1、发挥核心知识认识发展价值提高课堂教学效益王 磊北京师范大学化学教育研究所2012.7科学的核心1.一项创造性和分析性的人类智力努力，这项努力需要世界上成千上万的人去追寻理解物质世界和运用这种理解解决现实问题的目标；2.一种知识，该知识逐步积累和发展，最后形成经过严格检验的前后一致的衔接清晰的书面理论；3.一系列的实践，该实践包括调查、模型和假设的发展、理论的建立、争议、分析和关于能够促进新的理解的物质世界的相关发现的交流；4.一系列交叉的可以指导自然科学各个学科的工作的概念和策略。科学家和工程师如何工作 了解科学家和工程师的工作的一种方式是将他们的工作框定为三个方面。大致可以理解为一个空间里的
2、主导活动是调查和实证探究，在第二空间工作的本质是假说，模型或原型设计构建，在第三合作空间里如合适的想法对预测数据，或实验或产品设计恰当将被辩论和评估。 在调查空间里，科学家们从事观察自然现象，规划实验或观察方案和数据收集，建造仪器的过程，决定哪些需要被测量，从事有训练的实地考察，以及定义不确定的来源。同样，工程师调查所设计的世界，收集数据来评估特殊设计解决方案的优势和弱点。 在假设空间里，科学家和工程师发展他们的理论，设计和建模，并考虑其他解释。在这里，科学家建构对物质世界的解释模式，工程师开发和重新定义技术问题的可能解决方案。 合作空间就是指调查空间的工作即所谓实证探究与假设空间即建构理论和
3、模型以及进行预测或者提出设计解决路径相关联的所在。这里主要的实践是分析，论证，与批判。无论是新理论，新奇的方式收集数据，或是对旧的证据新鲜诠释，科学家利用以证据为基础的论证来来坚持他们的新想法。作为回应，其他科学家试图找出不足和局限。这个进程是推进科学知识和理解的关键。 调查，假设，和合作 模型 交流与对话科学学习的核心 核心学科思想 ：生命科学、地球和空间科学、物理科学以及工程和科技学。 科学、工程和社会之间的联系： 尤其是与学生生活的联系，这些包括科学技术的历史和文化角色。科学技术对社会的影响；社会规范和价值观在科学和工程学上影响；科学家，工程师，医师的职业责任，科学技术在个人决定中扮演的
4、角色；从事科学和工程学的生涯和职业， 科学和工程实践 ： 调查，假设，和合作；模型；交流与对话自然科学上的核心思想 物质的结构和特性 PS1：物质的宏观状态和特征性质取决于物质的类型，组合和以分子和原子为单位的例子的运动 物质是由什么构成的呢？它们的结构又是如何影响它们的特性的呢？ PS1.A.什么构成了我们周围的一切？（物质的原子结构） PS1.B如何区分一种物质和另一种物质？（物质的特性） 相互作用，稳定性和变化PS2：由互相作用产生的力量构成了一切物质，结构和转变的基础；这种力量的平衡性和不平衡性决定了稳定性和系统内部的变化。 当物质相互作用或者变化时会发生什么呢？我们如何描绘，解释和预
5、测即将或以后将会发生的情况呢？ PS2.A.帮助解释所有现象的相互作用是什么呢？（基本的相互作用） PS2.B.我们怎样才能预测持续的运动，变化或者物体的稳定呢？（运动和稳定） PS2.C.当物质转变发生时会发生什么呢？我们如何描述，解释和对转变作出预测呢？（物质的转变）能量及其转化 PS3：系统内部和系统之间的能量转换永远不会改变能量总量，但是能量往往会分散；所得的能量决定了任何过程中会发生什么。 什么是能量？它为什么很重要？ PS3.A什么是能量？（能量的描述） PS3.B如果能量被保存下来了，我们如何利用它们呢？食物和燃料如何给我们能量呢？（生活和实际使用的能量：食物和燃料的特殊作用）
6、PS3.C运动过程中包含了力量和能量的转换，但是它们是如何相关的呢？（能量和力量的关系）波作为能量的信息携带者 PS4:我们对波的性能的理解，加上适当的仪器，让我们能够利用波，特别是地磁波和声波，来对自然进行各种规模的远远超过我们的直接感官知觉的调查。 波有什麽特别之处呢？为什么会有光波和声波一说呢 ？ PS4.A波的特点和习性是什么？（波的特点） PS4.B什么事电磁波或者说电磁辐射？（电磁辐射） PS4.C我们如何应用仪器来传导和侦探光和声音以便延伸我们的感官能力？（侦察和解释，仪器）工程和技术学中的核心思想 ET1:关于设计的研究就是研究设计系统、过程、材料、产品以及它们起作用的技术和科
7、学原则。（已被设计的世界） 什么是产品、流程和组成设计世界的系统？并且它们怎么存在？ ET2：工程设计是一个创意和不断改进完善的迭代过程，用于识别和解决出现的各种问题。 （工程设计） 已被设计的世界其系统、 流程和产品如何创建？ ET3.人类被技术系统包围并支撑着。高效地运用并改进这些系统对于人类的长期生存和社会繁荣是必须的。（技术系统） 技术系统如何设计并制造产品？它们又如何和自然系统互动？系统如何帮助人类解决问题并设计出更好的系统？ ET4:在当今世界，按天为标准，每个人做出的科学决定都影响或着被科技影响。因此对每个公民而言，认识到伴随这种决定而来的风险和责任是很有必要的（科技和社会） 就科学的决策而言，所有公民的责任是什么？科学、工程和社会之间的联系：七条交叉科学概念 模式、相似性、和多样性 原因和结果 规模、比例、数量 系统和系统模型 能量和物质 :流动 ,周期和保存 形式与功能 稳定和变化
