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科学探究的本质及 PPT

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  • 素材类别:科学课件PPT
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  • 关键提要:科学探究的本质及PPT,科学探究
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这是科学探究的本质及PPT下载,主要先容了科学探究的本质及其方法;引子;一个实验;一种现象;一家建议;一系列问题;提纲;关于科学的一些基本事实;什么是科学;科学是一种社会建制、一种思维和行为模式、一种方法体、一个常识体;科学探究过程(方法);科学探究的本质,欢迎点击下载哦。

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科学探究的本质及 PPT

PPT内容

科学探究的本质及其方法
张荣华(副教授/硕导)
山西师范大学教师教育学院
引子
一个实验
          为了证明螃蟹的听觉器官在腿上,一“砖家”提了只螃蟹并冲它大吼,螃蟹很快就跑。然后捉回来再冲它吼,螃蟹又跑了。最后“砖家”把螃蟹的腿都切了,又对着螃蟹大吼,螃蟹果然一动不动。。。。。。实验证明“砖家”的判断是正确的,螃蟹的听觉器官确实在腿上。
(网友眼中的“砖家”怪象,《读者》,2013(15):21)
一种现象: 科学教学中普遍存在的不科学教学现象
现象一、问题一提,小手直举!学生对于科知识题表现出了狂热的冲动而不是沉着的思考;
现象二、学生方案,实行困难!一般老师上课只准备一种方案的材料,学生提出来的方案在课堂上很难实现。大多数情况下大家是将学生的方案置之不理,转而研究老师的方案。
现象三、简单观察就能发现规律?课堂上的观察活动,大多数情况下是一般意义上的“看”,而不是为了搜集证据而进行的活动。因为教师在布置观察活动式,没有给出学生一个明确的要求,也没有让学生自己设定一个可行性,可操作性强的目标,进行多次的可重复的观察活动,以获得丰富的信息。
现象四、实验只做一次,结论就能得出!
现象五、学生总是在狂热操作材料。韦钰院士观察到科学课上学生操作教师准备的材料,漫无目的地“玩”,有一个五年级的学生玩镜子竟然玩了整整一节课!
现象六、科学记录,下课就扔。
现象七、交流汇报是单向输出。
现象八、一到正确答案,讨论就戛然而止!有时候,个别学生有独到的发现,但当他们面对全班同学的挑战的时候,往往就缩了回去。
一家建议:“专家”建议
        为增强体质,专家建议多喝牛奶;最新研究发现牛奶中某些激素会增加前列腺癌的发病率,专家建议多吃西红柿;为消除西红柿残留农药的危害,专家建议口服阿托品;阿托品有生物碱中毒的可能,专家建议用毒扁豆缓解;为稀释及中和其毒素,专家建议多喝牛奶。。。。。。
一系列问题
什么是实验?
什么是科学?
科学的本质是什么?
科学方法有哪些?
提纲
关于科学的一些基本事实
什么是科学
科学探究过程(方法)
科学探究本质
一、关于科学的一些基本事实
科学诞生于希腊,发展于西方学问中(著名的“李约瑟难题”)
为什么在东方学问中没有诞生出近代科学?
元凶之一:中国方块字
字——难
网站选举出最难写的汉字
字——难
字——画,书法艺术
字——难
字——画,书法艺术
字——诗,诗歌艺术
仄仄平平仄,平平仄仄平;   平平平仄仄,仄仄仄平平。 国破山河在,城春草木深。感时花溅泪,恨别鸟惊心。烽火连三月,家书抵万金。白头掻更短,浑欲不胜簪
平平平仄仄,仄仄仄平平。   仄仄平平仄,平平仄仄平。   平平平仄仄,仄仄仄平平。   仄仄平平仄,平平仄仄平。
字——非符号思维。
主导科学产生发展的逻辑思维,必须借助符号思维前进。符号表达、符号语言、符号演绎是数学和物理学乃至现代科学体系的主要内容和灵魂。符号由文字产生,而中国汉字没有符号元素,西方拼音文字本身就是符号群。
元凶:中国的中庸学问
“如果乔布斯生活在中国,我认为他不可能取得成功。”雷军在接受《福布斯》采访时如是说,“乔布斯是一位一丝不苟的的完美主义者,而中国学问强调中庸。” 他说,在中国,“你得做出妥协。”
元凶:中国式辩证思维(命题)
有无相生,难易相成,长短相形,高下相盈,音声相和,前后相随。(老子·二章)
财成天地之道,辅相天地之宜(周易大传)
因是因非,因非因是(庄子·齐物论)
天地之间,若虚而实(春秋繁露·天地阴阳)
福兮祸兮,祸兮福兮
有无相生,难易相成,长短相形,高下相盈,音声相和,前后相随。
有和无相互对立而产生,难和易相互对立而完成,长和短相互对立而形成,高和低相互对立而包含,音和声相互对立而合谐,前和后相互对立而随顺,这是永远不变的(对立统一体)。
方死方生,方不可方可,因是因非,因非因起。
出自庄子内篇《齐物论》,陈述的是万物都是一体两面的事实 。
此句所言,一生二也,讲的就是整体分化,就产生阴阳(亦即矛盾)两部分,也就是一体两面的意思。 众生万物,一产生出来,也就开始了死亡的过程;一完成死亡,也就开始了新的产生过程,此乃生死之一体两面。 是非理论呢,也是同样的道理,一开始肯定,也就开始了否定;一开始否定,也就开始了肯定,此乃是非理论之一体两面。(方,方才,才开始;两方同意。)
西方哲学中的对立统一
古希腊爱非斯的晦涩哲人赫拉克利特在西方哲学史上第一次明确地表述了事物的矛盾,即对立面统一的思想。他说:"大家踏进又踏不进同一条河,大家存在又不存在。”
亚里士多德强调在"事物对立面的对立"中把握对立面 
亚里士多德的"对立"
相关者的相互对立;
相反者的相互对立;
缺乏者和实有者的对立;
肯定命题与否定命题的对立。
生成和消解所从发生和所向演进的两端
一切事物的质性,其两极可涵融于同一事物中而不能同时出现的。
亚里士多德关于"对立"六种含义的区分可以说明客观世界中最广泛的"对立"现象。
“对立”的多样性是亚里士多德在其全部哲学著作中探索的主要课题之一。
例如物理学上的运动和静止、重和轻、光明和黑暗;生物学中的健康和疾病、生与死、雌与雄;数学上的正与负、奇与偶、直线与曲线;伦理上的好与坏、勇敢与懦弱、正义和非正义;哲学上的存在与非存在、形式与质料、潜能与现实,等等。
“一切自然事物都明显地在自身内在有一个运动和静止(有的是空间方面的,有的是量的增减方面的,有的是性质方面的)的根源。
亚里士多德的显著特点是追究原因,他并不满足于仅仅提出“怎样”的问题,而且还提出“为什么”的问题,这在当时来说是非常了不起的。为什么有机体从一个受精卵发育成完整的成体?为什么生物界中目的导向的活动和行为如此之多?
四因说亚里士多德认为自然界有一种「原因」关系的存在。这种“原因”观念不同于近代以来的“因果”观念,“原因”与“为什么”相对应,并不与“结果”相对应。即“目的因”、“物质因”、“动力因”和“形式因”。
亚里斯多德提出的假设是“凡是运动的物体,一定有推动者在推着它运动——是建立在日常经验上。若你看到一个东西在移动,你就会寻找一个推动它的东西(像是大家的手、身体)。当没什么东西推它时,它就会停止移动,是一个推着一个,不能无限制地追溯上去,“必然存在第一推动者”,
中古世纪的基督教说“第一推动者” 就是指上帝
一直到了牛顿手里,才建立正确的力学学说。
科学在其漫长的发展历程中形成了不同于中国学术传统的几大特点:
多中寻一与数学·几何。在多中寻找一,这个一,就是“logic”,自然规律。
一中寻多与观察。在一中找出多,就是探究存在的多样性和特殊性。
炼金术·实验·工艺技术与科学。
哲学·宗教与科学。 “哲学”、“自然哲学”、“自然志”、“经院哲学”、“博物学”、甚至“炼金术”等字眼划上等号。无法回避的是,在科学发展的历史长河中的某一个特殊的历史时期,它们都曾经与“科学”结缘,并为科学的发展直接或间接地做出了自己的贡献。
科学的要义。
二、什么是科学
科学区别于艺术、文学等领域的本质和特点体现在定量化(quantification)、观察(observation)和实验(experimentation)、量化的预期(quantitative predication)、在自我更正的过程中积累以及科学过程(方法)。
美国《国家科学教育标准》中,对科学是什么做了回答
科学是一种多侧面的活动,需要做观察;
需要提出问题;需要查阅书刊及其他信息源以便弄清楚什么情况已经是为人所知的东西;
需要设计调研方案;需要根据实验证据来检验已经为人所知的东西;
需要运用各种手段来搜集、分析和解读数据;需要提出答案、说明和预测;需要把研究结果告之于人。
需要明确假设,运用判断思维和逻辑思维,需要考虑可能的其他说明;
基础科学教育层次上科学性质的内容应该包括
科学常识的确定性;依靠证据;
可重复性;科学方法与批判性思维;
假说与预测;创造性;
科学与提出问题;合作与协作;
科学史;科学与社会的关系;
科学常识的相对真理性;科学与技术的关系等。
科学是一种社会建制、一种思维和行为模式、一种方法体、一个常识体。
科学是一种社会建制(a way of society institution):十七世纪以来,科学逐渐由个人从事的事业发展为以科学共同体(scientific community)为核心的一种社会组织系统。在这个组织系统中,科学共同体成员享有共享相同的或近似的行为规范、价值、传统学问和探索目标。按库恩的说法,科学共同体遵守同样的“范式”(paradigm)。
科学是一种社会建制、一种思维和行为模式、一种方法体、一个常识体。
科学是一种思维模式(a way of thinking):许多科学家在追求真理的过程中,围绕钻研某一问题,尝试提出解决方案时,他们需要弄清楚别人的发现,需要积累足够的常识,需要不断地、反复的试验,并从中获取大量经验,他们也可以设计出新的研究手段和研究方法来检验他们的研究结果。在这一过程中,科学家需要不断地训练自己有效地使用大脑,训练自己的思维方式、思维品质和思维能力。科学家与众不同的思维模式,很难将其区分为感性思维和理性思维,绝大多数情况下,这种思维混杂了感性思维与理性思维的成分,但又充满了创造性思维。
科学是一种社会建制、一种思维和行为模式、一种方法体、一个常识体。
科学是一种方法体(a way of investigation):科学还可以从方法论的角度来定义,此时,科学就与具体的一套程序联系在一起。在科学发展过程中,科学实验是将科学从自然哲学中解放出来的最有利的武器,也是人类新常识产生的最有效工具。因此,科学通常为探明自然奥妙和证实或证伪某一有关自然特性理论的实验程序。按照这种定义,一项研究如果只有以实验为依据,才是科学的。科学还依赖于数学方法来揭示客观规律的数量关系,使其能够准确地描述大家周围的世界。
科学是一种社会建制、一种思维和行为模式、一种方法体、一个常识体。
科学是一个常识体(a body of knowledge):这是科学最广为人知的一定定义,也是科学最主要的一种性质。自古代以来,不同时代的科学家通过不断探索,积累了大量反映客观事物本质和运动规律的常识与经验,形成了一个纷繁复杂,内容庞大,包括一系列的概念、原理、命题、规则等的常识体系。既丰富了人类文明和人类学问,又推进了人类文明和人类学问的演进。
三、科学探究过程(方法)
观看视频并思考
休息
问题
用PS PS
    同知识我:“你是用什么PS照片啊?”
    我说:“用PS PS照片啊。”
    同学重复:“用什么PS?”
    我说:“用PS PS啊。”
    同学无奈地问:“我是说用什么AppPS?”
    我说:“就是用PS PS啊。”
    同学最后无语地问:“那你PS的App叫什么?”
    我说:“叫PS 啊。”
    最后我永远失去了这位同学。
    青年文摘,2012·11月上:55
适合科学探究的问题
应当注意探究的内容要符合儿童实际的认知水平;
问题应该和一个通过这次探究就可以证实的自然科学的概念有关。最好一次探究活动集中讨论一个问题,而不是向学生提出一大堆问题或是不明确的问题;
也不宜向儿童提出涉及复杂系统的探究题目,如“谁的飞机飞得更远?”之类即使是科学家也不能简单求得结果的问题;
在提出的题目所包含的探究的过程中,尽可能包括定量的测量和定量的描述。
韦钰 [加] P.Rowell著.探究式科学教育教学引导[M].北京:教育科学出版社,2005:41-51.
四、科学探究的本质
「物质因」(Material Cause) 代表了一个事物从一堆零件、成分、基础、或是原料所组成的存在形式,将物质的构成追溯至零件的部分(要素、成分),接著形成一个完整的(系统、架构、混合、综合、复合、或结合)。举例而言,形成一尊大理石雕像的大理石等原料便是物质因。
「形式因」(Formal Cause) 可以告诉大家一个事物是由怎样的定义、形式、形状、本质、综合、或原形所构成的,说明了构成一个事物的基本原则或法则,这只是整个事物(整套原因关系)的其中一部分(宏观结构)。举例而言,雕塑一尊大理石雕像的草稿或设计图就是其形式因。
「动力因」(Efficient Cause) 指的是改变事物的动力及起因,研究「是什麼改变了什麼、而又是什麼造成了这个改变」,范围包括了所有事物间的媒介,包括有生命的或无生命的、动力的起源或是被改变的事物。举例而言,将大理石雕刻为雕像的艺术家就是动力因。
「目的因」(Final Cause) 指的则是一件事物存在的原因、或是改变的原因,包括了有目的的行动和活动。一件事物的目的因是它之所以存在的原因,或者说是它之所以改变的原因。这也说明了现代所谓的心理动机,包括了意志、需求、动机、理性、非理性、伦理,所有这些动机都是创造行为的来源。举例而言,一尊完成了的大理石雕像就是艺术家的目的因(目的论)。
 

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