第47次讲座科学本质和物理教学—香港大学马冠中博士

科学本质和物理教学主讲人：马冠中主持人：朱行建各位老师大家好！我是马冠中。我之前说要讲的 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目是：科学本质和物理教学。没想到赶上高考前夜，实在不是个应景的题目，我不想讲太多东西，今天就是希望听听老师们对相关问题的一些看法。由于科学本质在内地推广时间比较短，很多老师不一定熟悉相关内容，也没有太多教学上的尝试。所以，我想首先请问一下：大家对于科学本质的了解？我的问题是：科学本质是什么东西，有什么具体例子吗？比如：如果给学生讲科学本质，各位老师大致会要教什么内容。白红雨：简单说科学即事物发展规律孔鹏珂：科学是世界观和方法论科学是对客观事物的认识和理解并包含一系列的研究问题的方法和途径，手段。叶耀：科学的本质在于可发现性与可发展性，按照可发展与可发现原则施行物理教育应该是物理教育发展的方向。金邦建：可以讲科学家的研究过程，例如电磁感应的发现过程。例如电磁感应的发现过程，其中的科学探究，科学态度，科学思维，偶然性和必然性。彭习辉：科学思维，科学方法，科学态度。马冠中：我已经看到不少关于科学本质的观点了，而且金老师提到了利用历史作为载体，我想从科学教育的几大目标来说什么是科学本质。一般来说，科学教育主要有三大目标：1、内容；就是我们最熟悉的那些概念、定律、理论、模型等等。也就是明天考题中主要涉及的部分。2、科学过程和推理；这么多科学内容怎么来的呢，是通过一定的研究过程得来的。这些研究过程包括大家熟悉的所谓科学方法，包括科学家的一系列科学推理，包括科学家的一系列科学推理，比如：产生与检验假设， 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与实施实验，评估证据，另一个经常被忽略的是科学研究的社会过程，这些过程涉及人和人，人和不同组织的互动。比如：科学家要申请经费，这会有不同的团体审核、资助，这个可能大家相对陌生一些。另一个相对熟悉的社会过程就是同行评议：另一个相对熟悉的社会过程就是同行评议，如科学家把研究 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 投到杂志，经历审稿之后由同行给出评议。不管是认知过程还是社会过程，这都是科学知识发展和得到科学界认同的过程。科学教育基本上是集中在这两个方面：1、内容，2、科学研究过程。我们都学习了知识，也或多或少经历了一些研究过程。那么，究竟科学知识产生和发展的逻辑是什么？科学知识有什么特点？发展科学知识的过程有什么特点？ 3、科学本质，也就是关于什么是科学，科学知识和其产生发展过程特点的认识。这些知识是三个学科的研究对象：1、科学哲学，主要是认识论，2、科学社会学，3、科学心理学。关于科学本质有什么？包括哪些观点？学术上争论还很多。我们主要需要关注的是到底科学教育中要教学生哪些观点？怎样决定哪些观点需要被放到科学教育当中？怎样去把握深度？不同年级、学科主题上，要教的科学本质的观点有没有区别？怎样循序渐进？我想请问大家，如果您被要求（或者自愿）教授一些科学本质的观点，您觉得在考虑教授什么观点时，需要考虑哪些方面？比如；主题、课时等等，请您谈谈具体的考虑。这是怎样教的问题，我一会和大家讨论。河北物理马：不会单纯去讲科学本质，只是在教内容时讲点。广东王涛：比如讲伽利略的理想斜面白红雨：选择能展现观点的内容，內容中有研究过程，思维方法。金邦建：刚才说了可以通过物理学史来讲解，一来尽量还原研究过程，二来体现科学方法，三来感悟科学家的品质和科学精神。当然，可以通过实验来讲解。实验涉及物理思维，研究过程。其实，我们都把握不住科学是什么？对科学本质的学术研究也不够了解，希望马博士上传几篇经典文献。陈敏华：我会通过讲测量的本质来讲科学的本质。我也会通过讲概念的发展史来讲科学的本质。马冠中：很多老师都比较关心，教科学本质占了额外的时间，考试又不考，我干嘛要教？我相信大家都有些很实际的考虑，比如考试成绩。我举一个具体例子，大家都熟悉的自由落体运动：1、从内容上，就是无阻力下落，物体质量与下落速度无关。2、从研究过程和推理上，就是我们通过观察和推理，包括理想实验发现了这一规律。3、从科学本质上，大家觉的体现了什么观点呢？河北物理马：体现了科学与宗教的关系张波：探究方法金邦建：假设和实验，定量研究马冠中：老师们对与这些都是有一定认识的。比如：科学知识和证据的关系。科学是基于证据的。如果有一个实验得到的数据不完全吻合落体定律呢，这会涉及到更为细化的科学和证据的关系。其中一个就是准确性，我们对于一个现象可能有几个模型来解释，到底哪个模型比较好呢？怎么判断哪个比较好呢？一个 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 就是准确性，看哪个模型最贴合拿到的数据。另外，我们还会去看解释应用的范围广度。比如常识和牛顿定律在日常条件下都能解释一些运动现象。那我们为什么会觉得牛顿定律科学呢？部分是因为牛顿定律在各个条件下都能解释观察结果。而常识只能在限定的条件下起作用。上面说到的准确性和范围广度都是科学知识和证据的关系我要问老师们一个问题 来引出另外的科学本质观点。老师们让学生做实验或者直接给学生实验结果的时候，如果发现实验结果和书上结论不太一样。学生会怎么做？ 金邦建：重新做一次，多次测量，寻找原因张勇：好学生会问为什么，差的就说，失败了白红雨：有学生会认为是误差，有的怀疑结论马冠中：有学生会问为什么?我们很多的物理规律都是反常识的,或者说物理规律和学生自己的预测和解释是冲突的。比如：牛一律、自由落体等规律。很多研究其实发现学生或者更宽泛的人在看到和自己理论信念不同的数据时会倾向于拒绝这些数据，反而歪曲数据或重新解读数据。那为什么学生在课堂上全信呢？这是学生对于科学的认识论，他们觉得权威就是对的。从没有去考查证据有没有问题，而只是看到证据和书是不是一样，如果不一样，就说自己做错了，或者归咎于误差。这牵扯到一个科学本质的观点。什么是好的科学证据？学生有的关于科学本质的观点是，与既定结论相同的证据就是好的。不然就是有问题的。这样的后果是什么呢？就是学生其实不理解物体概念和规律，他们只是有某种默契的相信老师给的证据就是对的。他们原有的常识和证据相反，盲目地转变自己的想法。我们希望学生理解和使用科学证据有效和可靠的标准。好的证据来自于好的实验，当然好的实验这个说法比较宽泛。具体说有一些研究方法的核心概念，比如：变量控制、重复实验、误差大小、同行评议。我们希望学生不盲目接受老师给的东西，包括证据。能够利用一些关于证据好坏的标准 去判断证据好坏 然后再去评估自己想法的正确性，而不是一上来就默认自己错了。总结起来其实就是关于什么是好的科学知识、科学证据的观点。一些研究发现，学生其实有这些基本的东西 只是从没有机会用。因为我们从来都是给孩子们“好”的证据。下次不妨可以给学生一个支持科学的，但是研究做的很差的证据。看看他们什么反应，这会很有意思。也可以借机会教孩子们判断证据质量，判断科学知识。关于这个有兴趣的老师，我们可以以后讨论。接着之前说的关于科学本质的观点，是对于提高学生对内容理解相对有用的，或者说见效相对快的。老师们不妨看一些相关材料有意识地先教起来。我自己的一个研究发现，在牛一律中，给学生不可靠的证据－物体速度（只做一次实验，波动很大）六、七年级的孩子们觉得实验数据不能说明什么，看不出来是不是匀速，而八年级的孩子们很确定地觉得是误差，实验做的不好也没关系。因为他们“幸运”的学过了牛一律。我必须开始说下一个话题即怎么教的问题。刚刚讨论中老师们已经提到了很多办法：科学史结合内容。现在研究中一般有这么几个办法：1、科学史阅读+反思；2、科学探究经历＋反思，这里面穿插着内容教学。一般研究的结论是科学本质教学结合内容与相对于脱离内容的简单讲授，前者的效果会比较显著。简单来说，不管是什么办法都有一原则：就是不能光让孩子们做科学，读科学，还要让他们讨论、反思。思考自己原先对科学的理解。这个原则很简单，打个比方，一个人谈100次恋爱，读1000本恋爱的书与听10000个人的恋爱故事，都不一定理解或者说有意识地理解有关恋爱的观点。必须反思千百次恋爱经历，不断修正自己原先对于恋爱的认识，才能不断对恋爱有新的认识。很多研究都发现 只让学生参加科学探究过程 不能有效地提高学生对于科学本质的理解。需要给学生反思的机会，让学生反思，才能提高学生对于科学本质的理解。关于怎样测量科学本质，有兴趣的老师们之后可以联系我。 我还用回前面的例子，关于科学知识和证据的判断标准。学生是有这个判断标准的，虽然他们的标准和科学家的不完全相同，深度、复杂程度也不同。一个实际的做法就是通过一些问题、任务让学生首先 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达出自己对于这些的观点，然后让他们亲身参与一些探究活动，阅读一些材料，使用他们的标准来判断知识和证据。然后反思他们的哪些判断标准存在问题。哪些需要修改？哪些需要深化？进一步地，哪些标准是随不同学科（生物，物理，化学）而变化的。换句话说就是把学生对于科学本质的认识当作他们物理常识一样。物理常识首先需要我们向孩子们表达出来，然后再给孩子一些材料、经历，让他们转变到科学规律上。同样的，学生对科学本质的认识也需要经历这样的转变。老师们可以做的是有一个具体的操作方法：1、让学生以小组为单位，画出一些关于某些现象的模型。2、把所有小组的模型贴在墙上。3、所有小组讨论其他组的模型。4、各小组列出自己认为的评判科学知识和证据的标准－单子。5、全班协调，做一个全班性的单子出来贴在教室里。每次上课时老师都用这个单子让学生评估证据和理论，然后定期不定期的修正。当然还有一些图形化的工具。这些方法和归纳题型解决方法类似。只不过不是一次性给孩子解法，而是允许他们不断修正解法。这个也是不直接给孩子这些标准，而是让他们自己思考讨论形成班级或小组的标准，然后不断更新。我不太懂太具体的解体教学。不过希望的是所谓解法是思考不同题目解法，归纳得到的，而不是直接给的。因为某类题目解法最开始其实也是归纳出来的。我准备的大概就这些