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科學資優教育 陳振明 思考問題 1.您所認為的科學是什麼？ 2.你喜歡科學嗎？為什麼喜歡(或不喜歡) ？ 3.妳過去的科學學習經驗為何？(課怎樣上、老師如何教？動手經驗？……) 4.科學家在做什麼？長怎樣？請你用畫圖兼註解的方式說明。 動手時間 終極平衡 鐵絲、螺帽、木筷、寶特瓶 想一想 您在做什麼？ 您所做的活動與科學家所做的事 相同的有 相異的有 科學家做些什麼？ 科學家長什麼樣子？ 什麼是科學？ 同學的看法 1.科學是要研究動物。 2.科學是自然科老師所教的東西。 3.科學是我父親做的事。牠是科學家，牠的工作是尋找化石。 4.科學是透過顯微鏡看世界。 5.當你做實驗並發現一些事物時，你就在研究科學。 6.科學是要學習有關岩石、化學藥品、植物和各種材料。 7.科學是你在自然課做的一切事物。 歸納 兒童(思想較為天真、素樸) 用自己有限的語言和經驗把科學的定義，做相當直觀而且具體的敘述，定義雖不正確，但其見識天真，令人莞爾。 中學生、大學生(思想較為成熟) 科學是有系統有組織的知識 缺點 只指出科學活動的一個向度 知識，而忽略方法和態度另兩個向度的重要，而且這個定義容易造成狹窄的眼光。 什麼是科學？ 廣義 狹義 廣義的定義 廣義的定義來說，只要以某種被大多數人承認的研究方法進行研究，所得之結果，並且發表於世人面前，皆可稱之為科學。例如，人文科學、社會科學等。 狹義的定義 狹義的科學，或是比較嚴謹且被科學社群所認同的科學，它需要具備以下幾點特性： 1.可驗證性(testability)：即科學是經得起眾人檢驗的。 2.可信度(reliability)：即科學經過檢驗的結果是能夠被相信是真的。 3.明確性(precision)：即科學不能是模糊或曖昧不清楚的。 4.系統性(systematic character)：即科學有其邏輯關係，不能是前後矛盾的。 5.理解力(comprehensiveness)：即科學需具備高度的解釋能力。 以上五個科學的特性一直都被過去的科學界及一般大眾所接受，但是這樣的特性只是科學諸多向度中的其中一項--「科學方法」中所涵蓋而已。 科學的本質 知識、方法、態度 科學知識 科學知識是人類在企圖了解宇宙自然時，所努力獲致的有關事實的訊息(factual information)和理論的訊息(theoretical informaion)。 科學知識會因新的實驗所帶來的新的理解和新的問題而不斷改變，不斷擴增。 科學知識的增長 科學知識不斷擴增與進步的情形，孔恩(Kuhn,1962)曾以「典範」(paradigm)的概念來說明。他認為科學的進步是透過典範的轉變而完成的。 典範的兩種意義 代表某特定社群成員所共享的信仰、價值與技術等構成的整體; 則指該整體中的一種元素，就是具體的間題解答，把它們當作模型或範例，可以替代規則作為常態科學其他謎題的解答基礎。 範例 天動說與地動說 氧化說與燃素說 科學革命 哪些是需要教的科學知識？ 1.能代表該學科結構的基本觀念。 2.在解釋科學現象方面具有最大的潛力。 3.在闡釋和概括性上具有最大的潛力。 4.能夠從實驗結果證據中引申得到。 5.對心智認知技能的發展有幫助。 6.能宣述科學在人類心智成就中的角色。 科學方法 科學過程技能的特性(Finley,1983) 1.每一過程是一特殊的心智技能，是所有科學家所使用，並可應用到對任何現象的了解。 2.每一過程都可以在科學家探討的行為中發現，並可以被任何學生學會。 3.這些過程技能可以普遍應用於不同的學科內容中，並有助於日常生活的理性思考。 科學過程技能 八種基本過程技能和五種統整過程技能 科學過程技能基本能力 觀察 狹義 祇有觀察(視覺、嗅覺、觸覺、聽覺、味覺…)到的自然事實才可以作為準據。科學工作都是人，其天生感覺器官的視、聽、嗅、觸及味覺的能力有其限制。 廣義 可用各種儀器設備來補助感覺器官。 人的視力用望遠鏡可以伸長達到遠處物 用顯微鏡可以看到細微物體或較大物體的精微處 各種電的及機械的現象，要經由儀器轉換為儀器上的讀數，例如電子計算機要印成輸出、磁帶記錄以及其他各種方式，再使觀察者獲得感覺 4歲5個月小朋友的圖 觀察實例 局部觀察 畫出我的爸爸→兩個黑圈圈 太陽→彎彎刺刺的 整體觀察 這棵樹看起來哪裡大？哪裡小？ 這個人看起來像什麼？ 關聯性觀察 找出一樣、不一樣的地方 空間、時間的應用能力 這是指觀察的對象在時空架構中得到定位，要學生在某一段時間和某個空間中進行觀察，學生必須配合觀察的目標而學會 (1)說明該時間為何、空間為何 (2)確定某一段時間的方式和找出某一個空間的方法 (3)有時間和空間形狀、距離等基本概念。 另外有時理論要處理的觀察對象，本身是涉及時空關係和變化的，如速度、運