第二章 科学的本质与生物学素养
本章学习目标: 1、用自己的话解释科学的本质和特征。 2．用教学实例说明科学的四个维度。 3．描述一个具有科学素养的人，说明具备这种素养的重要性。 4、按照科学本质和特征的理论，指导如何在教学中对学生生物学素养的培养。 本章教学重点： 认识科学本质和特征、科学素养和生物科学素养的内涵，并指导自己的教学实践。
第一节 关于自然科学
生物学是一门自然科学。生物学教师在教授这门课程时，要把生物课作为一门自然科学课程来对待，要按科学课程的教学规律来组织教学，在教学中体现出科学的本质和特征(the nature of science)。生物教学中的讲授、演示、实验探究、讨论及课内外结合的实践活动，不仅仅要向学生传授科学的内容，也要让他们经历科学的过程。生物教师、生物课程设计者和教材编写人员，都要深入理解科学的本质和特征，以便在这门课程中能够真正地体现这些特点。在体现科学的本质的基础上，生物教师要帮助学生认识科学的价值、科学对现实生活的影响和提高学生的科学素养。
一、科学的本质和特征
(一)定量化
比如，高中生物新课标中 “检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质”这一活动的设计就较之原来的实验增加了“根据你的检测，哪种材料含蛋白质最丰富？”这样的有关量化的问题。
又如：光合作用的公式：CO2 + H2O 光能 （CH2O）+ O2 比文字表达更精确，更容易让学生理解，象这样的公式，教师在教学中要加以充分利用。
(二)观察与实验
科学家在对自然界的研究中，要进行实验和严格细致的观察，这使得观察和实验成为自然
科学的基石，也是自然科学区别于其他学科的又一个重要特征。因此，我们不能让学生看科学、听科学和背颂科学，而是要学生做科学。
举例：清华附中刘键老师：“在观察中走进科学------‘学习观察’的教学设计“见《生物学通报》2004（1）：30~31
（三）人们在研究自然界的过程中对预期的要求
体验性小实验：⑴ 对纸的折叠次数做出预期（见杨亚兰教学录象）
实验材料：报纸（全开和对开的两种），与提供的报纸大小相同的较厚的杂志纸（全开和对开的两种）。
实验要求：将上述纸张反复对折，直到不能再折为止。 预期： 能折多少次？全开和对开的纸那种折的次数多？
学生回答：一次；二次，无数次.....,全开比对开的折叠的次数多.....。 (四) 在自我更正的过程中积累
体验性小实验： ⑵动手验证：对纸折叠次数所做预期的自我更正（见杨亚兰教学录象） 结论：⑴无论纸张大小，折叠的次数都最多不超过7-8次，
⑵要想操作一致，对对折的界定一定要准确。
二、自然科学的四个维度
自然科学主要由以下四个维度构成：科学是一个知识体系，科学是一系列的思维方式，科学是一套探究的方法，科学要与技术和社会相互作用。
（一）科学是一个知识体系
科学是一个庞大的知识体，这是学生和生物教师最容易接受和理解的科学维度。人们很容易感受到，几百年来科学研究的成果已经汇集成了一个巨大的知识体。而这个知识体正在迅速地、爆炸式地增长。科学的知识体由事实、概念、原理、定律、假说、理论及模型等不同形式的知识构成，不同的知识在科学的发展中起着不同的作用。
科学知识是科学探究的结果，是科学静态的维度。科学知识体的猛增，是因为科学还有动态的维度，即科学探究的过程。离开了科学动态的维度，科学就不会再发展。因此，科学知识和科学探究是科学不可分割的两个方面，如果教学中只考虑了一个方面，则不能给学生一个关于科学的完整画面，也不能让学生对科学的本质有正确的认识。（自教材P25）
资料：细胞学知识是中学生物学科的重点内容，其间走过的道路十分曲折。1665年英国物理学家虎克用自己改进的显微镜第一次看木栓细胞开始，到1846年前后，许来登、许旺奠定细胞学的基础，就用了180多年。1932年德国学者卢斯卡、克诺尔等首先研制成功了电子显微镜，把生物科学工作者的视野从光学显微镜的放大极限（1500倍左右）带进了以“A0 ”为单位的电子显微镜下的世界，使我们的认识进到亚显微水平。上个世纪30年代末和50年代
初期，由于生化、生物物理等先进技术的交叉渗透和影响，使对细胞的认识到达分子和亚分子水平。这300多年的成就可用很短的几十小时或十几小时让学生了解。
（一） 科学是一系列的思维方式 （二） 科学是一套研究的方法 （三） 科学-技术-社会的相互作用
讨论：1、从前面所举的科学家对光合作用的条件、过程、产物探究的例子，说明其中体现的科学维度问题。
2、举例说明你在教学中是怎样体现自然科学的四个维度的。
第二节 科学素养与生物学素养
一、科学素养
(一)科学素养概念的提出 1、科学素养概念的提出
（自教材P26）20世纪60年代以前，中学科学教育并不强调“科学素养”。随着60年代的理科课程改革的浪潮，人们才提出了科学素养理念。70年代初期，在一些教育发达国家(如美国、澳大利亚)的中学自然科学课程中就提出了科学素养的理念，并把培养学生的科学素养作为课程的基本任务。80年代以后，这一课程理念已经被科学教育家和大多数理科教师所认同，成为当今理科课程发展的一个共同趋势。
2、对科学素养内涵的解释
（自教材P27）关于科学素养，国内现在多数人认可的解释是：科学素养是指了解进行个人决策、参与公民和文化事务、从事经济生产所需要的科学概念和科学过程。科学素养最基本的含义是指学生能够合理地将所学到的科学知识运用到社会及个人生活中。
具有科学素养是现代社会对每个公民必不可少的要求。一个具有科学素养的中学毕业生不一定要以科学或工程技术为职业，然而，每个公民必须具备科学素养，才能使他们在面对日常生活中的科学现象、事件和观点时，能够运用科学的原理和方法去做出判断或决策。
3、科学素养理念的提出对生物教学的影响和意义
讨论：举例说明为什么具有科学素养是现代社会对每个公民必不可少的要求。 一、
生物科学素养
(一) 生物学素养概念的提出
（自教材P28）1987年，Ewing等人在《美国生物学教师》发表研究报告时，使用了生物学素养这一概念。Ewing等人的研究是大学生在生物课教学中，利用课本以外的资源讨论生物伦理问题对学生生物科学素养的影响。1989年，Jone在《美国生物教师》发表了题为“生物学素养”的文章，讨论了美国公民缺乏科学素养，及生物学课程等重要问题。1992年，Gibbs等人研究了公众科学素养与高中、高校生物学教科书的关系，他们指出，这些教科书作者本人科学素养不够，会直接影响到教科书的质量，并影响了学生。此后又陆续有人发表了关于生物学素养的文章，虽然文章都使用了生物学素养(biology literacy)这一概念，但这些文章都是从不同侧面来讨论生物学素养的，而没有把它作为生物学课程的目的来论述。
1993年，美国BSCS出版了名为“发展生物学素养”的生物学课程指南，对生物学素养作了详尽的论述，并把它作为生物学课程的基本目的。BSCS认为，一个具有生物学素养的学生需要对科学的本质和特点有起码的理解。学生对科学知识特点的认识和理解，对科学的价值，阻及科学探究的过程和方法的理解和掌握，是生物学素养的基本要点。BSCS还具体地描述了一个有生物学素养的人应能表现出的具体特点。
（自教材P28~29）我国是在2001年教育部颁布的《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》中将生物科学素养的概念正式引入中学生物学课程的，并将它作为初中生物课程的主要目的。《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》中指出：“义务教育阶段的生物课程是国家统一规定的，以提高学生生物科学素养为主要目的的必修课程，是科学教育的重要领域之一。”
《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》还将“提高生物科学素养”作为课程的基本理念加以论述。生物科学素养概念的确立，使世界范围的生物课程改革走向深入。在我国，将提高生物学素养作为课程的主要目的和基本课程理念，标志着我国生物课程有了重大变化，这有助于将我国生物学教育提高到一个新的高度。 （二）生物课程标准中的生物科学素养 总结：如何摆正你生物教师的地位。
讨论：通过本章的学习，对你的中学生物教学有何指导意义？
第二章科学的本质与生物学素养
