美国科学教育标准中的统一的概念和过程.docVIP

统一的概念和过程我们特别感兴趣的是，美国《标准》第六章科学内容标准中有一段，并且规定适用于从幼儿园到12年级的全学程。 [附录]从幼儿园到12年级的内容标准 统一的概念和过程 内容标准：由于从幼儿园至12年级的教学活动，所有的学生都应该培养与下述概念和过程相关的理解力和能力： □系统、秩序和组织； □证据、模型和解释； □不变性、变化和测量； □进化与平衡； □形式与功能。 培养学生的理解力 本标准介绍了宽泛的概念和过程，它们对于其他内容标准所介绍的分析性的、学科性更强的视点是一个补充。本标准中的概念性和过程性体系结构为学生提供了行之有效且富有启发性的思维方法和综合 方法，以处理对自然界和人工界进行解释的一系列基本概念。 本标准中的统一概念和过程是大量科学技术统一概念的一个子集。用来选择和组织本标准的某些准则包括： □这些概念和过程必须体现传统科学学科之间的联系； □这些概念和过程必须是基本的、应用广泛的； □这些概念和过程必须能够为实施科学大纲的人所理解和运用； □这些概念和过程必须能够在幼儿园至12年级教育期间以一种 由浅人深的方式表达，让学生体会。 本标准中的每个概念和过程在复杂性方面都是连续变化的，故而适于其他内容标准所采用的幼儿园至4年级、5-8年级和9-12年级等各个年级组使用。不过在本标准中，学科和年级组的界限并不明显，教师应该在幼儿园至12年级的整个教学过程中连续不断地培养学生的理解力。 本标准中的基本概念和过程包括系统和子系统、模型的性质及守恒。青少年学生往往容易把各种现象隔离开来，而不是从系统的角度加以解释。例如，他们把力看成是物体的性质，而不是物体相互作用的结果。学生们不了解系统的部分与整体的区别，把它们看成是一样的。因此，科学教师应该像年级内容标准所强调的那样，在帮助他们理解系统的过程中认识物体的性质。 另外一个例子是，初中和高中的学生常把模型看成是现实的物理复制品，而不是现实的概念表象。教师应该帮助学生认识到，模型的开发和测试是通过将模型与对现实的观察相比较而进行的。 小学教师应该认识到，学生所报道的容积、质量和空间等的变化会有错误，这是儿童这一发育阶段所常见的。 内容标准指南 构成本标准的某些基本概念是： 系统、秩序和组织 自然界和人工界是复杂的，它们过于庞大，过于复杂，不可能一下子研究和领会。为了便于调查研究，科学家和学生要学会定义一些小的部分进行研究。研究的单位称作系统。系统是相关物体或构成整体的各个部分的有组织集合。例如生命体、机器、基本粒子、星系、概念、数、运输和教育等都可以构成系统。系统具有边界、构件、资源流(输入和输出)及反馈。 这一标准的目标是学会从系统的角度思考和分析问题。从系统的角度进行思考和分析可以帮助学生把握其他内容标准中所谈到的质量、能量、物体、生命体和事件。简单系统的概念包括子系统，此外还有确定系统的结构和功能、反馈和平衡以及开放系统和封闭系统的区别。 科学是建立在以下假设基础上的：宇宙的行为不是变幻莫测的，自然界在任何地方都是相同的，自然界是可以理解和预测的。学生可以逐渐达致对系统的规律性的理解并且扩展到对宇宙的规律性的理解，他们可以在此基础上逐渐达致对解释世界的基本定律、理论和模型的理解。 牛顿的力学定律和运动定律、开普勒的行星运动定律、能量守恒定律、达尔文的自然选择定律、浑沌理论等都体现了秩序和规律性的概念。秩序假设为因果关系和可预测性奠定了基础。 所谓预测就是运用知识来预先指明和解释观察结果或变化。数学特别是概率论的运用使预测具有或多或少的确定性。 秩序是宇宙中的物质、物体、生命体或事件单元的行为，它可以通过统计学的方法进行描述。所谓概率就是人为赋予的特定事件在特定时间或空间发生(或不发生)的相对确定性(或不确定性)。在科学中，物体、生命体、系统或事件会受到很多因素的影响，随着有关这些影响因素的知识的增长、随着更多更好的观察结果的出现、随着更好的解释模型的开发，可以减少不确定性的发生。 组织的类型和水平提供了对世界进行思维的有用途径。组织的类型包括元素周期表和生命体的分类。物理系统可以在不同的组织水平上加以描述，例如基本粒子、原子和分子。生命系统也有不同的组织水平，例如细胞、组织、器官、生命体、群体和社会。基本单元的复杂性和数量随组织的层次而变。在这些系统内部，各个组成部分之间会发生相互作用。此外，系统在不同的组织水平上可以表现出不同的性质和功能。 证据、模型和解释 证据包括科学解释所依赖的观察结果和数据。运用证据来理解相互作用可以使人们能够预测自然界和人工界的变化。 模型是与真实物体、单一事件或一类事件对应的而且具有解释力的试探性体系或结构。模型可以帮助科学家和工程师了解事物的运作方式。模型