的。科学本质主要体现在“科学知识”、“科学探究”和“科学价值观”三个层面上；而科学教育的目标是通过对科学课程的“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”等方面的学习，提高学生的科学素养，促进学生的发展。因此，可以说科学教育目标的达成也是学生在教师引导下、在科学课程学习的过程中获得对科学本质的理解的过程，它包括对科学知识及其性质的理解，也包括对科学探究过程和方法的学习与运用，还包括科学态度、情感、价值观的形成与发展。

二、在科学教育中体现科学本质的基本途径

在科学教育中，教师要针对中小学生的特点，根据科学本质的内涵，利用开展探究教学、融合科学史、渗透STS等多样化的途径，循序渐进地进行让学生领悟“科学知识”、“科学探究”、“科学价值观”本质的学习活动。

（一）开展探究教学：领悟与掌握科学探究

科学本质上是一种探究活动，体现科学本质的教育要让学生领悟和掌握科学探究的过程、方法及性质。而利用科学探究的方式进行教学，对体现科学本质无疑有独特的作用。

1. 树立“人人都能做探究”的教学理念

教师要让学生领悟，科学探究是科学课程学习的重要内容，也是科学课程学习的重要方法。教师要让学生有效地参与到科学探究中来，就要破除“科学探究仅仅是科学家做的事”的陈旧观念，树立起“科学是每个学生都可以从事的探究活动”的新理念。因此，教师在探究教学中，要让学生观察现象和提出问题，对问题解决提出猜想和形成假设，制订研究计划并进行实验设计，进行实验并收集和处理信息，对问题解决的数据和结果进行科学解释，以及评价、表达和交流等活动。教师要适时指出，学生的这些观察、提出问题、猜想假设、设计、实验、收集与处理信息、推理、评价及交流活动等，即使是初步的活动，也是一种科学探究活动；让学生体会到科学探究并不是高不可攀的，而是他们能够独立进行的一种活动，以激发他们积极主动地参与到科学课程的探究学习中来。

2. 掌握科学探究的方法与过程

教师要让学生掌握科学探究的方法与过程。一般来说，科学探究有质疑、观察、提出问题、假设、计划、设计、实验、推理、评价及交流等要素。教师要根据学生和教学的实际，让学生循序渐进地经历部分或全部科学探究的要素，并要求学生理解这些要素的意义、方法与过程。教师要创设探究教学的问题情境，不但要让学生通过观察发现问题和提出问题，并且要让学生理解科学质疑是科学探究的基本态度，并领悟提出问题对科学发展的意义；教师不但要引导学生对问题的解决提出猜想和形成假设，而且要让学生了解科学猜想和假设与毫无根据的假想之间的区别，及科学假设对科学探究的作用；教师要引导学生制订对问题的探究计划和实验设计，让学生理解制订计划和设计对提高科学探究质量和确保探究任务完成的意义；教师不但要让学生通过亲身观察和实验，培养他们的观察与实验能力，而且要让学生认识观察与实验在科学研究中的重要性，明确科学并不是虚无的想象，而是需要观察与实验的实证的支持；教师不但要培养学生收集信息和处理信息的能力，而且要让学生理解收集、处理信息的技术对科学探究的意义；教师要引导学生通过推理得出科学解释和评价的能力，了解科学理论的产生过程，并理解科学解释需要实验或实践的检验；教师要引导学生在探究中的表达和交流活动，领悟到不同观点的表达与交流是形成科学知识的必要环节，认识表达和交流对科学发展的意义。总之，在科学探究教学中，教师要根据实际，让学生经历科学探究的过程，掌握科学探究的方法，理解科学探究方法与过程的本质。

3. 在“创新知识”中领悟科学知识的本质

学生的“创新知识”一般是指，学生通过相对独立的探究，获得自己先前未知的知识。在探究教学中，教师要有意识地渗透一些“利用探究发现已有知识的局限和谬误并拓展新知识”的活动。例如，在“探究环境污染对生物的影响”的教学中，教师要让学生通过探究环境污染对生物的影响的活动，辨明有关环境对生物影响的不正确的知识的同时，获得关于酸雨、环境污染等对生物影响的正确知识。教师要恰到好处地指出，科学知识就是通过大家的探究活动才得以创新和发展的。通过“创新知识”方式来进行“探究环境污染对生物的影响”的教学，教师还要让学生学习并掌握探究的一般过程与方法，形成环保意识，增强关心、爱护生物圈的情感。这种“创新知识”的学习方式有利于学生领悟科学知识的“建构性”、“相对真理性”和“发展性”的本质。

（二）融合科学史：领悟科学发展的本质

在科学教育中，教师可以提供一些重要的科学事实、概念、原理、方法以及技术发明的历史背景、现实来源和应用，或者通过对科学史上一些重大发现、发明过程的介绍和一些简单而著名的案例进行教学。这些内容有助于促进学生对科学、技术与社会相互关系的理解；能使学生感受到科学是一个开放的、不断发展的系统，是一个永远不会完结的过程；能激发学生对科学的兴趣，培养他们的探索精神和科学态度等。已有研究显示，“学习一些科学史可以使学生们更好地了解科学的本质以及科学本身”[4]。在科学教育中融合科学史的基本方式有：将科学史作为引入新知识的背景材料、作为相关资料、作为扩展性阅读材料、作为例题与习题、作为科技活动素材等。

1. 以科学史为教学背景材料

在科学教育中，教师在教学科学研究问题的提出、解决与发展，科学概念的提出与发展，重大科学事实的发现，重要科学规律、原理、方法的建立、应用与发展，科学理论体系的建立，新的科学分支学科的诞生等内容时，都可以以科学史为背景材料，让学生体会科学的本质。例如，在“遗传物质DNA”的教学中，教师可将DNA双螺旋结构发现的历史过程作为背景材料，让学生学习有关“遗传物质DNA”知识，并介绍沃森、克里克以及其他作出相应贡献的科学家，让学生感受到科学知识依赖于观察、实验以及理性的质疑与假设，并领悟科学探究不是一蹴而就的，而是要经历不断探究的历程。

2. 注重科学理论发展史实的教学

科学史上不乏有争议的问题，也充满科学概念和理论从不完善到逐步完善的历程。教师应当让学生以类似于科学探究的方式学习这些内容，以认识科学知识、科学探究及科学价值观的本质。例如，从魏格纳的大陆漂移学说到板块学说；由斯塔尔、普里斯特列的燃素说到罗蒙诺索夫根据实验得出“反应前全部反应物的质量等于反应后产物的质量”的结论，到最终由拉瓦锡进行实验验证并提出质量守恒定律的观点；从托勒密神圣不可侵犯的地心说到哥白尼提出的日心说，到布鲁诺捍卫日心说并为此献出了宝贵的生命，等等，无一不充满对科学理论阐释的客观性、合理性、谬误、片面、局限等的分析、判断、评价的探究活动。学生通过体验科学概念和理论的发展历程，可以体会科学理论的多元性、建构性、相对性和发展性等本质。

3. 对科学史进行扩展性学习

科学史有许多引人入胜的史实材料，对培养学生的科学情感态度与科学价值观从而理解科学本质有独特的作用。教学中教师可以根据具体情况，把科学史、科学哲学的书籍、杂志，或相关的电影、实况录像片段等作为扩展性阅读材料供学生进行选择性学习，通过这些选择性的学习，让学生更加深刻地理解不同学科之间的联系，科学家研究科学现象的不同态度、为科学事业奉献终身的精神，以及科学与社会的相互影响等问题。

（三）渗透STS：培养科学价值观

科学教育体现科学本质的有效方式之一是渗透STS的内容，让学生通过对科学、技术和社会相互关系的研讨来达到领悟科学本质和提高科学素养的目的。当代社会无不呈现科学的社会化和社会的科学化的特点，教师应当“使学生认识科学、技术与社会有着密切的联系，科学是一项人人都应当关注的社会事业”。

1. STS专题学习

在科学教育中进行一些STS专题学习，以让学生树立正确的科学、技术意识与社会责任意识。STS专题的素材可以在生态失衡、环境污染、温室效应、新型病毒、电脑犯罪、核子战争、克隆恐慌等一系列伴随科学和技术发展而带来的问题中进行挖掘。通过STS专题学习活动，一方面让学生体会到科学技术与社会生活是息息相关的，意识到科学的“双刃剑”性质，它在使社会受益的同时也会给社会带来负面影响；另一方面让学生扩展现代科技知识，培养正确处理科学技术与社会和谐发展的关系的基本意识。

2. 课堂渗透STS

在科学教材知识学习中渗透科学、技术以及对社会的影响的内容。例如，在“乐器与噪音”教学中，教师可以让学生从环境保护这一社会课题出发，从物理知识出发来讨论噪音的来源及噪声控制的办法；在涉及“摩擦”和“惯性”的知识教学时，教师可以让学生联系交通事故，探讨交通事故发生的成因和规避的技术等。这种融合STS的课堂，能让学生在学习科学知识的同时，体会科学技术应用带来的新问题，培养起科学技术应用的整体决策能力。

3. 课外STS活动

开展课外渗透STS的科技活动，以培养学生应用科学知识的能力、科学态度、情感与价值观。例如，开展利用简易或废旧材料进行“小实验”、“小制作”、“小发明”等活动，激发学生学习科学的兴趣和利用废旧材料的意识，鼓励学生提出新想法、新观点，培养学生创新的能力。也可以开展一些与STS相关的社会实践活动，培养学生综合运用知识解决实际问题的能力，提高他们的STS意识和环境素养。还可以开展关于STS问题的讨论或辩论活动，培养学生科学质疑和交流合作的能力，提高学生求实和求真的科学品质。

三、对进行科学本质教育的几个问题的思考

（一）端正教师的科学观是有效进行科学本质教育的必要前提

有研究表明，科学教师对科学本质所持的信念，深深影响其在课堂上的施教，教师甚至会将既定的课程加以调整，以符合其所持的关于科学本质的信念。教师如果认为科学本质上是一套客观的陈述，是客观的真理，其教学行为就会使学生形成传统的科学本质观，其教学也往往注重知识的传承，缺乏知识的产生过程，容易导致学生学习科学时死记硬背，把科学知识当作绝对真理，不能理解科学知识的建构性和差异性。因此，作为科学教育的组织者、引导者，教师首先应当对传统的科学本质观进行深刻反思，树立起现代的科学本质观。教师领悟了科学的本质，就会把这种认识转化为自己的教学信念与追求，最终物化为科学本质教育的实践行动。

（二）对科学本质的认识活动应寓于科学课程的学习之中

对如何开展科学本质教育问题，存在不同观点。有的认为可以开设专门的关于科学本质的课程或讲座；有的认为应当将科学本质教育自然地融入科学课程的学习之中；也有的认为两者可以结合起来。有研究者建议，教师要考虑到科学本质与儿童学习本质之间的和谐一致性，才能将科学知识转换为学生可以接受的形式，再呈现给学生进行学习。笔者也认为，开展科学本质的教育应当符合学生的认识水平。我国科学课程的学习者一般是中小学学生，科学本质教育不宜另辟专门的途径，不能把科学本质教育变成脱离科学课程内容的空洞说教，而应当把科学本质的教育自然地融合于科学知识内容本身的教学过程之中。

（三）引导学生领悟科学本质要注意渐进性

科学本质的教育范畴在中小学科学课程中是一个有争议的问题，这种争议缘于人们对科学本质有不同看法。笔者认为，在中小学阶段，应当让学生认识和理解一些大家比较认同的对科学本质的认识，如，科学是一种探究，是人人可以做的探究；科学知识需要观察、实验、推理，需要实证的支持；科学知识不是永恒不变的，具有暂时的性质；科学研究需要怀疑、求真、求实、创新等态度和精神等。教师要根据学生的认识能力和他们接触科学的程度，对体现科学本质的课堂教学内容进行适当的筛选，注意引导学生循序渐进地领悟科学的这些特性。学生对科学本质有了一个基本认识以后，教师可以在教学中渗透一些对科学本质有争议的问题，让学生在对这些问题的自主思考中，真正领悟科学多元的性质。

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