书名：科学与科学教育的基础初探

一、图书在版编目(CIP)数据

科学与科学教育的基础初探/古志鸣，王向东，王永丹编著--长沙:湖南科学技术出版社，2024.7

ISBN 978-7-5710-2897-8

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中国国家版本馆CIP数据核字(2024)第092649号

内容提要

本书讨论了基础教育阶段的科学教育的若干主题，其中包括对科学课程及任课教师科学素养的讨论和评测学生成绩的原则性建议。书中从不同的角度论述了对科学精神的理解和科学课应该采用探究式教学的根据。本书既注重对科学教育的基础性解释，又有比较具体的操作性解释，可作为帮助广大中小学科学教师提升科学素养和教学技能的读物，也适合对科学和科学教育有兴趣的读者参考。

科学与科学教育的基础初探

编 著:古志鸣 王向东 王永丹

出版人:潘晓山

责任编辑:袁 军汤伟武

出版发行:湖南科学技术出版社

社 址:长沙市芙蓉中路一段416号泊富国际金融中心

印刷:长沙超峰印刷有限公司

(印装质量问题请直接与本厂联系)

厂址:湖南省宁乡市金州新区泉州北路100号

邮编:410600

版次:2024年7月第1版

印次:2024年7月第1次印刷

开本:710mmX1000mm1 1/16

印张:20

字数:376千字

二、销售网址

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三、《科学与科学教育的基础初探》序言

近年来，社会各界和学术界都非常关注科学这个话题，特别是在教育主管部门的推动下，中小学的科学教育方兴未艾。与此相适应，出版界推出了许多好书，这些书既包括一批涉及科学哲学、科学史及科学普及的经典著作，也包括在汉语界具有广泛影响的同类著作。但是，国内关于科学教育的研究尚不充分，完全以义务教育阶段的科学教育为主题的作品也还未形成气候。《科学与科学教育的基础初探》一书的作者古志鸣同志和王向东同志长期分别从事数学（含数学物理）研究和控制理论研究，有丰富的高校本科教学经验和培养研究生的经验，王永丹同志则长期从事信息技术研究和初等教育评估研究。三位同志都对科学教育有浓厚的兴趣，他们完成的这部书稿，是三位不同学科专家心系科学教育，多年合作深耕的心血之作。

本书旨在帮助提高科学教育，特别是中小学科学课教师的科学素养和教学素养。当前我国从事中小学科学课教学的教师学科背景成分多样，很多教师对科学的理解还有很大的提升空间；同时，近二十年来我国大力推动素质教育，取得了一定效果，但中小学素质教育的文化和氛围还远未形成，学校的教学工作往往聚焦在考什么则教什么的状态，教师的个人发展也大都处于教什么则学什么的状态。在广大教师缺乏深厚的科学基础理论底蕴，也缺乏对科学研究的深刻理解，仍然沿用以往教学方法的情况下，要实现国家为科学教育、科学课教学制定的目标是很困难的。

本书作者认为，科学课教师的科学和科学教学素养至少需具备：①理解科学，包括理解科学的一般性质、特征，以及科学研究的行为要素，初步掌握科学的知识和理论、思想和方法。②一定程度地理解科学研究。只有理解科学知识和理论的发现过程，才能更深刻地理解科学的知识和理论，更好地理解科学的一般性质、特征。因此，科学课教师要能一定程度地“做科学”，即能进行探究式科学学习、探究式科学传授。对于大多数科学教师来说，进行探究式学习是他们理解科学研究、获得科学研究经验的重要而可行的方法。此外，科学课教师对科学课的教学目标和达到目标的方法要有新的认识，并以此为向导进行教学。学生理解科学知识和理论、理解科学思想和方法的重要途径也是探究式学习，即让他们“做科学”，模拟建立科学理论和知识的过程，这样才能培养他们的科学思维能力和习惯，进而发展他们的创新能力。

本书中关于一般的科学素养养成的论述对一般教师也是极其有益的。苏格拉底的“助产士”方法就是“探究式教与学”方法，“做”是“学”的最好途径，这是一个普遍的认识。

本书丰富和发展了我国义务教育阶段的科学课教学方法和理论，相信通过对该书的学习，读者可以在科学课教学方面各有所获。希望更多的专家、学者和教师投身科学教育研究和实践，为不断提高我国的科学教育水平做出贡献。

中国工程院院士 赵沁平

2023年9月

四、《科学与科学教育的基础初探》前言

我们写这本书的动机最早可追溯到2017年的那次相识和相聚，那一年，由子复发起了一次民间性质的讨论，其主题是研讨基础教育中的科学教育，士戎和乐洲先后加入。当时我们已经感觉到科学教育是基础教育中非常重要的组成部分，也感觉到眼下科学教育所面临的问题需要得到全社会的关注。

通过进一步的讨论，我们共同认识到，需要提升科学课教师对于科学一般性质和特征、科学思想和方法以及科学探究的认识水平，从而更好地理解科学课的性质和目标、教学思想和方法，以及科学课教学与科学探究活动的关系。我们相信，在这样的认识基础上，教师能够更好地养成实施教学时所应具备的科学思维习惯，掌握各科学学科知识及相关的实验技能。

按照我们当时的理解，为了参与科学教育的讨论，首先要确立学校科学教育应该达到的目标，以及如何评价教学活动是否能够促进这一目标的实现。根据这个思路，我们第一阶段工作是开展如下几项活动：阅读管理层公布的教学大纲；举办几次科学课的任课教师座谈会，借此初步了解小学科学课教学的现状，并通过问卷调查的方式初步了解教师的知识背景；然后在子复的主持下讨论课程评估的标准，并形成了最早的文本，这就是本书的第三部分的原始底稿。

当课程评估标准的初稿产生之后，我们又编写了解释这个评估标准的文本。这是我们的研讨活动的第二个阶段，当时还初步设想了培训教师的内容，其中除了解释这个标准之外，还应该包括少量必要的基础知识。这些内容后来就成了本书的第一部分和第二部分的基本框架。

第三个阶段是编写本书。基于上述认识，我们将书稿分成三个相对独立的部分。前两部分各以不同的叙述方式讨论了近代以来的科学的一般特征，我们认为这些内容不仅为理解第三部分所需，也是现代公民应有的修养，更是从事科学教育的人员必备的基础。至于各门具体的学科知识，已经出版了许多很好的课本，我们没有涉及。本书的标题所说的“基础”一词就是想表达上述愿望。

第一部分共分为五章。第一章是对科学的认识，包括关于科学的定义、科学的性质与特征、科学与数学的关系以及科学与技术之间的关系。第二章讨论科学研究。通过介绍科学研究思想演进中重要节点人物和思想，评述科学研究中的主要思想和方法以及科学研究中的主要活动。第三章讨论科学课的性质和目标，包括科学教育的作用、科学课的教学目标、科学课对社会文化、心理和理性的作用以及科学课的教与学的有效方法。第四章讨论探究式科学课教学，包括介绍施瓦布探究式课程思想和主要内容、将科学研究描述为若干个过程的“科学过程方法”、探究式教学中探究的范围和深度、教师在探究式教学中的角色以及探究式科学课教学的实施问题。第五章讨论科学课教师所应具备的知识、思维素质和技能基准，包括一般科学素质、科学研究及其思想方法的理解与掌握、从事探究式科学教学相应的动手能力以及对探究式科学课教学的认知与教学原则的掌握，还讨论了科学课教师的探究式学习习惯与探究式教学能力培养问题。

第二部分共有两章，分别从两个不同的视角讨论科学的特征。第一章的主题是企图为科学思维的基本特征给出一个简洁的评述，包括逻辑常识简介；浅议逻辑在科学思维中的基础地位；粗略地说明数学作为逻辑的具体表现，它如何形成科学的基本语言。第二章的主题是从历史的视角观察科学。我们希望通过对人类历史上几个最有代表性的科学事件的描述，感受几位杰出的科学家对科学理论和科学实验的贡献的价值，更加具体地理解科学精神的内涵。

第三部分是中小学教师参考使用的学生科学素养评价大纲。教师可依据本大纲开发自己的评价细则。第一章给出了教师评价学生（和对自己评价）的一个概要性的三级指标体系。第二章是对指标设置和内容的概要说明。

本书的三个部分虽然各自成篇，但是各篇之间互相补充，读者可以按照自己的兴趣和需要选读其中任何一部分。若要准确而且全面地理解第三部分的内容，我们建议通读全书。

本书的章节序号的形式为：

部分（I,Ⅱ,Ⅲ）.章（数字）.节（数字）.小节（数字）.

例如I.2.3.4表示第一部分，第二章，第3节，第4小节。为了叙述简明，在同一部分中，可以省去该部分的序号。数学公式的序号放在圆括号中，也按上述规定编排。

“值得做的事情即使做得不那么好也有其价值”。我们正是这样不断鼓励自己才写就此书的，希望它能引起关注与评论，更希望读者不吝赐教，使我们对科学教育有更好、更深刻的理解，为科学教育事业贡献绵薄之力。

大连市现代教育评测院的相关同事，在本书的编写过程中做了许多案头工作，在此一并表示感谢！

古志鸣（乐洲） 王向东（士戎） 王永丹（子复）

2023年7月

五、《科学与科学教育的基础初探》跋

在本书完稿之际对本书的立意、做法做适当的回顾和展望是有益的。

本书希望通过教师和学生“做科学”来理解科学研究，以使他们正确、深刻地理解科学，包括科学理论、最基础和最重要的科学思想和方法，培养学生的科学思维习惯和能力，由此提出科学教育的目标，以及在一定程度上道出了达到这个目标的途径和方法。为了能使学生“做科学”，以达到科学教育的目标，这样做的前提是教师要理解、认可这个目标以及达到这个目标的途径，这就需要教师首先理解科学、理解科学研究，理解让学生“做科学”是达到科学教育目标的最好途径。为此，教师要能“做科学”，因而才有可能比较好地指导学生“做科学”。教师“做科学”包括教师做科学研究和“探究式科学教育、教学”，学生“做科学”是指探究式科学学习。

在本书中主要论述的还是比较基础的理论，有一些只是具体做法中的片段，远远谈不上细致和系统。

例如，在说明作者的观点时，采用比较少的例子来说明作者的观点和结论。有时所举的例子很简短，目的是不想给读者增加负担。这样的做法也有弊端，如在说明科学观念的改变往往具有重要的影响时，我们只说了一句话：“普朗克的能量量子化概念对量子理论产生有重大贡献。”如果读者对普朗克研究黑体辐射的理论或故事比较了解，则我们的例子是有力的，如果读者不太清楚，则这个例子并没有支持我们的观点。一方面，在这样的一本小书中讨论这样重大的题材是我们力有所不逮。另一方面，我们希望读者能养成一个追踪原始文件的习惯，因为任何他人的解释都不能替代原始文献。读者可以做如下工作：根据一个线索追踪事件的本源，根据一个提示追踪相关文献，如教科书中的相关内容，科学史料中的相关描述和理解，直至原始文献。

与此相类似的，本书中明确指出有几处的结论是开放的，如关于牛顿是否做过将单色光通过精巧安排的三棱镜合成为白光的实验，希望读者自己做一定的考证和研究，给出自己的结论。本书对所有论题都持开放态度，包括选择的材料（甚至选择材料的原则）、给出的观点和结论以及对观点和结论的说明，作者都不认为一定是合理而充足的、唯一合适的，更不是唯一正确的。作者希望读者能以质疑的眼光和批判的态度阅读此书，以促进对科学教育这个重大问题的研究、推进科学教育事业的发展。

对于本书所提出的一些原则性的提议，应该有进一步比较详细的可以供科学课教师直接参考或用于自己的教学实践的方法、方案甚至应用的案例。这也是接下来可以做的重要工作的一个方面。

六、中国国家版本馆下属的国家版本数据中心（PDC平台）查询到的数据

网址：https://pdc.capub.cn/

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