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美国加州小学科学 篇一：美国加州中小学科学课中的六个主要专题 美国加州中小学科学课中的六个主要专题 常初芳 一、引入科学专题的意义 专题是较高的科学观点，概括事实和概念。一个科学事实只是基于可靠的观测与推论的一个陈述，例如铁原子中有几个电子、氦发现的日期、恐龙以蛋繁殖等等。一个概念经常包括几个事实，例如大陆漂移这个概念，就需要集结在构造科学中的可重复的观测结果及磁场怎样起作用等事实。专题高于事实和概念，它汇集科学的共通概念成为一门课程，以一种有利于科学内容的阐释和传授的方式，联接各门科学学科的理论结构。与学科理论不同，学科理论只包含和联接与某种具体的自然现象相关的科学数据和事实，而专题则是一种横跨学科的教学手段。 在这本大纲中，有六个专题被阐释，它们是：能量；进化；变化模式；规模和结构；稳定性；系统和相互作用。这些专题在科学课中一再出现，不管一个人是研究生态学、板块构造学、气象学、还是有机化学。 专题的这种安排不是唯一的，另一种安排可能起同样好的作用，例如差异与统一的专题。重要之点在于一些专题结构的引入至少将会改进目前流行于许多课程和教材中的分散的、不统一的科学事例的死记硬背的状况。 专题在科学的教学中是必需的，因为它在科学的研究中是必需的。为了使科学成为一门有哲理的学科，而不仅仅是事实的堆砌，就必须要有理论的联结和抽象。科学是由事实构成的，正像房子是由砖石构成的一样，但事实的集结不是科学，就像一堆砖石不是房子一样。事实只有与自然界的较大的理论问题（如它是怎样起作用的和它的各部分是怎样集合为整体的等）有机地结合起来才是有用处的。科学和技术的发展是如此之快，所以在学生的科学学习中引入专题就不仅仅是有用的，而是必需的。科学的每一分支已经积累了巨大数量的详尽知识，如果一个领域的基本概念能够由连接和类比转移到另一个领域，学生就会意识到在这个系统中有明确的目标和内在的逻辑性。 专题提供一个框架来指导教师研究教学手段。如果课程和指导教师在使学生运用这些专题来联接和汇集科学的概念和事实方面是成功的，那么这种良好的习惯将会贯穿于并促进其他领域和学科的研究。这样，专题的运用不仅帮助学生在对科学的理解上建立有意义的框架，而且能解决其他领域中的问题，以及解决他们作为公民、消费者、工作者在日常生活中遇到的问题。 二、科学课的专题 （一）能量 能量是物理学的中心概念，也渗透于生物科学和地质科学之中，因为它是任何相互作用系统的基础。能量可以被说成是连接各 门科学学科的纽带。用物理术语来说，能量是作功的本领或者使物体运动的能力；用化学术语来说，它为化合物间的相互作用提供基 础；而用生物术语来说，它是提供给生物系统使它们得以维持、生 长和繁殖的能力。 在物理学中，能量可以在热、光、声、电等各种表现形式中以及 从一种形式到另一种形式的转化中被探测到。对于物理学来说，能 量大概是最重要的专题，因为所有的物理现象和相互作用中都包 含能量。不管一个人讨论热能、光能、声能、磁能或电能，还是讨论 从动能到势能的转化或从电能到热能或声能的变化，甚至是讨论 由酸和减结合形成的产物，都要涉及到能量。 在地球科学中，地球能量的流动有两个来源：第一是在地球内 部存在的应力，是由地慢和地芯中的核反应所产生并由地壳来传送的。立异驱动造山运动。大陆漂移、火山爆发和地震等过程的起因；第二是在地球表面存在的力，如风、降水、物理和化学变化，以及生物有机体的活动（大部分是由太阳能驱动的），改变了地球的表面，并且是许多地质过程的起 因。 在生物学中，能量通过在生物个体中的流动，支持着新陈代谢、生长和发育。能量在生态系统中的流动，决定有机体怎样与生物群的营养水平相互作用。因为所有的生命需要能量，所以生物学正是研究能量怎样推动生化反应，使生物体合成生化分子，构成生长的基础。从伦理道德行为和科学技术对社会的责任的角度来考虑问题，能量也是很重要的。地球上的能源包括太阳能、风能、水能、地热能、核能和矿物燃料能。有些能源实际上是取之不尽的，例如太阳能、风能、水能和核能。还有一些是再生能源，如水力发电可以循环和重新使用。而不可再生的能源，如矿物燃料则不能被恢复。学生应该意识到这种差别，意识到某些能源的有限性，保护或避免使用它们的必要性。 （二）进化 进化一般可描述为随时间的变化，实际上所有的自然事件和系统都随时间变化。但进化不仅仅是自然事物的历史，它也是对形成这种历史的模式和过程的研究。这些模式和历史可以是天体物理的、地质学的、生物学的或生物化学的。如我们所知，所有这些对宇宙的进化都作有贡献。 进化不只是简单的变化，它是有方向的变化：这方向是时间。通过时间，生命从简单的形式进化到今天地球上各种各样的生物有机体。通过时间，地球也从它原先的形式进化：海洋出现了；山峦升起和下