用模型方法提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

1、1用模型方法提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)用模型方法提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)建甌一中左勤勇大家好！我是建甌一中左勤勇，今天與大家交流一下，從2009年11月立項(xiàng)并開題以來，我的課題思考和實(shí)踐。給大家匯報(bào)的主題是“基于生物學(xué)科科學(xué)方法的《提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的途徑與方法研究》課題思考和實(shí)踐研究。分三的方面的內(nèi)容：1、思考和實(shí)踐的背景2、基于生物學(xué)科科學(xué)方法的課題思考和實(shí)踐研究3、共享一些資源1思考和實(shí)踐的背景1.1科學(xué)素養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)（ScientificLitera

2、cy）：國(guó)際上普遍將科學(xué)素養(yǎng)概括為三個(gè)組成部分，即對(duì)于科學(xué)知識(shí)達(dá)到基本的了解程度；對(duì)科學(xué)的研究過程和方法達(dá)到基本的了解程度；對(duì)于科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)和個(gè)人所產(chǎn)生的影響達(dá)到基本的了解程度。目前各國(guó)在測(cè)度本國(guó)公眾科學(xué)素養(yǎng)時(shí)普遍采用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。只有在上述三個(gè)方面都達(dá)到要求者才算具備基本科學(xué)素養(yǎng)的公眾。1、科學(xué)基本觀念(科學(xué)知識(shí))2、科學(xué)實(shí)踐過程(科學(xué)研究的過程)國(guó)際學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試大綱（PISA）中提出，科學(xué)素養(yǎng)的測(cè)試應(yīng)該有三個(gè)方面組成(在測(cè)試范圍上

3、)3、科學(xué)場(chǎng)景(科學(xué)對(duì)社會(huì)的作用)1、必要的科學(xué)知識(shí)2、科學(xué)的思維方式、對(duì)科學(xué)的理解《標(biāo)準(zhǔn)》指出3、科學(xué)的態(tài)度與價(jià)值觀科學(xué)素養(yǎng)的形成是長(zhǎng)期的，早期的科學(xué)教育將對(duì)一個(gè)人的科學(xué)素養(yǎng)的形成具有決定性的作用。作為一位生物教師我們的課題和教學(xué)目標(biāo)是“提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)”，在生物課程標(biāo)準(zhǔn)中，把“提高生物科學(xué)素養(yǎng)”這一課程理念轉(zhuǎn)化為課程目標(biāo)的三個(gè)維度：知識(shí)、能力、情感態(tài)度與價(jià)值觀。同時(shí)這三個(gè)維度在課程實(shí)施中是一個(gè)有機(jī)的整體。”即希望學(xué)生們能更多、

4、更好地掌握和運(yùn)用生命科學(xué)的概念和過程于生活和發(fā)展之中。1.2科學(xué)方法科學(xué)方法是人們?yōu)楂@得科學(xué)認(rèn)識(shí)所采用的規(guī)則和手段系統(tǒng)。它是科學(xué)認(rèn)識(shí)的成果和必要條件。可分為三個(gè)層次：(1)單學(xué)科方法，也稱專門科學(xué)方法；(2)多學(xué)科方法，也稱一般科學(xué)方法，是適用于自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的一般方式、手段和原則；(3)全學(xué)科方法，是具有最普遍方法論意義的哲學(xué)方法。簡(jiǎn)單的講，科學(xué)方法是指進(jìn)行科學(xué)研究，描述科學(xué)調(diào)查，根據(jù)證據(jù)獲得新知識(shí)的模式或過程。以我們的人教版普通

5、高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書為例，人教版普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書在著力構(gòu)建知識(shí)體系的同時(shí)，也力圖構(gòu)建符合高中學(xué)生探究能力發(fā)展需要的科學(xué)方法體系和技能體系。下面對(duì)教材中的科學(xué)方法體系作簡(jiǎn)要的分析。學(xué)科教學(xué)中的科學(xué)方法層次內(nèi)容第一學(xué)科內(nèi)的特殊的方法，如生物學(xué)研究中的同位素標(biāo)記示蹤法、分離細(xì)胞器的方法、解剖的方法等第二科學(xué)研究的一般方法，這些方法是從物理、化學(xué)、生物學(xué)等自然科學(xué)研究中概括出來的適用于各門自然科學(xué)研究的共同方法第三最具有普遍

6、意義的哲學(xué)方法，如唯物辯證法、矛盾分析法等，這些方法適用于自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)和思維科學(xué)科學(xué)方法具體如圖：3①是對(duì)實(shí)際對(duì)象的模仿和抽象；②組成體現(xiàn)認(rèn)識(shí)對(duì)象系統(tǒng)中的主要因素：③反映主要因素之間的關(guān)系。2.2.3.1.2.模型的分類和特點(diǎn)從模型的表現(xiàn)形式分：形象(物理)模型和抽象模型（概念模型、數(shù)學(xué)模型、軟件模型等）從模型的研究對(duì)象分：真實(shí)模型、替代模型以及人工模擬模型等幾種類型我們從模型的表現(xiàn)形式上看看他們的特點(diǎn)：物理模型。以實(shí)物或圖畫形式

7、直觀反映認(rèn)識(shí)對(duì)象的形態(tài)結(jié)構(gòu)或三維結(jié)構(gòu)，這類實(shí)物或圖畫即為物理模型。（1）物理模型的特點(diǎn)是：實(shí)物或圖畫的形態(tài)結(jié)構(gòu)與真實(shí)事物的特征、本質(zhì)非常相像，大小一般是按比例放大或縮小的。實(shí)物模型常見的有DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、真核細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模型等(2)概念模型。以圖示、文字、符號(hào)等組成的流程圖形式對(duì)事物的生命活動(dòng)規(guī)律、機(jī)理進(jìn)行描述、闡明，這就是概念模型。具體形式概念圖概念模型的特點(diǎn)是圖示比較直觀化、模式化，由箭頭等符號(hào)連接起來的文字、關(guān)鍵詞比較簡(jiǎn)明

8、、清楚，它們既能揭示事物的主要特征、本質(zhì)，又直觀形象、通俗易懂。例如植物細(xì)胞的有絲分裂概念模型、生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)模型概念模型(3)數(shù)學(xué)模型。用來表達(dá)生命活動(dòng)規(guī)律的計(jì)算公式、函數(shù)式、曲線圖以及由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成的柱形圖、餅狀圖等稱為數(shù)學(xué)模型。初中部分有：1、細(xì)胞體積為什么這么小（不能無限長(zhǎng)大的數(shù)學(xué)建模解釋）（七上；第二單元生物體的結(jié)構(gòu)第三章第三節(jié)細(xì)胞通過分裂而增殖P50活動(dòng)：研究細(xì)胞體積與表面積的關(guān)系）計(jì)算公式或函數(shù)式則是根據(jù)數(shù)學(xué)上的等量關(guān)

9、系、用字母符號(hào)建立起來的變量之間定量關(guān)系式例種群數(shù)量計(jì)算公式曲線圖的特點(diǎn)是在利用坐標(biāo)系描述2個(gè)變量之間的定性或定量關(guān)系酶的活性變化曲線、種群增長(zhǎng)曲線、東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng)餅形圖通常是百分比含量的圓餅狀表示組成人體細(xì)胞的主要元素（占細(xì)胞鮮重的百分比）組成人體細(xì)胞的主要元素（占細(xì)胞干重的百分比）幼兒和成人體內(nèi)的含水量、初中7年級(jí)下第4單元生物圈中的人第14章人在生物圈中的義務(wù)第一節(jié)人類活動(dòng)對(duì)生物圈的影響P120頁(yè)圖142地球上的陸地狀況示

10、意圖柱形圖是依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)用柱形方式表示的2個(gè)變量之間不連續(xù)的定量關(guān)系它和柱形圖差別在于柱形圖中間是有空隙的，而直方圖是一個(gè)挨著一個(gè)的。在體育實(shí)踐中常常提到優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的數(shù)學(xué)模型。如經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)現(xiàn)代的世界級(jí)短跑運(yùn)動(dòng)健將模型為身高1.80米左右、體重70公斤左右，100米成績(jī)10秒左右或更好等。(4)軟件模型。用計(jì)算機(jī)語言編寫、反映變量之間邏輯關(guān)系的應(yīng)用程序。這種抽象模型的計(jì)算機(jī)模擬在生態(tài)學(xué)、群體遺傳學(xué)、基因組研究等很多領(lǐng)域里已成為重

11、要的研究方法。2.1.3模型方法2.1.31模型方法的概念模型方法是一種現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)識(shí)手段和思維方法，以研究模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法，是邏輯方法的一種特有形式。模型方法是以研究模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法，是邏輯方法的一種特有形式。模型舍去了原型的一些次要的細(xì)節(jié)、非本質(zhì)的聯(lián)系，以簡(jiǎn)化和理想化的形式去再現(xiàn)原型的各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)、功能和聯(lián)系，是連接理論和應(yīng)用的橋梁。或者換句話說，模型方法是把認(rèn)識(shí)對(duì)象作為一個(gè)比較完整的形象表

12、示出來，從而使問題簡(jiǎn)明扼要，以便窺見其本質(zhì)的方法。從思維方法上遵循化繁為簡(jiǎn)的原則，把復(fù)雜的實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為理想的簡(jiǎn)單問題。例如，揭示生物大分子的結(jié)構(gòu)，用建立理想模型的方法是一種成功的選擇。模型實(shí)際上是假設(shè)的一種特殊形式，也可以說是科學(xué)性和假定性的辯證統(tǒng)一。它不僅要在時(shí)間中接受檢驗(yàn)，而且還要在實(shí)踐中擴(kuò)展、補(bǔ)充和修正。1951年11月，沃森在前人研究的基礎(chǔ)上著手建立DNA分子模型工作，但由于計(jì)算錯(cuò)誤，第一次建立的DNA分子模型定為三股鏈的結(jié)構(gòu)