王順義高中科學(xué)參考資料華東師范大學(xué)出版社

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1、《高中科學(xué)》教學(xué)參考資料 專題1： 科學(xué)探究的過(guò)程和成果 華東師范大學(xué) 王順義 一、編寫(xiě)意圖（教學(xué)目標(biāo)）與思路 專題1主要介了兩大內(nèi)容：一是“科學(xué)探究的過(guò)程和方法”，二是“科學(xué)探究的成果即科學(xué)知識(shí)的本質(zhì)特征”。這一專題是根據(jù)《上海市高中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于“科學(xué)的本質(zhì)”的學(xué)習(xí)要求設(shè)定的，科學(xué)的本質(zhì)是標(biāo)準(zhǔn)中主題三“科學(xué)技術(shù)與社會(huì)”的一個(gè)重要內(nèi)容。該標(biāo)準(zhǔn)指出：通過(guò)對(duì)有關(guān)科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng) “認(rèn)識(shí)科學(xué)是以自然為研究對(duì)象的探究活動(dòng)，認(rèn)識(shí)科學(xué)求真、求

2、實(shí)的本質(zhì)，認(rèn)識(shí)科學(xué)活動(dòng)既需要遵循一定的研究規(guī)范，又需要遵循一定的道德規(guī)范，認(rèn)識(shí)科學(xué)應(yīng)具有一致性、可檢驗(yàn)性和可重復(fù)性，認(rèn)識(shí)科學(xué)活動(dòng)需要懷疑的精神?！保ǖ?9頁(yè)） 本專題在內(nèi)容上主要是圍繞這一達(dá)成目標(biāo)展開(kāi)的?！?.1科學(xué)探究的過(guò)程”和“1.2科學(xué)探究的若干環(huán)節(jié)和方法”介紹目標(biāo)中“認(rèn)識(shí)科學(xué)是以自然為研究對(duì)象的探究活動(dòng)，…認(rèn)識(shí)科學(xué)活動(dòng)既需要遵循一定的研究規(guī)范”的內(nèi)容；“1.3科學(xué)探究需要科學(xué)精神和技術(shù)支持”介紹目標(biāo)中“認(rèn)識(shí)科學(xué)活動(dòng)…又需要遵循一定的道德規(guī)范，…認(rèn)識(shí)科學(xué)活動(dòng)需要…（科學(xué)）精神” 的內(nèi)容；“1.4科學(xué)探究的成果是特殊的知識(shí)體系”和“1.5科學(xué)理論發(fā)展的兩種形式”則介紹目標(biāo)中“認(rèn)識(shí)科學(xué)求真

3、、求實(shí)的本質(zhì)，…認(rèn)識(shí)科學(xué)（知識(shí)）應(yīng)具有…可檢驗(yàn)性…”等特征的內(nèi)容。 《上海市中小學(xué)自然科學(xué)學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程指導(dǎo)綱要》指出： “高中階段的科學(xué)探究活動(dòng)要在初中階段的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提供學(xué)生參與完整的科學(xué)探究過(guò)程的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生體驗(yàn)和認(rèn)識(shí)以重要規(guī)律和理論為探究對(duì)象、以假設(shè)一驗(yàn)證為基礎(chǔ)的科學(xué)探究過(guò)程。發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力，尤其是系統(tǒng)設(shè)計(jì)探究方案的能力和運(yùn)用數(shù)學(xué)方法分析證據(jù)的能力，以及評(píng)價(jià)科學(xué)探究活動(dòng)的能力，并以此加深對(duì)科學(xué)探究過(guò)程各要素的認(rèn)識(shí)。學(xué)生應(yīng)根據(jù)已有的背景知識(shí)和觀察證據(jù)，通過(guò)邏輯的推理和科學(xué)的想象提出問(wèn)題、形成假設(shè)或作出某些預(yù)測(cè)，在問(wèn)題與假設(shè)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)探究方案，選擇工具烈器。設(shè)備來(lái)

4、更廣泛地搜集證據(jù)，并通過(guò)分析數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證假設(shè)或修改假設(shè)，最終形成探究結(jié)果。”（《上海市初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，上海教育出版社，2004年，第36~37頁(yè)） 根據(jù)這種要求，本專題的教學(xué)目標(biāo)是，通過(guò)本專題的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)： l 了解科學(xué)探究有一個(gè)完整的過(guò)程，并知道它是多種多樣的，能識(shí)別常用的兩種探究過(guò)程， l 了解科學(xué)探究全過(guò)程、科學(xué)探究環(huán)節(jié)（要素）和科學(xué)探究的具體方法三者之間的內(nèi)在關(guān)系， l 加深對(duì)科學(xué)探究環(huán)節(jié)（要素），特別是對(duì)提出問(wèn)題、制定計(jì)劃、和解釋問(wèn)題等要素的了解， l 了解科學(xué)探究的實(shí)踐需要科學(xué)精神維系， l 了解科學(xué)探究需要工具、儀器、設(shè)備的技術(shù)支持， l 理解科學(xué)理論具

5、有可檢驗(yàn)性、相對(duì)真理性和發(fā)展的進(jìn)步性， l 了解科學(xué)理論的發(fā)展有兩種形式。 二、教材結(jié)構(gòu) 科學(xué)精神維系 全過(guò)程 六要素 具體方法 科學(xué)探究 技術(shù)支持 科學(xué)知識(shí)體系 探究成果

6、 可檢驗(yàn)性 相對(duì)真理性 發(fā)展進(jìn)步性 三、核心內(nèi)容（重點(diǎn)） 本專題在內(nèi)容上有如下四個(gè)重點(diǎn)。 1、科學(xué)探究有一個(gè)完整的過(guò)程，它是多種多樣的，常用（見(jiàn)）的有兩種。 《上海市中小學(xué)自然科學(xué)學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程指導(dǎo)綱要》指出：“高中階段的科學(xué)探究活動(dòng)要在初中階段的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提供學(xué)生參與完整的科學(xué)探究過(guò)程的機(jī)會(huì)”。 因此首先，必須讓學(xué)生了解科學(xué)探究有一個(gè)完整的過(guò)程。 其次，還要讓學(xué)生知道科學(xué)探究過(guò)程即途徑是多種多樣的，不存在唯一正確的科學(xué)探究過(guò)程。 再次，要讓他們知道科學(xué)家常用的科學(xué)探究過(guò)程有兩種，即伽利略的“歸納—演繹”探究過(guò)程和愛(ài)因斯坦的“假說(shuō)—

7、驗(yàn)證”探究過(guò)程。 2、科學(xué)探究全過(guò)程、科學(xué)探究環(huán)節(jié)（要素）和科學(xué)探究的具體方法三者之間的內(nèi)在關(guān)系， 弄清它們?nèi)咧g的內(nèi)在關(guān)系，才能澄清學(xué)生在科學(xué)探究上的一些模糊看法，幫助他們正本清源，以便他們用清晰的思路來(lái)梳理以前學(xué)習(xí)過(guò)的研究型課程的內(nèi)容和體驗(yàn)，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力。 3、加深對(duì)對(duì)提出問(wèn)題、制定計(jì)劃、和解釋問(wèn)題等科學(xué)探究環(huán)節(jié)（要素）的了解， 加深對(duì)科學(xué)探究過(guò)程各要素的認(rèn)識(shí)，是高中階段科學(xué)教育應(yīng)達(dá)成的一個(gè)目標(biāo)。《上海市中小學(xué)自然科學(xué)學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程指導(dǎo)綱要》指出： “制定科學(xué)探究要求的基本思路為： l 以提出問(wèn)題、作出假設(shè)、制定計(jì)劃、使用工具和搜集證據(jù)、處理數(shù)據(jù)和解釋

8、問(wèn)題、表達(dá)與交流為科學(xué)探究標(biāo)準(zhǔn)的六個(gè)基本要素。 l 科學(xué)探究所需要的能力，包括觀察、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ季S能力，想象能力，運(yùn)用科學(xué)方法的能力，判斷決策的能力，表達(dá)、交流、合作的能力等，具體體現(xiàn)在科學(xué)探究的六個(gè)基本要素中?！保ā渡虾Ｊ谐踔锌茖W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，上海教育出版社，2004年，第34頁(yè)） 鑒于學(xué)時(shí)有限和高中學(xué)段的特點(diǎn)，我們覺(jué)得在專題1中應(yīng)特別注意對(duì)提出問(wèn)題、制定計(jì)劃、和解釋問(wèn)題等科學(xué)探究環(huán)節(jié)（要素）的了解。其原因在于，“提出問(wèn)題”的能力對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)特別重要，但至今做得不夠；“制定計(jì)劃”涉及學(xué)生參與完整的科學(xué)探究過(guò)程的實(shí)踐能力的培養(yǎng)；“解釋問(wèn)題”則是學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的主要內(nèi)容，學(xué)生大量的解題活動(dòng)

9、從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)仍是一種“科學(xué)解釋”活動(dòng)，理應(yīng)加深對(duì)其的認(rèn)識(shí)。 4、理解科學(xué)理論具有可檢驗(yàn)性、相對(duì)真理性和發(fā)展的進(jìn)步性， 《上海市中小學(xué)自然科學(xué)學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程指導(dǎo)綱要》對(duì)高中學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的本質(zhì)指出了如下要求： “學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)‘科學(xué)的歷史與本質(zhì)’，應(yīng)逐步認(rèn)識(shí)科學(xué)的歷史、本質(zhì)和價(jià)值，認(rèn)識(shí)科學(xué)…揭示規(guī)律懈釋現(xiàn)象懈決問(wèn)題，…科學(xué)發(fā)展是不斷積累、不斷增長(zhǎng)的過(guò)程，但在某個(gè)階段會(huì)發(fā)生‘科學(xué)革命’，使科學(xué)進(jìn)人新的發(fā)展階段。…科學(xué)知識(shí)體系必須具有…可檢驗(yàn)性，…。”（《上海市初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，上海教育出版社，2004年，第53頁(yè)） 科學(xué)理論的本質(zhì)特征有很多，其中“可檢驗(yàn)性”、“

10、相對(duì)真理性”和“發(fā)展的進(jìn)步性”最為重要，它是人們籍以劃清科學(xué)與非科學(xué)、科學(xué)與偽科學(xué)界線的一種標(biāo)準(zhǔn)。人們利用“可檢驗(yàn)性”，可以將科學(xué)與宗教、哲學(xué)、偽科學(xué)區(qū)分開(kāi)來(lái)；利用“相對(duì)真理性”，可以將科學(xué)與數(shù)學(xué)、邏輯區(qū)分開(kāi)來(lái)；利用“發(fā)展的進(jìn)步性”，可以將科學(xué)與文學(xué)藝術(shù)區(qū)分開(kāi)來(lái)。 四、教學(xué)建議 1、學(xué)時(shí)安排（共7學(xué)時(shí)） 1.1科學(xué)探究的過(guò)程 2學(xué)時(shí) 1.2科學(xué)探究的若干環(huán)節(jié)和方法 1學(xué)時(shí) 1.3科學(xué)探究需要科學(xué)精神和技術(shù)支持 1學(xué)時(shí) 1.4科學(xué)探究的成

11、果是一種特殊的知識(shí)體系 2學(xué)時(shí) 1.5科學(xué)理論發(fā)展的兩種形式 1學(xué)時(shí) 2、教材分析和教學(xué)方法建議 （1）1.1科學(xué)探究的過(guò)程 ① 第2頁(yè)至第3頁(yè)的第二段，是1.1的引言，主要講如下二層意思： l 科學(xué)探究不是停留在對(duì)自然現(xiàn)象的堆積上，而是要透過(guò)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)，（此處以人類對(duì)“燃燒現(xiàn)象”本質(zhì)的認(rèn)識(shí)過(guò)程為例，其較為詳細(xì)的史料可參見(jiàn)“教學(xué)資料”的第6、7點(diǎn)。） l 科學(xué)探究源于科學(xué)家對(duì)自然規(guī)律的探究。 為什么現(xiàn)在的科學(xué)教育要突出科學(xué)探究？這與科學(xué)教育基本理念的變化有關(guān)，而這種變化又與科學(xué)本質(zhì)觀的變化

12、有關(guān)。關(guān)于20世紀(jì)科學(xué)本質(zhì)觀的變遷，可參見(jiàn)“教學(xué)資料”的第1點(diǎn)。教師要站在20世紀(jì)60年代之后的“廣義的科學(xué)本質(zhì)觀”來(lái)看待這次課改的基本理念，尤為重要。 ② 第3頁(yè)的第三段至第6頁(yè)，是1.1的核心內(nèi)容，主要講如下三層意思： l 完整的科學(xué)探究有一個(gè)過(guò)程，該過(guò)程有起點(diǎn)，也有終點(diǎn)， l 不存在唯一正確的科學(xué)探究過(guò)程，它是多元的，常用的有兩種（伽利略式，愛(ài)因斯坦式）， l 不同的科學(xué)探究過(guò)程有不同的特征。 在教學(xué)中，對(duì)兩種科學(xué)探究過(guò)程模式的案例分析要清晰，對(duì)其特征的刻劃要明確， 有關(guān)這方面內(nèi)容的理論梳理，可參見(jiàn)“教學(xué)資料”的第2點(diǎn)。有關(guān)常用的兩種科學(xué)探究過(guò)程模式的案例的較

13、為詳細(xì)的史料，可參見(jiàn)“教學(xué)資料”的第8、9點(diǎn)。 （2）1.2 科學(xué)探究的若干環(huán)節(jié)和方法 ① 第7頁(yè)至第8頁(yè)的第三段，介紹了科學(xué)探究的若干環(huán)節(jié)（即六大要素），主要講如下二層意思： l 科學(xué)探究過(guò)程還可以進(jìn)一步剖分為若干環(huán)節(jié)（即六大要素）， l 搞好每一科學(xué)探究的環(huán)節(jié)（如科學(xué)解釋）需遵循一定的方法論原則 ② 第8頁(yè)的第四段至第12頁(yè)第一段，介紹了科學(xué)探究的若干具體方法，主要講如下二層意思： l 科學(xué)探究環(huán)節(jié)還可以進(jìn)一步剖分出若干具體的方法， l 搞好每一個(gè)具體的科學(xué)方法（如直覺(jué)思維、想象思維、觀察方法）也需遵循一定的方法論原則。 教師要講清科學(xué)探究過(guò)程、環(huán)節(jié)（即

14、要素）和具體方法三者之間的關(guān)系，以正本清源，有關(guān)資料可參見(jiàn)“教學(xué)資料”的第2點(diǎn)。 （3）1.3 科學(xué)探究需要科學(xué)精神和技術(shù)支持 ① 第12頁(yè)第二段至第15頁(yè)的第二段，介紹了科學(xué)探究需要科學(xué)精神維系，主要講如下三層意思： l 科學(xué)探究需要科學(xué)精神維系， l 列舉科學(xué)家的實(shí)例，具體地介紹了若干科學(xué)精神， l 科學(xué)精神是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分。 ② 第15頁(yè)的第三段至第16頁(yè)的第三段，介紹了科學(xué)探究需要技術(shù)支持，主要講如下二層意思： l 科學(xué)探究需要技術(shù)（儀器、設(shè)備、工具）的支持， l 技術(shù)發(fā)展對(duì)科學(xué)學(xué)科發(fā)展有推動(dòng)作用。 有關(guān)科學(xué)精神內(nèi)涵的界定，是一個(gè)難點(diǎn)，關(guān)于這個(gè)

15、問(wèn)題我們?cè)凇敖虒W(xué)資料”的第3點(diǎn)中給教師提供了理論梳理的背景資料。 （4）1.4 科學(xué)探究的成果是一種特殊的知識(shí)體系 ① 第16頁(yè)第四段至第18頁(yè)的第六段，介紹了科學(xué)知識(shí)的可檢驗(yàn)性特征，主要講如下二層意思： l 人類具有的知識(shí)是多方面的，有科學(xué)的，數(shù)學(xué)和邏輯的，哲學(xué)的，文學(xué)藝術(shù)的和宗教的，等等。但是科學(xué)知識(shí)有其不同于其它知識(shí)的本質(zhì)特征， l 可檢驗(yàn)性是科學(xué)知識(shí)不同于其它知識(shí)的一個(gè)重要本質(zhì)特征。 ② 第18頁(yè)最后一段至第20頁(yè)第一段，介紹了科學(xué)知識(shí)的相對(duì)真理性特征，主要講如下二層意思： l 科學(xué)知識(shí)的真理性只是在一定條件下（即一定范圍內(nèi)）成立，超出這種條件或范圍，它就失去真

16、理性，（例如牛頓力學(xué)中的速度相加定理） l 即使是被實(shí)踐檢驗(yàn)為真的某些科學(xué)知識(shí)，也可能后來(lái)被實(shí)踐進(jìn)一步檢驗(yàn)出其中尚包含一定的錯(cuò)誤，（例如1.5中所提到的哥白尼日心說(shuō)中包含的二個(gè)錯(cuò)誤）。 了解科學(xué)知識(shí)的本質(zhì)特征，可以幫助學(xué)生提高對(duì)科學(xué)與非科學(xué)區(qū)分能力，對(duì)迷信和偽科學(xué)的鑒別能力。教師如要全面地了解科學(xué)知識(shí)的本質(zhì)特征，可參見(jiàn)“教學(xué)資料”的第4點(diǎn)。 （5）1.5 科學(xué)理論發(fā)展的兩種形式 ① 第20頁(yè)第二段至第21頁(yè)的第二段，介紹了科學(xué)理論漸進(jìn)式發(fā)展的形式，主要講如下二層意思： l 科學(xué)史上存在著大量的科學(xué)理論漸進(jìn)式發(fā)展的案例，如從哥白尼到開(kāi)普勒的天文學(xué)理論的發(fā)展，從伽利略

17、到牛頓的力學(xué)理論的發(fā)展，等等， l 科學(xué)理論漸進(jìn)式發(fā)展，同時(shí)也表現(xiàn)為知識(shí)發(fā)刁飧的連續(xù)積累性，繼承性，和內(nèi)容上的量變和局部（而不是整體）質(zhì)變性。 ② 第21頁(yè)第三段至第22頁(yè)的第一段，介紹了科學(xué)理論跳躍式發(fā)展的形式，主要講如下二層意思： l 科學(xué)史上也存在著少量的科學(xué)理論跳躍式發(fā)展的案例，如從托勒密至小哥白尼的天文學(xué)理論的發(fā)展，從亞里士多德到牛頓的力學(xué)理論的發(fā)展，等等， l 科學(xué)理論跳躍式發(fā)展，同時(shí)也表現(xiàn)為知識(shí)發(fā)展的間斷性，革命性，和內(nèi)容上的整體質(zhì)變性。 以上內(nèi)容實(shí)際上涉及科學(xué)理論發(fā)展的規(guī)律性問(wèn)題，教師可參見(jiàn)“教學(xué)資料”的第4點(diǎn)中對(duì)其的理論梳理。 ③ 第22頁(yè)的第一、二段，介

18、紹了科學(xué)知識(shí)發(fā)展的進(jìn)步性特征，該特性包含如下二層意思： l 科學(xué)理論客觀上在發(fā)展，并構(gòu)成一個(gè)系列， l 在前后相繼的科學(xué)理論發(fā)展的系列中，新的（即后面的）理論總是比舊的（即前面的）理論更好。 本專題在教學(xué)方法上的主要特點(diǎn)，是使用“案例教學(xué)法”。 一個(gè)觀念、原理的得出，主要是師生通過(guò)對(duì)科學(xué)史案例的閱讀、分析和提煉來(lái)完成。至于如何提高學(xué)生的閱讀效率，引導(dǎo)學(xué)生合理地分析案例和正地提煉出觀念或原理，教師可依學(xué)生的實(shí)際情況設(shè)計(jì)出具體的教學(xué)路徑和方法。 五、評(píng)價(jià)建議 1、評(píng)價(jià)原則：依據(jù)本專題的教學(xué)目標(biāo)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。 2、評(píng)價(jià)的具體方式： （1

19、）關(guān)于學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的一些核心的觀念、原理、概念是否掌握（了解或理解）的情況，可以采用“選擇填充題” 或“是非判斷題” 來(lái)進(jìn)行測(cè)評(píng)。例如： ① 是非判斷題： 伽利略、牛頓的科學(xué)探究的過(guò)程模式，主張如要認(rèn)識(shí)自然，必先觀察自然，甚至還要通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)觀察自然現(xiàn)象，由此獲得必須的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，這實(shí)質(zhì)上是非常強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究應(yīng)有其經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，從而保證科學(xué)探究的客觀性。 （ ） ② 選擇填充題： 16世紀(jì)天文學(xué)家哥白尼提出了有關(guān)太陽(yáng)系的“日心說(shuō)”， 在此基礎(chǔ)

20、上，天文學(xué)家開(kāi)普勒又提出了“行星運(yùn)動(dòng)三定律”。天文學(xué)理論從哥白尼到開(kāi)普勒的這種發(fā)展是一種漸近性的發(fā)展，因?yàn)楹笳邔?duì)前者來(lái)說(shuō)____________。 A 、包含內(nèi)容上的量的增多 B 、包含內(nèi)容上的質(zhì)的變化 C 、包含內(nèi)容上的局部質(zhì)的變化 D、包含內(nèi)容上的量的增多和局部質(zhì)的變化 （2）關(guān)于學(xué)生在科學(xué)探究能力發(fā)展上的情況，可以采用“提供背景材料，讓學(xué)生進(jìn)行分析解答”來(lái)進(jìn)行測(cè)評(píng)； 或采用“列出一個(gè)需探究問(wèn)題，讓學(xué)生制定探究計(jì)劃”來(lái)進(jìn)行測(cè)評(píng)。如： ① 閱讀下列“關(guān)于沃森、克里克提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)理論模型”的材料，并回答所提問(wèn)題：

21、 “1951年11月，沃森聽(tīng)了弗蘭克林關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)的較詳細(xì)的報(bào)告。這個(gè)報(bào)告說(shuō)明，濕度對(duì)DNA分子晶格衍射有影響，濕度低時(shí)DNA分子之間的距離近、密度大，還初步提出DNA呈螺旋型，其中磷酸根基團(tuán)暴露在水中，等等。沃森和克里克在此基礎(chǔ)上很快就提出了一個(gè)關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)的三股螺旋的設(shè)想，其中還錯(cuò)誤地把親水性的磷酸基團(tuán)放在螺旋的內(nèi)側(cè)。他們所以這樣考慮的原因是；四種堿基的形狀和大小很不相同，由堿基序列排成的多核昔酸長(zhǎng)鏈肯定是很不規(guī)則的。但是，他們從衍射圖上看到，DNA卻是一個(gè)很規(guī)則的晶體，而這種規(guī)則性肯定來(lái)自規(guī)則的分子結(jié)構(gòu)。因此，他們沒(méi)有用堿基而用糖一磷酸作為螺旋的骨架。1951年底，他們請(qǐng)維爾

22、金斯和弗蘭克林等來(lái)討論這個(gè)模型時(shí)，弗蘭克林指出他們把DNA的含水量少算了一半。于是，第一次的模型被證偽。 1952年5月克里克請(qǐng)教劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)家格里菲斯，后者說(shuō)從理論上考慮，應(yīng)讀不是相同堿基的相互吸引，而似乎是不同堿基之間的相互吸引。克里克立刻就想到，堿基的互補(bǔ)配對(duì)能很好地解釋DNA的自我復(fù)制：A與B配對(duì)，B與A配對(duì)。同年6月，查加夫參觀劍橋時(shí)，肯德魯將他介紹給沃森和克里克。據(jù)克里克回憶，那次見(jiàn)面時(shí)他們進(jìn)征了以下對(duì)話： “我們正和他談?wù)撝鞍踪|(zhì)那家伙，‘從有關(guān)核酸的所有研究中能得出什么結(jié)論呢？它還沒(méi)有告訴我們?nèi)魏挝覀兿胍赖臇|西’，查哥夫略微帶點(diǎn)辯護(hù)的口氣答道：‘嗅，

23、當(dāng)然，比例是l：1’。于是我說(shuō)：‘這指的什么？’他說(shuō)：‘這一切都已發(fā)表了！’誠(chéng)然，我從未讀過(guò)這些文章，所以我一無(wú)所知。不過(guò)他告訴了我，并且效果是令人震驚的。這就是為什么我能記住的原因。我忽然想到：噢，天啊，如果你曉得互補(bǔ)配對(duì)，你就一定會(huì)得到1：l的比例了。不過(guò)，那時(shí)我確實(shí)忘記丁格里菲斯曾告訴我什么，也記不起那些堿基的名稱了；于是，我去找格里菲斯，問(wèn)他是哪些堿基？并讓他把它們寫(xiě)下來(lái)?？墒?，當(dāng)時(shí)我又忘記了查哥夫?qū)ξ艺f(shuō)過(guò)的內(nèi)容，所以又不得不回去查文獻(xiàn)。使我驚奇的是，查哥夫談到的配對(duì)和格里菲斯講過(guò)的配對(duì)竟是一回事。”（G.E. 艾倫，《二十世紀(jì)的生命科學(xué)》，北京師范大學(xué)出版社，1985年，第291頁(yè)）

24、 在堿基配對(duì)原則的基礎(chǔ)上，沃森和克里克經(jīng)過(guò)緊張地連續(xù)工作，終于在1953年4月建立起第二個(gè)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型。這個(gè)模型表明：兩股DNA長(zhǎng)鏈以右手螺旋方向圍繞著一個(gè)中心軸盤(pán)旋，兩股螺旋鏈的走向相反，其外側(cè)為磷酸基團(tuán)，內(nèi)側(cè)為四種堿基，由于腺嘌呤和胸嘧啶、鳥(niǎo)嘌呤和胞嘧啶之間產(chǎn)生相互吸引的氫鍵（即堿基配對(duì)原則），從而使兩條DNA長(zhǎng)鏈之間存在互補(bǔ)的關(guān)系，等等。1953年4月25日，英國(guó)的《自然》雜志刊登了沃森和克里克的這個(gè)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型。這一成就后來(lái)被譽(yù)為20世紀(jì)以來(lái)生物學(xué)方面最偉大的發(fā)現(xiàn)，也被認(rèn)為是分子生物學(xué)誕生的標(biāo)志。 沃森和克里克的分子模型公布后，美國(guó)化學(xué)家鮑林隨即提出存在

25、于烏嘌呤和胞嘧啶之間是三個(gè)氫鍵，不同于腺嘌呤和胸嘧啶之間的兩個(gè)氫鍵，糾正了沃森一克里克模型中這一具體錯(cuò)誤。按此修改之后的就是沃森和克里克第三個(gè)關(guān)于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型。 1953年5月沃森和克里克又在《自然》雜志上發(fā)表文章，提出DNA分子結(jié)構(gòu)在生物遺傳學(xué)上的含意。他們?cè)O(shè)想DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)就是遺傳基因，攜帶遺傳密碼。DNA復(fù)制時(shí)，堿基對(duì)間的氫鍵斷烈，兩條核苷酸鏈的旋繞松開(kāi)，堿基顯露出來(lái)，象拉鏈一樣被拉開(kāi)。核苷酸鏈上的堿基顯露后，它們按照互補(bǔ)配對(duì)的要求，吸引著帶有互補(bǔ)堿基的核苷酸，然后在鄰接的核苷酸間形成磷酸=酸鏈，這樣一條新的互補(bǔ)的核苷酸鏈就出現(xiàn)了。當(dāng)這個(gè)過(guò)程完畢時(shí)，新形成的兩個(gè)DNA分

26、子相互一樣，也跟親代分子一樣，這就為說(shuō)明DNA分子的自我復(fù)制和由親代到子代的遺傳傳遞找到了堅(jiān)實(shí)的分子基礎(chǔ)。 1956年美國(guó)生化學(xué)家科恩伯格（A.Kopmberg，1918- 年）用DNA作模板實(shí)驗(yàn)，1958年梅塞爾森（M．Meselson，1930-年）等用大腸桿菌研究 DNA復(fù)制的實(shí)驗(yàn)，1959年美國(guó)生化學(xué)家泰勒（J.H．Taylor，1916-年）用氘標(biāo)記堿基追蹤 DNA的復(fù)制，他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證明沃森和克里克的設(shè)想是正確的?！保ㄕ裕和蹴樍x、王心恒編，《簡(jiǎn)明科學(xué)史》，上?？萍冀逃霭嫔?，2003年，第150-151） 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： A、從方法論上概述科學(xué)家們?cè)谔骄緿NA

27、雙螺旋結(jié)構(gòu)的全過(guò)程的路徑，它的特征是什么？它與專題1中所述的哪一種科學(xué)探究過(guò)程相似？ B、在探究DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的全過(guò)程中，有哪些要素貫串于其中？ ② 模仿牛頓或愛(ài)因斯坦的科學(xué)探究過(guò)程模式，制定解決下列問(wèn)題的探究方案： A、春末夏初時(shí)節(jié)，下雨之前水泥地面常常會(huì)“出汗”，十分潮濕，這是為什么？ B、當(dāng)家里一盞燈突然自熄滅時(shí)，你怎樣找出其原因？ 六、教學(xué)資料 為了便于教師在備課時(shí)進(jìn)行再創(chuàng)造，下面提供兩類資料：一類是有關(guān)科學(xué)探究和科學(xué)知識(shí)本質(zhì)的理論上的梳理，另一類是有關(guān)課本中涉及到的科學(xué)史案例的較為詳細(xì)的資料。 1、20世紀(jì)科學(xué)本質(zhì)觀的變遷 《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)

28、》的研制專家們，在研制的初期就有一個(gè)明確的指導(dǎo)思想，就是要將科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)建立在最新的科學(xué)本質(zhì)觀的基礎(chǔ)之上，這樣才能保證科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的合理性和本輪科學(xué)課程改革的正確性。 我們知道，合理的科學(xué)教育的基本理念，是建立在對(duì)科學(xué)本質(zhì)的準(zhǔn)確理解的基礎(chǔ)上的。因此，在回答“什么是科學(xué)教育”之前，應(yīng)該先弄清“什么是科學(xué)”，這就涉及到“科學(xué)的基本理念”的問(wèn)題?？茖W(xué)是什么？人們的回答也是眾說(shuō)紛紜，莫衷一是的。歷史上，不同的科學(xué)觀曾經(jīng)對(duì)科學(xué)教育的基本理念產(chǎn)生過(guò)不同的影響。科學(xué)觀本身也有一個(gè)合理性問(wèn)題，并在20世紀(jì)歷經(jīng)著一個(gè)變化的過(guò)程。 （1）常識(shí)性的科學(xué)本質(zhì)觀。 人們常常說(shuō)，科學(xué)是一種知識(shí)系統(tǒng)，這是一種常識(shí)性的

29、科學(xué)觀。這種常識(shí)性的觀點(diǎn)是有一定的合理性的，因?yàn)樽鳛榭茖W(xué)研究的成果即科學(xué)理論，比如歐幾里得幾何學(xué)、哥白尼的日心說(shuō)、牛頓的經(jīng)典物理學(xué)、愛(ài)因斯坦的相對(duì)論、道爾頓的原子論、達(dá)爾文的進(jìn)化論、賴伊爾的地質(zhì)學(xué)原理等等，確實(shí)是一種知識(shí)，而且是一種系統(tǒng)的知識(shí)。但是，這種常識(shí)性的觀點(diǎn)是有很大的局限性的，它沒(méi)有把科學(xué)的其它一些本質(zhì)刻畫(huà)出來(lái)，因而也不能達(dá)到將科學(xué)和非科學(xué)、前科學(xué)、偽科學(xué)的界線劃分出來(lái)。按照這種常識(shí)性的觀點(diǎn)，宗教神職人員會(huì)說(shuō)，宗教也是一門(mén)自然科學(xué)，因?yàn)樽诮痰闹饕δ苁翘岢鲆惶鬃诮虃惱韮r(jià)值觀來(lái)規(guī)范人的行為，因此宗教教義在一定程度上可以被看作是告訴人們?cè)鯓幼鋈说闹R(shí)，而且宗教也研究自然現(xiàn)象，也回答諸如“自

30、然界的起源”、“人類的起源”等問(wèn)題，并且有系統(tǒng)的結(jié)論，只不過(guò)這些結(jié)論對(duì)于科學(xué)工作者來(lái)說(shuō)并不認(rèn)同而已，但宗教包含著一個(gè)一定的知識(shí)系統(tǒng)則是確定無(wú)疑的，因此宗教也應(yīng)該是一門(mén)自然科學(xué)。這就是說(shuō)，按照常識(shí)性的觀點(diǎn)，我們并不能很好地將科學(xué)和宗教區(qū)別開(kāi)來(lái)。確實(shí)，科學(xué)、哲學(xué)甚至宗教都是一種知識(shí)系統(tǒng)，但是科學(xué)這種知識(shí)系統(tǒng)與哲學(xué)、宗教等知識(shí)系統(tǒng)還是有區(qū)別的。 （2）狹義的科學(xué)本質(zhì)觀。 自近代以來(lái)，科學(xué)家往往強(qiáng)調(diào)通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)來(lái)斷定科學(xué)定理的真理性，也就是說(shuō)，科學(xué)是最講究“實(shí)證”的。這一特點(diǎn)哲學(xué)、宗教等知識(shí)系統(tǒng)卻并不具備。于是，人們便把“可檢驗(yàn)性”作為科學(xué)的本質(zhì)特征。他們認(rèn)為，科學(xué)是一種可檢驗(yàn)的知識(shí)體系。那么怎么

31、檢驗(yàn)一個(gè)命題是科學(xué)的命題呢？那就是將這個(gè)命題所斷言的內(nèi)容與經(jīng)驗(yàn)事實(shí)加以對(duì)照，如果它們是一致的，那么這個(gè)命題就被確證，它就是具有真的命題，否則它就是一個(gè)假的命題?？茖W(xué)命題就是能夠被經(jīng)驗(yàn)事實(shí)檢驗(yàn)其真?zhèn)蔚拿}。比如，1915年科學(xué)家愛(ài)因斯坦提出了廣義相對(duì)論的理論，其中有一條定理是“光線通過(guò)強(qiáng)的引力場(chǎng)會(huì)彎曲傳播”。一般人認(rèn)為，在同一種煤質(zhì)中光線總是直線傳播的，但是愛(ài)因斯坦的這條定理告訴我們，即使在同一種媒質(zhì)中，光線如果通過(guò)強(qiáng)的引力場(chǎng)就不會(huì)是直線傳播，而是彎曲傳播。顯然愛(ài)因斯坦這條命題是可以用經(jīng)驗(yàn)事實(shí)來(lái)加以檢驗(yàn)的。若干年后，英國(guó)科學(xué)家愛(ài)丁頓就利用一次全日食的觀察組織了一次對(duì)愛(ài)因斯坦這條定理的檢驗(yàn)，結(jié)果定

32、理與經(jīng)驗(yàn)事實(shí)完全相符，于是愛(ài)因斯坦的理論也就被經(jīng)驗(yàn)事實(shí)確證。 以上兩種科學(xué)觀雖然都有一定的合理性，但我們只能稱之為狹義的科學(xué)觀，因?yàn)樗鼈兓旧现皇庆o態(tài)地審視科學(xué)，把科學(xué)僅僅等同于科學(xué)研究的結(jié)果--科學(xué)理論，而忽視了科學(xué)研究的動(dòng)態(tài)過(guò)程本身；它們基本上只是從科學(xué)內(nèi)部去審視科學(xué)，僅僅看到科學(xué)研究?jī)?nèi)部的認(rèn)知要素，而忽視了科學(xué)研究的內(nèi)部和外部的社會(huì)文化因素和條件；雖然它們正確地指出了科學(xué)研究的結(jié)果即科學(xué)理論是一個(gè)可確證或可證偽的知識(shí)系統(tǒng)，但是局限于這個(gè)命題的本身卻容易給人留一個(gè)誤區(qū)：以為科學(xué)只與兩個(gè)因素有關(guān)，一是科學(xué)理論即知識(shí)系統(tǒng)，二是觀察、實(shí)驗(yàn)的技能，因?yàn)樵谒鼈兛磥?lái)確證或證偽一個(gè)科學(xué)理論，需要用到經(jīng)

33、驗(yàn)事實(shí)，而經(jīng)驗(yàn)事實(shí)是通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)獲取的，因此具備觀察、實(shí)驗(yàn)的技能就尤為重要。 以上兩種科學(xué)觀曾經(jīng)深深地影響著近現(xiàn)代科學(xué)教育理論的基本理念。依據(jù)這些對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解，近現(xiàn)代科學(xué)教育理論都把科學(xué)教育僅僅等同于科學(xué)知識(shí)的教育，僅僅強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)的技能（即雙基）的傳授與學(xué)習(xí)，這可以從我固1978年《全日制十年制學(xué)校中學(xué)物理教學(xué)大綱》中關(guān)于中學(xué)物理教學(xué)的目的基本理念的如下一段表述中明確地顯現(xiàn)出來(lái)： “中學(xué)物理教學(xué)的目的是：使學(xué)生比較系統(tǒng)地掌握進(jìn)一步學(xué)習(xí)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)需要的物理基礎(chǔ)知識(shí)，了解這些知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用；培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、思維能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)解決物理問(wèn)題的能力；培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義觀點(diǎn)?！?/p>

34、（1978年《全日制十年制學(xué)校中學(xué)物理教學(xué)大綱》，第1-2頁(yè)） 當(dāng)然強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)的技能（即雙基）的傳授與學(xué)習(xí)是必要的，但局限于此就忽視了其它科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，這樣就致學(xué)校的科學(xué)教育并不能有效地全面提高每一個(gè)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，而把沒(méi)有達(dá)到的目標(biāo)部分地留給學(xué)生畢業(yè)之后和社會(huì)去完成。 （3）廣義的科學(xué)本質(zhì)觀。 20世紀(jì)60年代之后，人們開(kāi)始從一種廣義的角度來(lái)認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)：從廣義的角度看，科學(xué)實(shí)際上是一種特殊的社會(huì)文化探究活動(dòng)。這里有兩點(diǎn)需要強(qiáng)調(diào)，一是科學(xué)首先是一種探究活動(dòng)，而作為知識(shí)系統(tǒng)的科學(xué)理論只是這種探究活動(dòng)的結(jié)果；二是科學(xué)是一種特殊的社會(huì)文化現(xiàn)象，參與這種活動(dòng)的要素不僅僅只有理論和經(jīng)

35、驗(yàn)事實(shí)這兩個(gè)認(rèn)知因素，而且還有社會(huì)、文化等方面的多種因素，如哲學(xué)觀念滲透和方法的使用，先進(jìn)技術(shù)儀器、設(shè)備的實(shí)施基礎(chǔ)，社會(huì)價(jià)值取向的約束，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的支持，教育的人才支撐，有利的文化氛圍的烘托，等等。匯總這種觀點(diǎn)的代表人物有加拿大著名科學(xué)哲學(xué)家、物理學(xué)家M. 邦格。 這種廣義的科學(xué)本質(zhì)觀自提出來(lái)之后就開(kāi)始逐步影響世界各國(guó)的科學(xué)教育理念。例如在美國(guó)的《2061計(jì)劃》及其國(guó)家科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中，其科學(xué)教育理念明顯地是建立在這種廣義的科學(xué)本質(zhì)觀之上的。全國(guó)和上海的《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》關(guān)于科學(xué)教育的基本理念，也是建立在這種最新的科學(xué)理念的基礎(chǔ)上的。這種新的科學(xué)觀自提出之后已經(jīng)開(kāi)始影響著現(xiàn)代科學(xué)教育理論的基本理念

36、，從20世紀(jì)80年代之后科學(xué)教育理論的文獻(xiàn)和基本理念來(lái)看，巳經(jīng)呈現(xiàn)了這種觀點(diǎn)。其重要標(biāo)志是，科學(xué)教育從原先僅僅強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識(shí)的傳授和學(xué)習(xí)，發(fā)展為現(xiàn)在要全面提高每一個(gè)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)；從原先僅僅強(qiáng)調(diào)觀察實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)，發(fā)展為現(xiàn)在的注重科學(xué)探究能力全面培養(yǎng)和實(shí)踐；從原先僅僅強(qiáng)調(diào)解決科學(xué)內(nèi)部的認(rèn)知問(wèn)題，發(fā)展為現(xiàn)在還要關(guān)注涉及科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題的分析和決策能力的培養(yǎng)。 2、科學(xué)是一個(gè)探究活動(dòng)的過(guò)程 科學(xué)教育的重要的一個(gè)基本理念是“突出科學(xué)探究”，當(dāng)前新一輪課程改革便把科學(xué)教育的理念建立在科學(xué)本質(zhì)的一個(gè)重要理念的基礎(chǔ)上。下面我們先來(lái)介紹一下，為什么探究性是科學(xué)知識(shí)形成過(guò)程的本質(zhì)特征？ 探究性

37、是科學(xué)知識(shí)形成過(guò)程的本質(zhì)特征 雖然一些非科學(xué)的文化形態(tài)如神話、宗教、藝術(shù)和哲學(xué)都曾經(jīng)在一定程度上刻意描述和說(shuō)明自然現(xiàn)象，試圖具有認(rèn)識(shí)自然界的功能。例如，在《圣經(jīng)》中就有上帝創(chuàng)造人和各種生物的說(shuō)法，試圖以此來(lái)解釋生物和人類的起源；在中國(guó)古代哲學(xué)中就有“陰陽(yáng)說(shuō)”，以此來(lái)說(shuō)明自然界萬(wàn)物運(yùn)動(dòng)變化的原因。但是歷史證明，在眾多的文化中只有科學(xué)才為人類提供了認(rèn)識(shí)自然的精確的、有效的工具。雖然科學(xué)理論不是絕對(duì)真理，但是自從科學(xué)產(chǎn)生以來(lái)，人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)就愈來(lái)愈正確，愈來(lái)愈深入。那么為什么科學(xué)較之其它文化形態(tài)而言在認(rèn)識(shí)自然上有這么大的神奇功效呢？這是因?yàn)榭茖W(xué)在認(rèn)知自然時(shí)所具有的一種“探究性”使然。探究性是科

38、學(xué)知識(shí)形成過(guò)程的本質(zhì)特征。認(rèn)清這一點(diǎn)對(duì)確立合理的科學(xué)教育理念特別重要。 首先，對(duì)自然現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)不停留在事實(shí)的層次上。在人類追求“真、善、美”的文化活動(dòng)中，科學(xué)的目標(biāo)在于求真。認(rèn)識(shí)自然界運(yùn)動(dòng)變化的規(guī)律即真理，是科學(xué)的根本任務(wù)。事物都有它的現(xiàn)象和本質(zhì)?，F(xiàn)象是指事物的外部形態(tài)、外部聯(lián)系；本質(zhì)是指事物內(nèi)部的矛盾運(yùn)動(dòng)、內(nèi)部聯(lián)系。本質(zhì)隱藏在現(xiàn)象背后，不能為人們直接感知。科學(xué)家認(rèn)為對(duì)自然現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)不停留在事實(shí)的層次上，，常常要進(jìn)一步透過(guò)現(xiàn)象，深入里層，抽取有關(guān)事物的本質(zhì)，并且舍棄一切非本質(zhì)屬性的結(jié)論，即提煉出反映事物本質(zhì)屬性和內(nèi)在的客觀的規(guī)律的各種“概念”和“定律”來(lái)。這個(gè)過(guò)程是通過(guò)探究來(lái)完成的。例如，人

39、們常?？吹侥静脑诳諝庵腥紵默F(xiàn)象：當(dāng)人們用火點(diǎn)燃一根木材時(shí)，它先是冒煙，接著便被點(diǎn)燃起火，然后燃燒，有熊熊的火焰，直到最后燃盡剩下一點(diǎn)灰碴。如果將這個(gè)過(guò)程記錄下來(lái)，就是關(guān)于木材燃燒的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)。一般人對(duì)燃燒的認(rèn)識(shí)通常是僅僅滿足于在現(xiàn)象層面上對(duì)其過(guò)程的了解，但是歷史上的化學(xué)家則不同，他們還要進(jìn)一步探究這種燃燒現(xiàn)象背后隱芷的事物運(yùn)動(dòng)變化的規(guī)律。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究科學(xué)家認(rèn)識(shí)到，木材燃燒現(xiàn)象實(shí)質(zhì)上是一種物質(zhì)的氧化現(xiàn)象，木材中含有碳元素，空氣中含有氧元素，這兩種元素在高溫下會(huì)化合成為二氧化碳并放出熱量，這就是木材在空氣中燃燒現(xiàn)象背后的規(guī)律，用化學(xué)反應(yīng)方程式可表示如下： C

40、+ O2 = CO2 ↑ + Q 其次，對(duì)自然現(xiàn)象的規(guī)律性認(rèn)識(shí)也不能通過(guò)對(duì)經(jīng)典的注釋而得出。在人類的一些文化型態(tài)中，如宗教、政治意識(shí)形態(tài)等，引經(jīng)據(jù)典、詮釋經(jīng)典，然后邏輯演繹出要得的結(jié)論，這是它們的主要認(rèn)知方法。在中世紀(jì)，經(jīng)院哲學(xué)曾提倡的研究方法是引經(jīng)據(jù)典、詮釋經(jīng)典，然后邏輯地演繹出關(guān)于自然現(xiàn)象的論述。這種研究方法忽視科學(xué)探究及其經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，嚴(yán)重地阻礙了人們對(duì)自然界的有效認(rèn)識(shí)。這種錯(cuò)誤的方法在文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)中開(kāi)始被糾正。首先人們開(kāi)始批判中世紀(jì)這種極端理性主義的方法論。這種方法后來(lái)被F.培根批評(píng)為，“人們所醉心的一切‘象煞有介事’的沉思、揣想和詮釋等等實(shí)如盲人暗摸，離題甚遠(yuǎn)，… 正如現(xiàn)有的科學(xué)不能

41、幫助我們找出新事物，現(xiàn)有的邏輯亦不能幫助我們找出新科學(xué)?！?現(xiàn)在所使用的邏輯，與其說(shuō)是幫助著追求真理，毋寧說(shuō)是幫助著把建筑在流行概念上面的許多錯(cuò)誤固定下來(lái)并鞏固起來(lái)。所以它是害多于益。”（F. 培根，《新工具》商務(wù)印書(shū)館，1986年版，第9-10頁(yè)。）在人怎樣才能獲得關(guān)于自然界真實(shí)現(xiàn)象和知識(shí)這個(gè)問(wèn)題上，人們開(kāi)始認(rèn)識(shí)到不能單純地靠理性的推論，因?yàn)槿说睦硇詴r(shí)常曲解事物。F.培根強(qiáng)調(diào)科學(xué)認(rèn)識(shí)有一個(gè)區(qū)別于宗教認(rèn)知的探究過(guò)程，雖然這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)主義的過(guò)程。他指出，“鉆求和發(fā)現(xiàn)真理，…一條道路是從感官和特殊的東西引出一些原理，經(jīng)由逐步而無(wú)間斷的上升，直至最后才達(dá)到最普通的原理。這是正確的方法?！保‵. 培根

42、，《新工具》商務(wù)印書(shū)館，1986年版，第12-13頁(yè)。） 當(dāng)然，其它有些文化系統(tǒng)，如哲學(xué)、藝術(shù)、歷史、社會(huì)學(xué)等，不能說(shuō)其研究過(guò)程沒(méi)有探究性，但與科學(xué)比較起來(lái)，其探究的全過(guò)程與科學(xué)探究全過(guò)程，還是有所不同的，而且在客觀性、嚴(yán)格性和有效性等方面的要求也有所不同。下面我們來(lái)看看科學(xué)探究全過(guò)程是怎樣的。 科學(xué)探究的全過(guò)程 要弄清科學(xué)探究全過(guò)程，只需要看一看科學(xué)家是怎樣進(jìn)行科學(xué)研究的，因?yàn)檫@是考察科學(xué)探究的源頭。以伽利略為例。我們知道，自由落體運(yùn)動(dòng)定律是由物理學(xué)家伽利略（Galieo）提出的。在提出這條定律之前他先提出了一條預(yù)備定理，這就是：“球在斜槽上滾動(dòng)時(shí)所通過(guò)的各種空間距離的比率與其時(shí)

43、間間隔的平方的比率相同”。將這條定理稍加推廣伽利略就得出了自由落體運(yùn)動(dòng)定律。那么伽利略是如何提出這條預(yù)備定理的呢？對(duì)此他在《關(guān)于兩種新科學(xué)的對(duì)話》一書(shū)中對(duì)其探究過(guò)程作了如下說(shuō)明： “拿一塊12肘長(zhǎng)、半時(shí)寬、3指厚的木板?？克倪吘壙桃坏兰s略大于一指定的小槽，把這個(gè)槽做到盡可能的直和光滑，里面墊上盡可能光滑的羊皮紙。然后拿一個(gè)硬的、光滑的、極圓的銅球，放在槽內(nèi)去滾。將這塊木板放在傾斜位置，使一端比另一端高一肘或二肘，再將銅球沿槽滾去，同時(shí)照下述的方法注意它降落的時(shí)間。我們把這實(shí)驗(yàn)多做幾次，使得時(shí)間可以量得準(zhǔn)確，準(zhǔn)到兩次觀察結(jié)果相差不到一次脈搏的十分之一的地步。完成了這種動(dòng)作并確定了它的可

44、靠性之后，我們現(xiàn)在將銅球放在槽的1／4長(zhǎng)度內(nèi)滾動(dòng)，再量它的降落時(shí)間，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)它恰等于上次時(shí)間的1／2。我們?cè)儆闷渌鞣N距離作同樣的實(shí)驗(yàn)，以槽的全長(zhǎng)距離與1／2長(zhǎng)的、2／3長(zhǎng)的或其他任何長(zhǎng)度的距離相比，把實(shí)驗(yàn)重復(fù)一百次以后，我們總是發(fā)現(xiàn)：球所通過(guò)的各種空間距離的比率與其時(shí)間間隔的平方的比率相同，這在任何斜度的平面即該槽的任何斜面中都是一樣準(zhǔn)確的。我們也觀察到，球在各種不同斜度降落的時(shí)間，如我們即將看到的，其比率恰恰和作者所預(yù)言并論證的比率一樣?！保╓.F. 馬吉，《物理學(xué)原著選讀》，商務(wù)印書(shū)館，第13-14頁(yè)） 只要仔細(xì)地分析伽利略的科學(xué)事例，我們就可以發(fā)現(xiàn)，伽利略為了解決落體問(wèn)題，第一步是

45、進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)、觀察獲得大量有關(guān)自然現(xiàn)象的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)、數(shù)據(jù)。第二步是對(duì)這些經(jīng)驗(yàn)事實(shí)、數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納推理，概括出具有一般性的科學(xué)原理即定律或理論。如伽利略用簡(jiǎn)單枚舉歸納法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，概括出在相繼的相同時(shí)間間隔內(nèi)，從斜面上滾下的小球所通過(guò)的距離與時(shí)間的平方成正比的規(guī)律，而且這一規(guī)律與斜面的傾斜度無(wú)關(guān)。第三步是檢驗(yàn)所得結(jié)論的正確性，第四步是人們根據(jù)這些科學(xué)理論去說(shuō)明自然現(xiàn)象，解決當(dāng)初要解決的問(wèn)題，或者預(yù)測(cè)新的現(xiàn)象，這一步可以用演繹的方法去完成，即以科學(xué)理論為大前提，通過(guò)三段論推理，演繹出關(guān)于自然現(xiàn)象的有關(guān)陳述。這就是創(chuàng)造性地認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象的一個(gè)完整的科學(xué)探究的過(guò)程。 上述

46、科學(xué)探究的過(guò)程，實(shí)際上是歷史上不少科學(xué)家大師，如牛頓（I.Newton）、波義耳（R.Boyle）以及當(dāng)代眾多的科學(xué)家，多次表明自已曾經(jīng)親歷過(guò)的科學(xué)探究過(guò)程，并認(rèn)為遵循這種過(guò)程就可以認(rèn)識(shí)自然界萬(wàn)物的屬性和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。牛頓在其劃時(shí)代的著作《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》中談到： “在自然科學(xué)里，應(yīng)該像在數(shù)學(xué)里一樣，在研究困難的事物時(shí)，總是應(yīng)當(dāng)先用分析的方法，然后才用綜合的方法。這種分析方法包括做實(shí)驗(yàn)和觀察，用歸納法去從中作出普遍結(jié)論，并且不使這些結(jié)論遭到異議，除非這些異議來(lái)自實(shí)驗(yàn)或者其他可靠的真理方面?！m然用歸納法來(lái)從實(shí)驗(yàn)和觀察中進(jìn)行論證不能算是普遍的結(jié)論，但它是事物的本性所許可的最好的論證方法，并且

47、隨著歸納的愈為普遍，這種論證看來(lái)也愈為有力。如果在許多現(xiàn)象中沒(méi)有出現(xiàn)例外，那末可以說(shuō)，結(jié)論就是普遍的。但是如果以后在任何時(shí)候從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了例外，那時(shí)就可以說(shuō)明有這樣或那樣的例外存在。用這樣的分析方法，我們就可以從復(fù)合物論證到它們的成份，從運(yùn)動(dòng)到產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的力，一般地說(shuō)，從結(jié)果到原因，從特殊原因到普遍原因，一直論證到最普遍的原因?yàn)橹?。這就是分析的方法；而綜合的方法則假定原因已經(jīng)找到，并且已把它們立為原理，再用這些原理去解釋由它們發(fā)生的現(xiàn)象，并證明這些解釋的正確性。”（選自《西方自然哲學(xué)原著選輯（三）》，主編王太慶等，北京大學(xué)出版社，1993年版） 上述文字，顯然是牛頓對(duì)自已科學(xué)探究實(shí)踐的總結(jié)，也

48、是對(duì)伽利略探究過(guò)程的注釋。我們可以用圖把這種科學(xué)探究的過(guò)程表示為： 問(wèn)題 （ 歸納 ） 觀察實(shí)驗(yàn) 經(jīng)驗(yàn)事實(shí) 假設(shè)模型 實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn) （ 演繹 ） 圖 伽利略的科學(xué)探究過(guò)程 這種科學(xué)探究過(guò)程模式的特征可以歸結(jié)為兩條，一是非常強(qiáng)調(diào)“經(jīng)驗(yàn)事實(shí)”在整個(gè)科學(xué)研究程序中的奠基作用，它認(rèn)為如要認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象，必須先觀察自然現(xiàn)象，包括在實(shí)驗(yàn)中觀察自然

49、現(xiàn)象，故它認(rèn)為觀察實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的起點(diǎn)。觀察、實(shí)驗(yàn)的目的，是為了獲得經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，在經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上才能歸納出理論。二是非常強(qiáng)調(diào)“歸納”的認(rèn)識(shí)作用，認(rèn)為歸納就是科學(xué)理論發(fā)現(xiàn)的邏輯通道，它認(rèn)為科學(xué)研究基于歸納方法。 科學(xué)史告訴我們，科學(xué)家的科學(xué)探究過(guò)程的路徑是多種多樣的，并非只有伽利略這一種。例如我們知道，在電學(xué)理論中庫(kù)侖定律是一條重要的定律。下面我們來(lái)看一下庫(kù)侖是如何探究出這一條定律的，其路徑與伽利略探究過(guò)程路徑有什么不同？ 人們?cè)缇桶l(fā)現(xiàn)，帶電粒子之間存在著力的相互作用，如帶電的物體對(duì)棉布、毛皮或紙屑有吸附能力。18世紀(jì)英國(guó)化學(xué)家普里斯特利猜測(cè)性地指出，這個(gè)力應(yīng)類似于兩個(gè)質(zhì)量之間的萬(wàn)有引力，即

50、與距離的平方成反比，與它們的電荷量成正比。法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵稣J(rèn)同普里斯特利的這一猜想，并于1784年利用自已首創(chuàng)的扭秤實(shí)驗(yàn)證明了，兩個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)之間的靜電力與它們之間的距離的平方成反比。通過(guò)與萬(wàn)有引力的對(duì)比，庫(kù)侖又認(rèn)為兩個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)之間的靜電力與它們的電荷量的乘積成正比，后來(lái)他間接地證明了這個(gè)假定的正確性。這兩個(gè)命題的含義就是關(guān)于電磁學(xué)的第一個(gè)定律，后人稱之為庫(kù)侖定律。該定律表明，兩個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)之間的靜電力與它們的電荷量成正比，與它們之間的距離的平方成反比。 只要我們仔細(xì)地分析上述這個(gè)案例就可以發(fā)現(xiàn)，普里斯特利和庫(kù)侖的探究路徑與伽利略有很大的不同。他們?cè)诮鉀Q某些科學(xué)問(wèn)題時(shí)，第一步往往不是進(jìn)行有關(guān)的實(shí)

51、驗(yàn)，而是先大膽猜想，構(gòu)建一個(gè)假設(shè)，試圖來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。如普里斯特利首先是提出猜想：電力應(yīng)類似于萬(wàn)有引力，即與距離的平方成反比，與它們的電荷量成正比；而庫(kù)侖則是認(rèn)同了普里斯特利的猜想。第二步才是庫(kù)侖設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)普里斯特利的猜想，一旦假設(shè)被實(shí)驗(yàn)確證，則假設(shè)便成為科學(xué)理論。第三步是用這種科學(xué)理論來(lái)解釋其它類同的自然現(xiàn)象。 上述科學(xué)探究的過(guò)程，實(shí)際上是歷史上不少科學(xué)大師如愛(ài)因斯坦以及當(dāng)代眾多的科學(xué)家多次表明自已曾經(jīng)親歷過(guò)的科學(xué)探究過(guò)程，并認(rèn)為遵循這種過(guò)程就可以認(rèn)識(shí)自然界萬(wàn)物的屬性和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。愛(ài)因斯坦曾于1952年5月7日總結(jié)了自己的科學(xué)探究過(guò)程，并用下圖來(lái)說(shuō)明： 公理集 演繹

52、 A 思想的自由創(chuàng)造 S1 S2 S3 S4 導(dǎo)出命題 E 直接經(jīng)驗(yàn) 愛(ài)因斯坦對(duì)自已1905年創(chuàng)立狹義相對(duì)論和1915年創(chuàng)立

53、廣義相對(duì)論的科學(xué)探究實(shí)踐的總結(jié)，這也是對(duì)普里斯特利-庫(kù)侖式的科學(xué)探究過(guò)程的注釋和圖解。普里斯特利-庫(kù)侖式的科學(xué)探究過(guò)程的特征也可以歸結(jié)為兩條：一是新理論是科學(xué)家依托一定的文化知識(shí)背景即規(guī)范，通過(guò)創(chuàng)造性思維大膽猜想并加上演繹方法展開(kāi)建構(gòu)出來(lái)的。二是大膽猜想之后，尚需用經(jīng)驗(yàn)事實(shí)去檢驗(yàn)，因?yàn)椴峦耆赡懿洛e(cuò)，必須事后進(jìn)行嚴(yán)格反駁、排錯(cuò)。 顯然，伽利略和普里斯特利-庫(kù)侖的科學(xué)探究過(guò)程模式的特征，都保證了對(duì)自然現(xiàn)象探究的客觀性、嚴(yán)格性和有效性。其客觀性體現(xiàn)在：科學(xué)探究的結(jié)論要么必須以經(jīng)驗(yàn)事實(shí)為奠基，要么必須接受經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的嚴(yán)格檢驗(yàn)；其有效性體現(xiàn)在：科學(xué)探究的結(jié)論必須能說(shuō)明原初欲認(rèn)識(shí)的自然現(xiàn)象，甚至還要能預(yù)

54、見(jiàn)新的自然現(xiàn)象；其嚴(yán)格性體現(xiàn)在：在科學(xué)探究中理論模型的表述必須滿足可檢驗(yàn)性，經(jīng)驗(yàn)事實(shí)必須滿足可重復(fù)性，實(shí)驗(yàn)操作必須具有規(guī)范性，思維推理必須具有邏輯性，等等。 如果我們能在課外再查看一些科學(xué)史的著作，就一定還會(huì)發(fā)現(xiàn)一些既不同于伽利略、又不同于普里斯特利-庫(kù)侖的科學(xué)探究的過(guò)程模式?？茖W(xué)史會(huì)告訴我們，科學(xué)探究的全過(guò)程的路徑是多元的，并不存在惟一的過(guò)程模式，只要能夠探求出自然現(xiàn)象背后的規(guī)律，“怎么都行！”。如果有人認(rèn)為，科學(xué)探究的過(guò)程只有一種模式，而且它是唯一正確的，大家只能照此進(jìn)行科學(xué)探究，那么這種說(shuō)法本身就是錯(cuò)誤的，而且對(duì)科學(xué)理論的發(fā)展是有害的。 科學(xué)探究的階段 雖然科學(xué)探究的全過(guò)

55、程是形形色色的，但一般來(lái)說(shuō)都可以將其全過(guò)程分為三個(gè)階段：“科學(xué)理論發(fā)現(xiàn)”，“科學(xué)理論的檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)”，和“科學(xué)解釋和預(yù)測(cè)”。如在伽利略的探究全過(guò)程中，其探究的第一、二步，即從提出問(wèn)題--進(jìn)行觀察、實(shí)驗(yàn)--到建立假設(shè)模型，就是“科學(xué)理論發(fā)現(xiàn)”階段；其探究的第三步，即建立假設(shè)模型--實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，就是“科學(xué)理論的檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)”階段；其探究的第四步，即將檢驗(yàn)后是正確的理論用來(lái)解釋已觀察到的自然現(xiàn)象和預(yù)測(cè)新的自然現(xiàn)象，就是“科學(xué)解釋和預(yù)測(cè)”階段。在普里斯特利-庫(kù)侖或愛(ài)國(guó)斯坦的科學(xué)探究過(guò)程中，其探究的第一步，即從提出問(wèn)題--猜想（公理）--到導(dǎo)出性命題，就是“科學(xué)理論發(fā)現(xiàn)”階段；其探究的第二步，即實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，就是

56、“科學(xué)理論的檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)”階段；其探究的第三步，即將檢驗(yàn)后是正確的理論用來(lái)解釋已觀察到的自然現(xiàn)象和預(yù)測(cè)新的自然現(xiàn)象，就是“科學(xué)解釋和預(yù)測(cè)”階段。 科學(xué)探究的要素 雖然科學(xué)探究的全過(guò)程是形形色色的，但是無(wú)論哪一種過(guò)程模式，它都會(huì)涉及如下的要素： 提出問(wèn)題，形成假設(shè)，制定計(jì)劃，收集證據(jù)，處理信息，表達(dá)交流。 科學(xué)探究過(guò)程中的三個(gè)階段，分別是由上述若干要素組合而成。如科學(xué)理論發(fā)現(xiàn)階段，常常包含提出問(wèn)題、制定計(jì)劃、收集證據(jù)、處理信息和形成假設(shè)等要素；科學(xué)理論的檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)階段，常常包含制定計(jì)劃、收集證據(jù)等要素；科學(xué)解釋和預(yù)測(cè)階段，常常包含處理信息等要素。 科學(xué)探究的具體方法 在上述科學(xué)

57、探究的六大要素中，分別會(huì)運(yùn)用到一些具體的科學(xué)方法。如在收集證據(jù)的要素中，需要運(yùn)用觀察方法、實(shí)驗(yàn)方法、測(cè)量方法、識(shí)別與控制變量和設(shè)計(jì)操作方法等等；在形成假設(shè)的要素中，需要運(yùn)用歸納方法、抽象方法、直覺(jué)、靈感、頓悟、想象方法和模型方法等等；在處理信息的要素中，需要運(yùn)用分類方法、比較方法、演繹推理方法等等。在表達(dá)交流的要素中，需要運(yùn)用科學(xué)解釋方法，等等。 上述關(guān)于科學(xué)探究的全過(guò)程、階段、要素和具體方法的四個(gè)層次的區(qū)分告訴我們，在科學(xué)教育中學(xué)生科學(xué)探究的能力不僅要包括選擇或制定科學(xué)探究的過(guò)程模式的能力，還要包括科學(xué)探究的過(guò)程中三個(gè)階段的能力，還要包括科學(xué)探究的過(guò)程中六個(gè)要素上的能力，以及包括運(yùn)用具

58、體科學(xué)方法的能力。由于學(xué)時(shí)有限，在教材的專題1中，我們略去了科學(xué)探究三個(gè)階段的介紹。 這四個(gè)層次的區(qū)分還告訴我們，在科學(xué)教育中組織學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究時(shí)，在規(guī)模上可以分成四種級(jí)別：一是全過(guò)程級(jí)的探究，二是階段級(jí)的探究，三是要素級(jí)的探究，四是具體方法級(jí)的探究。對(duì)初中6~7年級(jí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，并不是一談到科學(xué)探究就一定是全過(guò)程級(jí)的規(guī)模，在數(shù)量上應(yīng)該是具體方法級(jí)的探究居多，要素級(jí)的探究其次，再次是階段級(jí)的探究，而全過(guò)程級(jí)的探究應(yīng)極少。 科學(xué)教育中的科學(xué)探究的一個(gè)重要特點(diǎn) 科學(xué)教育中科學(xué)探究雖然源于科學(xué)家的科學(xué)探究，后者對(duì)前者有重要的模板與啟示作用，但是前者與后者還是不完全一樣的?？茖W(xué)家的科學(xué)探究活動(dòng)，

59、主要是“自主性”的，是前人沒(méi)有做過(guò)的，全靠自已摸索，難度很高；而且其全過(guò)程的周期往往很長(zhǎng)。但是，科學(xué)教育中科學(xué)探究，大量的是“在教師引導(dǎo)下”的，難度相對(duì)低一些，而且其全過(guò)程的周期也不能太長(zhǎng)。 在“在教師引導(dǎo)下”的科學(xué)探究活動(dòng)中，學(xué)生不是孤軍奮戰(zhàn)、盲目摸索，而是在教師的引導(dǎo)下通過(guò)做科學(xué)來(lái)學(xué)習(xí)未知的知識(shí)。教師在學(xué)生所處每一探究階段、要素或方法時(shí)，特別是在學(xué)生對(duì)探究處于無(wú)所適從時(shí)，應(yīng)及時(shí)提供向?qū)?、幫助和鼓?lì)。教師不是包辦代替式地指導(dǎo)，而是在充分計(jì)劃的基礎(chǔ)上為學(xué)生提供資源，作好向?qū)А＝處熯x擇課題，介紹單元和課程目標(biāo)，設(shè)立情景，引導(dǎo)學(xué)生探究的路徑和提供背景知識(shí)框架。教師及時(shí)地鼓勵(lì)學(xué)生問(wèn)問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生提

60、出自已的想法，鼓勵(lì)學(xué)生驗(yàn)證自已的問(wèn)題和想法，鼓勵(lì)學(xué)生們開(kāi)展討論。這樣便可以降低原本是自主探究中的曲折和難度，讓學(xué)生多、快、好、省地達(dá)到通過(guò)做科學(xué)來(lái)學(xué)習(xí)未知的知識(shí)的目標(biāo)。套用心理學(xué)家皮亞杰發(fā)生認(rèn)識(shí)論的術(shù)語(yǔ)，在“在教師引導(dǎo)下”的科學(xué)探究活動(dòng)中，教師施教的認(rèn)知特點(diǎn)是進(jìn)行“認(rèn)知同化”，學(xué)生學(xué)習(xí)的認(rèn)知特點(diǎn)是進(jìn)行“認(rèn)知建構(gòu)”。教師通過(guò)自已在“認(rèn)知同化”水平上駕輕就熟的運(yùn)演，引導(dǎo)學(xué)生多、快、好、省地自主完成 “認(rèn)知建構(gòu)”水平上艱難探索的歷程。 科學(xué)探究活動(dòng)具有多元文化背景 過(guò)去，狹義的科學(xué)本質(zhì)觀認(rèn)為，科學(xué)探究活動(dòng)的背景僅僅是科學(xué)理論，科學(xué)理論的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)家們站在一定的理論背景上大膽猜想的結(jié)果，科

61、學(xué)解釋和預(yù)言也是站在科學(xué)理論上運(yùn)用邏輯推理的結(jié)果。這種觀點(diǎn)在社會(huì)上有著根深蒂固的傳統(tǒng)和廣泛的影響。它對(duì)科學(xué)教育也有過(guò)很大的影響，這樣就造成過(guò)去科學(xué)教育的目標(biāo)只放在科學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能的傳授上，而對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的其它方面，則很少問(wèn)津。 廣義的科學(xué)本質(zhì)觀告訴人們，科學(xué)工作者的科學(xué)素養(yǎng)不只有兩個(gè)即“理論”和“實(shí)驗(yàn)技能”，而是多方面的，除了有理論和實(shí)驗(yàn)技能外，科學(xué)方法、科學(xué)思想和科學(xué)的情感、態(tài)度與價(jià)值等都是科學(xué)素養(yǎng)的重要內(nèi)容，不可偏廢。因此科學(xué)家在科學(xué)探究時(shí)的文化背景框架如下圖中的第二個(gè)方框（主體的理性思維活動(dòng)）所示。 OS

62、 主體的理性思維活動(dòng) 情感、態(tài)度與價(jià)值 主體的 客體的活 　科 觀察、 　 動(dòng)及其被 　學(xué) 實(shí)驗(yàn) 自然觀 方法論　 　 觀測(cè)到的　 　解 活

63、動(dòng) 經(jīng)驗(yàn)事實(shí) 　釋 　　　　　　　　　 　　　　　 科學(xué)理論 SO 圖 科學(xué)研究活動(dòng)的認(rèn)知調(diào)節(jié)模式 在此我們要強(qiáng)調(diào)的是，廣義的科學(xué)本質(zhì)觀并不否認(rèn)科學(xué)知識(shí)的重要性，只是在強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識(shí)的重要性的同時(shí)，還要強(qiáng)調(diào)其他科學(xué)活動(dòng)要素的重要性和不可缺少。不能因?yàn)閺?qiáng)調(diào)科學(xué)探究的重要性，

64、就反過(guò)來(lái)低估科學(xué)知識(shí)的重要性。廣義的科學(xué)本質(zhì)觀同樣也在這一點(diǎn)上為我們提供了理由。如科學(xué)哲學(xué)家拉卡托斯還認(rèn)為科學(xué)研究綱領(lǐng)或研究傳統(tǒng)是有“結(jié)構(gòu)”的。它有“硬核”，即理論的公理和核心自然觀命題，處于重要的核心部位;此外還有“保護(hù)帶”，即一些輔助性定理，處于外圍部位;此外還有“方法規(guī)則”。例如，在近代牛頓的研究傳統(tǒng)的硬核包含：牛頓三定律和萬(wàn)有引力定律，以及牛頓認(rèn)為“世界萬(wàn)物都由微粒構(gòu)成”的自然觀假定等；其它一些輔助性定理則處于保護(hù)帶。我們知道，牛頓三定律和萬(wàn)有引力定律是牛頓經(jīng)典力學(xué)的公理。這說(shuō)明，廣義的科學(xué)本質(zhì)觀對(duì)科學(xué)理論在科學(xué)探究中的作用一點(diǎn)沒(méi)有低估，更沒(méi)有將其放在方法規(guī)則之下。所以也不能因?yàn)閺?qiáng)調(diào)科

65、學(xué)探究的重要性，就反過(guò)來(lái)低估科學(xué)知識(shí)的重要性。那種認(rèn)為“科學(xué)探究比科學(xué)知識(shí)更重要”的提法，本身就是缺乏合理性的。在當(dāng)前新一輪課程改革中，強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究式的教學(xué)，強(qiáng)調(diào)情感、態(tài)度和價(jià)值觀，并不否定具有可檢驗(yàn)性等特征的科學(xué)知識(shí)體系的重要性。 3、 科學(xué)“情感態(tài)度與價(jià)值觀”的內(nèi)涵 到底什么是科學(xué)“情感態(tài)度與價(jià)值觀”，下面將作較詳細(xì)的說(shuō)明，以幫助廣大教師對(duì)其有一個(gè)大概的了解。在教育界稱之為“科學(xué)的態(tài)度、情感與價(jià)值觀”，就是人們常說(shuō)的“科學(xué)精神”，這兩種提法是等價(jià)的?？茖W(xué)精神是科學(xué)素養(yǎng)的一個(gè)重要方面。 （1）科學(xué)精神的由來(lái)、界定和作用 科學(xué)是一種特殊的社會(huì)文化活動(dòng)?？茖W(xué)研究活動(dòng)的主

66、體是科學(xué)家?？茖W(xué)研究活動(dòng)的成果是科學(xué)理論，即關(guān)于自然界運(yùn)動(dòng)規(guī)律的知識(shí)。科學(xué)像所有社會(huì)有組織的活動(dòng)一樣，都需要文化精神的參與，是一項(xiàng)精神事業(yè)。也就是說(shuō)，科學(xué)研究活動(dòng)不能僅僅被看作是一組技術(shù)性的和理論性的操作活動(dòng)的集合，而且同時(shí)還必須被看作是一種獻(xiàn)身于既定價(jià)值取向或受倫理標(biāo)準(zhǔn)約束的社會(huì)文化活動(dòng)。這種特定的、合理的價(jià)值取向或倫理標(biāo)準(zhǔn)，常常通過(guò)科學(xué)家們?cè)诳茖W(xué)研究活動(dòng)中的某些高尚卓越的氣質(zhì)、風(fēng)格、意志、態(tài)度和修養(yǎng)體現(xiàn)出來(lái)。人們把它們的總和稱為科學(xué)精神。這就是對(duì)科學(xué)精神的一種界定。 科學(xué)是人類文化的瑰寶。作為人類文化的一部分，科學(xué)事業(yè)是與其他社會(huì)活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的，也是與其他一般文化價(jià)值相關(guān)聯(lián)的?？茖W(xué)精神雖然為科學(xué)家所體現(xiàn)，但是它的形成與一般人類文化精神有關(guān)。它是一般人類文化精神在科學(xué)這塊沃土上特殊培育和發(fā)揚(yáng)光大的結(jié)果。 科學(xué)精神是科學(xué)探索活動(dòng)得以開(kāi)展的社會(huì)文化條件之一。這是因?yàn)椋旱谝?，科學(xué)研究活動(dòng)是一項(xiàng)艱巨的認(rèn)知活動(dòng)?？茖W(xué)研究的目的，在于探究自然現(xiàn)象背后的規(guī)律。這種規(guī)律并不是表象的，而是隱藏在表象背后的本質(zhì)。因此，科學(xué)理論并不是信手拈來(lái)、唾手可得的。它需要科學(xué)家付出辛勤的勞動(dòng)，經(jīng)歷