如何提高科学素养课件.ppt

第一讲 科学素养,提纲,素养概念及内涵“科学素养”概念的提出什么是科学素养具有科学素养的人专业技术人员需要具备哪些科学素养如何提高科学素养,素养概念及内涵,基本概念1、素质：指事物或人本身所具有的固有属性。该词通常被认为是由英文literacy翻译而来，其基本含义指能读会写，即通常所指的“有文化”。2、素养：素养是指素质渐进发展、逐步成熟并固化的过程，它是先天性条件和后天性学习与训练的综合结果。素养通常指一个人在从事某项工作时应具备的素质和修养，包括品德、知识、才能及体质等诸多方面。3、二者差异：“素”者，原也，即本来之意;“质”者，为“固有”、“应有”之意。因此，素质侧重于形成的结果。素养则可以视为素质的养成，即强调通过教育、学习与实践等方式养成素质的过程。从这个意义上说，二者既有联系又有区别。,素养概念及内涵,素养特点1、实践性：素养是一个在教育、学习和实践中进行“知”与“行”的有机统一过程，也是一个渐近累积过程。2、修养性：素质的培育及养成过程又具有修养性。在素质的养成过程中，通过“知”与“行”的有机结合，达到自我锻炼和自我修养的目的。,素养概念及内涵,延伸概念1、科学素养：科学素养是素养概念的延伸和派生，其基本含义是指在科学与技术方面具有基本的读写表述和理解能力，以及具有一定的科学研究与技术创新能力。2、专业技术人员的科学素养：指掌握了专业知识、科研方法和必备技能，具有发现科学问题和技术难点的敏锐眼力，以及能够寻求到解决问题办法或有效途径的业务能力，这是一个需要长期且不断积累的训练过程。,“科学素养”概念的提出,科学素养(scientific literacy)一词出现在20世纪50年代的美国，美国第一个提出“科学素养”一词的人是著名教育改革家柯南特(Conant J.)。1952年，他在科学中的普通教育一书中谈到普通公民 应有的科学素养时说:“他的经验越广泛，他的科学素养就越高。”斯坦福大学的赫德(Hurd)也是最早使用“科学素养”一词的人之一。他在1958年发表的科学素养:对美国学校的意义一文中，使用“科学素养”来描述人们在社会实践中对科学的理解和应用,真正把科学素养引入基础教育。,“科学素养”概念的提出,1964年美国科学教师协会（National Science Teachers Association，简称NSTA）给出了科学素养的描述性定义，包括以下六个方面：（1）科学与社会的相互关系（2）知道科学家工作的伦理原则（3）科学的本质（4）科学和技术的差异（5）基本的科学概念（6）科学和人类的关系,“科学素养”概念的提出,1981年布兰斯科姆(Branscomb)将素养定义为“具有读、写和理解人类系统知识的能力”。他从不同功能出发，将科学素养细分成八种类别：（1）方法论科学素养（2）专业科学素养（3）普遍科学素养（4）技术科学素养（5）科学爱好者或业余科学爱好者的科学素养（6）新闻工作者的科学素养（7）科学政策素养（8）公共科学政策素养 其中，方法论科学素养、专业科学素养、技术科学素养正是专业技术人员必须学习和掌握的科学素养,“科学素养”概念的提出,1983年科学素养国际发展中心(芝加哥)主任米勒(Miller)在布兰斯科姆基础上对科学素养做了进一步概括，从当今科技社会的背景下提出科学素养的三个维度，即公众科学素养的三个标准：（1）对科学规范和科学方法（即科学本质）的理解（2）对重要科学概念和科学术语（即科学知识）的理解（3）对科技的社会影响的意识和理解米勒的界定简单而更具概括性，目前许多国家公众科学素养的调查都按照米勒模型进行问卷设计。,“科学素养”概念的提出,1985年美国科学促进会(AAAS)启动了“2061 计划”,这是一个面向21 世纪、致力于科学知识普及的中小学课程改革工程。“2061 计划”分为三个阶段,在1989 年推出了第一阶段的成果2061计划：面向全体美国人的科学,定义科学素养为：“熟悉自然界，尊重它的多样性和统一性,懂得科学、数学和技术相互依赖的一些重要方法；理解科学的一些基本概念和原理;有进行科学思维的能力；认识到科学、数学和技术是人类共同的事业，以及它们的长处和局限性；同时，还应该能够运用科学知识和思维方 法处理个人和社会的问题。”,“科学素养”概念的提出,2000年科技部、教育部、中宣部、中国科协和共青团中央五个部门颁布的2001-2005年中国青少年科学技术普及活动指导纲要和颁布的2001-2005年中国青少年科学技术普及活动内容与目标 两份文件对科学素养的统一理解，包括下面四个方面：1、科学态度2、科学知识、技能3、科学方法、能力4、科学行为、习惯,什么是科学素养,科学素养（Scientific Literacy）：国际上普遍将科学素养概括为三个组成部分，即对于科学知识达到基本的了解程度；对科学的研究过程和方法达到基本的了解程度；对于科学技术对社会和个人所产生的影响达到基本的了解程度。目前各国在测度本国公众科学素养时普遍采用这个标准。,什么是科学素养,专业技术人员科学素养和科研方法简明读本中国继续工程教育协会基础教育委员会，北京育知咨政公共管理研究所联合编写，将科学素养定义为：（1）对科学技术的理解，包括理解科学技术的性质、概念、原理、过程；（2）对科学、技术、社会三者关系的理解；（3）科学的精神和态度；（4）运用科学技术解决日常生活及社会问题的能力，包括运用科学方法的能力、判断和决策的能力、与他人合作交流的能力、自我补充和继续学习的能力。,具有科学素养的人,美国科学教师协会（National Science Teachers Association）课程委员会在1970年代提出具有科学素养的人有下列特征：（1）当他与人或环境相处时，他会运用科学概念、过程、技术和价值进行实际事物的抉择；（2）他了解产生科学知识必须依赖探讨过程以及概念学说；（3）他能分辨科学证据和个人意见的不同；（4）他证明事实和学说之间的关系；,具有科学素养的人,（5）他了解科学和技术对促进人类福祉的限度和功能；（6）他了解科学和社会的关系；（7）他知道科学起源于人类，并了解科学知识的暂时性，当资料充分之后，知识会改变；（8）因为拥有充分的知识和经验，所以他能够称赞别人的科学成就；（9）他对世界充满了乐观的态度；（10）他能够采用和科学相同的价值观念，所以他能够使用科学和享受科学；（11）他一生都持续探讨科学并增加其科学知识。,具有科学素养的人,1995年10月加拿大大西洋省编制的科学课程中认为具有科学素养的人有6个特征：(1)理解科学的性质、科学知识及技术的性质；(2)运用科学知识，运用认知和技术的技能对自然界进行调查，解决问题和做出有见解的决定；(3)能够理解科学和技术的主要概念和原则；(4)理解全球社会、经济和生态系统的相互依存；(5)具有科学的态度，对科学技术持正面态度；(6)对科学技术职业感兴趣，具有终身学习的习惯。,专业技术人员需要具备哪些科学素养,专业技术人员应具备的科学素养,（1）问题意识：指发现问题、提出问题、表征问题、分析问题和解决问题的意识。（2）创新精神：指思维不固化，学术无权威，有清醒的头脑和独到的观点。（3）求实态度：指尊重科研事实，严格按照科研规程进行课题研究或技术开发。（4）讲究方略：指善于寻找有效解决科学研究和技术开发问题的方法和策略。（5）目标专一：指在科研道路上无论遇到什么困难，都能坚定不移地朝前迈进。,“科学研究的过程同时也是科学信息积累与交流的过程”,知识是积累性的，人类历史上每一次突破性的重大发现在很大程度上都是前人研究成果的继续延伸。引自Yale Bulletin and Calendar 2000年29(34)卷,“一流的科研需要一流的学术信息”“科学研究的过程同时也是科学信息积累与交流的过程”,希尔伯：只要一门科学分支能提出大量问题，它就充满着生命；而问题缺乏则预示着独立发展的衰亡或终止。贝尔纳：课题的形成和选择，无论作为外部的经济要求，抑或作为科学本身的要求，都是研究工作中最复杂的一个阶段。一般来说，提出课题比解决课题更困难。爱因斯坦：提出一个问题往往比解决一个问题更重要。,深刻把握一个研究领域的总体画面。透过整体的把握非常清楚该领域研究中有哪些缺失环节、研究中的相互矛盾之处；目前迫切需要解决的问题。提出相应的假说或理论或方法推动该领域研究的进一步前进，对提出的方案是否有切实可行的研究方法和手段来论证或实现。,“科学的繁荣发展需要很多条件，但是在众多的条件中，科学家本人对本学科发展历史的了解、与同行的有效学术沟通显得尤其重要，阅读科学文献正是帮助科学家达到这些目的的最好途径。”乔舒亚莱德伯格(Joshua Lederberg,PhD,)1958年诺贝尔生理学或医学奖获得者 NSF的抽样统计科学家化在文献阅读思考上的时间约占60%的比例。（一半时间做实验，一般时间看文献）,研究工作中这样承前启后的例子不胜枚举,1609年约翰尼斯开普勒（Johannes Kepler，15711630）总结出支配行星运动开普勒三定律：承前-对第谷20多年观测积累的有关行星运行的大量数据的分析、整理的结果启后-为牛顿发现万有引力定律打下了基础1997年明星多利克隆羊诞生：承前-通过动物核移植克隆个体设想的源头，来自1935年诺贝尔生理学或医学奖得主汉斯施佩曼（Hans Spemann，18691961）。两者间隔60多年，历经两栖类、鱼类等低等动物的克隆研究，再过渡到鼠、兔等高等哺乳动物的克隆研究，几十年的经验与理论积累，为多利羊的诞生扫平了道路。中国的“克隆之父”童第周，1950年利用青岛文昌鱼、海鞘和鱼类为材料，进行了一系列的实验胚胎学研究，开创了我国“克隆”技术之先河启后-克隆研究还在继续，或许会有新的奇迹诞生。,研究工作中这样承前启后的例子不胜枚举,2004年诺贝尔物理奖得主弗兰克威尔切克(Frank Wilczek,1951-)获奖后坦言“很明显地，渐进自由理论正等着让人发现，即使我们没有发现它，物理的进展也不会延缓太久。”他的言外之意：前人工作积累已经到了一个新理论呼之欲出的阶段，谁更善于把握、理解已有的知识积累，谁就会在前人基础上向前跨出一大步。横亘古今，如此薪火相传的科学故事在各学科中俯拾皆是。每一个进入学术研究殿堂的人，都会成为传递人类智慧火种的发现者，人类发现的脚步从没有停歇过。,渐进自由（ASYMPTOTICALLY FREE GAUGE THEORIES)2004年诺贝尔物理奖,DAVID J GROSS格罗斯,H.DAVID POLITZER波利策,FRANK WILCZEK威尔切克,威尔切克感言：很明显地，渐进自由正等着让人发现，即使我们没有发现它，物理的进展也不会延缓太久。万事俱备，只欠东风,杨振宁规范场论、费曼图、贝塔函数演算,知识是积累性的，每一个突破性的重大发现在很大程度上都是基于前人的发现。弗雷德里克劳伦斯赫梅丝教授 引自Yale Bulletin and Calendar(2000年29(34)卷,如何提高科学素养,如何提高科学素养,素质的养成过程，是一个知、情、意、行相统一、相结合的辨证过程。该过程需要重视自我。修养、自我教育以及自我完善的设计与实现。只有身体力行，坚技不懈地实践，方能取得成效。,如何提高科学素养,素质养成的方式1、提倡自主性科研修养（1）妥善处理各种关系（2）理智敏锐创新进取（3）心绪平和乐观向上（4）意志坚定善于自制,如何提高科学素养,素质养成的方式2、建设良好的养成环境（1）高尚的道德品质（2）高度的敬业精神（3）自身的人格修养（4）要亲历科研过程（5）团队协作育新人,如何提高科学素养：国际合作,芯片设计的国家合作取得实质性成果“系统芯片的设计方法及其电子设计自动化(EDA)关键技术研究”是经国家基金委组织专家论证立项的第一个信息领域的重大国际合作项目。为中美双方的国际合作项目，2001年立项，为期4年。项目在同美国国家自然基金国际合作项目共同开展的基础上成立了国际系统芯片研究中心。建立了定期的国际研讨会、重点专题研究及合作交流机制。,国际合作论文均是发表在高水平期刊上,如何提高科学素养：国际合作,芯片设计的国家合作取得实质性成果美方参加的有加利福尼亚大学洛杉矶分校计算机系Jason Cong教授的研究小组和加利福尼亚大学圣巴巴拉分校电机和计算机工程系Tim KTCheng教授的研究小组。中方参加的有清华大学汁算机系洪先龙教授的研究小组、北京大学计算机系程旭教授的研究小组和浙江大学电气工程学院严晓浪教授的研究小组。后来美方又邀请了中国台湾新竹清华大学信息学院和交通大学计算机系参加合作研究。随着项目的进展和取得成果的增多。又有多所美国、新加坡、加拿大、日本、中国内地和台湾地区的大学的教授申请参加。,如何提高科学素养：国际合作,芯片设计的国家合作取得实质性成果项目执行以来共发表论文87篇。其中，在该领域最重要的国际学术刊物上发表16篇，在该领域最重要的国际学术会议上发表17篇，被SCI收录21篇，被EI收录43篇；共申请国家发明专利17项，其中2项已被授权(2004年年底的数据)。该项目于2004年年底通过了验收。验收专家对项日的研究成果给予了高度评价。,如何提高科学素养：国际合作,计算模型、可计算性方面的合作 中科院软件研究所李昂生研究员与英国利兹大学SBarry Cooper教授等合作研究项目“计算的模型、理论和应用中的新方向”，探索计算模型的数学结构、停机问题的作用与网录计算的极限研究经典计算模型和量子计算模型的关系。该项目由中国、英国、美国、意大利、俄罗斯、新西兰和新加坡7个国家的科学家参与，其中，国内专家涉及中科院软件研究所、清华大学、南京大学等11个单位。项目执行期间，合作双方合著发表国际期刊论文9篇，中方或外方独立发表国际刊物论文24篇，国际会议论文14篇；出版国际期刊专辑3部。,提高科学素养案例：英国,英国消除鸿沟项目（The Mind the Gap project）该项目由欧盟资助，旨在提高科学教师传授科学素养的能力。该项目时间段为 2007年至2009年，由9个欧洲机构参与。The S-TEAM(Science Teaching Advanced Methods)project一方面是英国消除鸿沟项目（Mind the Gap project）的延伸，另一方面，它也是一个大规模专业教师发展合作项目，时间段为2009年至2012年，由25个欧洲机构参与，聚焦探究式科学教育的方方面面。英国消除鸿沟项目（Mind the Gap project）主要焦点于促进探究式科学教学。该项目针对特定主题，如科学素养、论证和与教师一起工作的研究人员，以制定旨在消除课程、教学和学习之间的差距的专业发展策略。,提高科学素养案例：英国,科学素养地图（The Scientific Literacy Map）,科学素养图谱,提高科学素养案例：英国,地图中的各种定义能反映不同国家关于科学素养的不同定义。地图揭示了定义元素（概念、行动、背景和水平等），展示了各元素之间关系的相对重要程度，通过一种定量方法将复杂文本做了可视化的呈现。在英国课程设置体系中，焦点放在社会环境下科学知识和科学探究的本质。基于复杂网络理论通过PAJEC软件绘制科学素养图谱，包含Pisa 2006、Denmark（丹麦）、UK&Wales（英国和威尔士）、Hungary（匈牙利）、Scotland（苏格兰）、Turkey（土耳其）、Israel（以色列）、France（法国）、Egypt（埃及）和Germany（德国）等国家地区。,提高科学素养案例：英国,科学素养地图中使用的可视化工具来凸显上述功能。可以看出，节点“学生”和“使用”之间的粗连接表示在课程中强调实践。如果读者浏览实时网页，他们可以使用鼠标来激活链接，看到互相联系的各个节点字符串，例如，链接“学生们被期望能够使用工具来学习科学，用收集的数据和证据来绘制和评估的科学结论，用各种方式来表示科学的语言。地图上也突出显示了其他动词，如“理解understand”，“呈现present”，“得出（结论）draw（conclusions）”和“收集（数据）collect（data）”。这些都反映了科学素养不同方面在课程中的体现。在科学素养地图，我们还可以看到几个概念节点，如“符号symbol”，“惯例convention”，“语言language”，“工具tool”和“信息information”，这些代表科学素养的沟通和表现方面。技术，社会，环境和当代这些形容词突出了科学知识及其带来的影响、以及科学知识与社会环境之间的联系。,提高科学素养案例：香港,Preparing Hong Kong Science Teachers for Promoting Students NOS Understanding 让教师准备好提升学生科学素养（NOS-Nature of Science）从4个方面来提升学生科学素养Use of Historical Science Stories经典科学故事（four science stories for introducing science at S1:Discovery of Penicillin,Development of Cowpox,Newtons Proposition of the Law of Universal Gravitation and Treatment of Stomach Ulcers）（四个科学故事：盘尼西林的发明、牛痘、牛顿发现万有引力、胃溃疡的治愈）,提高科学素养案例：香港,Promoting Nature of Science Through Conducting Scientific Investigation通过科学调研来加深对科学本质的认识Use of the SARS Crisis to Teach About NOS利用SARS危机来教授科学本质Development of Instructional Resources Integrating Teaching of NOS and Subject Knowledge 科学教育与专业知识融合的教学资源的发展Teach a Man to Fish and You Feed Him for a Lifetime 授人以渔，终生之用,提高科学素养案例：香港,科学课程和预定目标,提高科学素养案例：评估,OECD(The Program of International Student Assessment，简称PISA)国际学生能力评估计划:对全世界15岁学生学习水平的测试计划，最早开始于2000年，每三年进行一次。Reading literacy阅读素养:The capacity to understand,use,and reflect on written texts in order to achieve ones goals and potential,develop knowledge,and participate in society.理解、使用、表达书面文本的能力以实现目标、增进知识、参与社会活动Mathematics literacy数学素养:The capacity to identify,understand,and engage in mathematics,and make well-founded judgments about the role that mathematics plays in the private,occupational,and social lives of constructive,concerned,and reflective citizens.识别、理解、使用数学知识，并能应用于个人、工作和社会生活,提高科学素养案例：评估,Scientific literacy科学素养:The capacity to use scientific knowledge,identify questions,and draw evidence-based conclusions in order to understand and help make decisions about the natural world and the changes made to it through human activity.使用科学知识、提出问题、依据作出推论以帮助通过人类活动认识、改造自然2012年新增了两项评估内容Two other domains were included in the PISA 2012 cycle:computer-based problem solving借助计算机解决问题的能力;and financial literacy经济素养,which was administered as an option in some countries.In 2012,Canada participated in the problem-solving assessment,but not financial literacy.,中国公众科学素养调查,1989年，我国进行了有史以来第一次全国范围的公众科学素养测评与公众科学技术态度调查。随后，中国科学技术协会成立中国公众科学素养调查课题组，截止到2009年底，在全国范围进行了6次中国公众科学素养测评。前五次的普查结果均以调查报告的形式进行结果的公布，但第六次测评的结果却截止2010年底未见完整的公开发布。长期以来，我国的科学素养普查一直采用的是美国米勒公民科学素养测评指标体系。连问卷结构也没有改动，只是在美国的问卷基础上吸收了若干英国和日本的测评问项，再依据中国比较常见的现象和当时的热门话题设计一些问项，如将占星学方面的问题改成迷信方面的问题等。,中国公众科学素养调查,中国公众科学素养调查是了解中国公众成年人（1869岁）对科学技术知识的了解程度、对科学技术的态度、对国家科学技术政策的看法和获得科学技术信息的手段等各个方面情况的重要方法。全民科学素质行动计划纲要（200620102020年）,专业技术人员科学素养的提高,1、专业技术人员：专业技术人员一般是指具备专业技术知识和技能、具有专业技术资格并从事专业技术工作的人员。2、专业技术人员如何提高科学素养（1）给自已正确定位正确定位的前提是“准确”认识自己，知道自己是一个什么样的人，适合做什么样的事（工作）。（2）迅速汲取新知识提出问题，追求学问；不取亦取，虽师勿师。（3）迅速掌握新技术学无止境，常学常新，常研常进。聆听高水平讲座，参加高水平技能培训，迅速掌握新技术。,专业技术人员科学素养的提高,（4）学会研究性学习海量信息处理，学会全球交流，自我导向研习。（5）注意做事细节诚信、仁达、宽忍、敬业（6）发扬团队精神善于团结，精诚合作，取长补短，实现共赢。（7）注意为人为事目标设计要适度，理想追求要执着;注意把握做事分寸。,专业技术人员科学素养的提高,研究性学习工作从问题入手，把知识学习和技术工作过程创建成为一种对问题进行分析、求解的“研究”过程。研究性学心与技术工作相互促过，提供类似“科研”的工作环境或途径，在“研究”过程中自主获得专业知识，提高解决科研问题能力。,专业技术人员科学素养的提高,研究性工作平台工作环境创设-基于问题，项目，案例的学习与实践协作工作组织的创建运行项目小组全方位交流沟通多元化、过程性研究评价研究性工作及其有效管理项目研究环节的设置考评,专业技术人员科学素养的提高,重新认识工作环境工作环境为才智展示提供平台工作环境为素养提升创造条件工作环境为塑造个性提供熔炉工作环境为人才发展创造机会参加课题的研究策略有限目标，量力而行，分步实施，逐步击破。,专业技术人员科学素养的提高,科技创新必备的素质敏锐的眼力-发现科学问题方法与策略-攻克技术难题怀疑的勇气-质疑学术权威求真的毅力-求证问题到底,专业技术人员科学素养的提高,信息化社会的特点：信息化社会信息技术网络技术信息爆炸教育模式的转变：传统教育网络教育全社会教育模式转变信息技术-改变世界-改变未来面对未来-我们需要投入现在还不存在的工作使用目前尚未发明的技术解决现在还未发现的问题如何才能做到？提高科学素养，掌握科研方法和创新技能,