北京市東城區青少年科技創新人纔培養項目研究成果"/項華，陶春 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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播種未來科學傢的種子
	定價	58.00
	齣版社	科學齣版社
	版次	1
	齣版時間	2015年05月
	開本	32開
	作者	項華，陶春 編
	裝幀	平裝
	頁數	216
	字數	200
	ISBN編碼	9787030442284

目錄

第1 部分
“數字科學傢”課程與“探科學”大賽
數字科學傢計劃（ESP）——大數據時代科學教育整閤的一種解決方案2
基於“數字科學傢”課程的“探科學”大賽——以北京市東城區青少年科技館為例7
讓學生像科學傢一樣思考——“反應時間的測定”的教學觀摩 12
“數字科學傢”課程教材樣例 14
第2 部分
“少科院”學員“探科學”大賽作品案例
4 種品牌酸奶對麵團發酵效果影響的探究21
天空中的雲朵究竟有多高？29
利用相機探究與製作傢用燃氣爐竈節能裝置35
糖葫蘆狀水流的探究 41
兩隻眼睛的奧秘 53
利用微信取證治理小廣告的探究 61
做飯對PM25 影響情況的探究 67
視覺暫留時間測定77
計算機與人工圖像識彆模式結閤高效搜索近地小行星83
足球比賽中大禁區附近射門方式的探究91
輪胎花紋對摩擦力的影響 101
物體撞擊水麵産生水花大小和水柱高低的探究 109
藍光和紅光補光對植物生長的影響115
對人臉黃金比例是否會遺傳的探究121
關於望月在農曆十五、十六齣現概率的探究131
影響鞋底防滑性能的因素的探究 139
淺析起跑時的角度問題145
不同土壤對小麥發芽和幼苗前期生長的影響151
用相機記錄與發現黃瓜捲須的生長規律159
一滴水體積的探究165
央視大樓“顔值”探——兼論日照強度、能見度、PM25 之間的關係175
樹木的耐寒度與鼕季自我保護方法之關係 185
第3 部分
活動散記
小實驗，大道理 192
為素質教育點個贊193
陽光總在風雨後 194
與孩子一同成長，幸福並快樂著 195
嚴謹與細緻的開始196
放手、陪伴、信任的力量 197
科學不再遙遠199
“探科學”大賽指導體會（1） 200
“探科學”大賽指導體會（2） 202
精彩瞬間203
在綫試讀
　　第1部分
　　“數字科學傢”課程與“探科學”大賽
　　數字科學傢計劃（ESP）——大數據時代科學教育整閤的一種解決方案
　　北京師範大學物理學係　項　華
　　科技與科學教育在社會發展的不同階段而肩負著不同的使命，也因時代的進步而日益走嚮社會舞颱的中心。過去的科技與科學教育的使命定位在發現科學知識和傳遞科學知識，的科技與科學教育則肩負著提高每一位公民的科學素養水平，肩負著破解能源、生態、環境與社會等發展危機的難題，引領人類文明可持續發展的重要使命。隨著人類走進信息時代，並由此走嚮大數據時代，各種矛盾日益突顯，科技與科學教育麵臨著新的機遇與挑戰。
　　■大數據時代科技與科學教育麵臨著諸多問題
　　首先，科學齣現瞭新的形態。現代科學之父伽利略是個裏程碑式的人物，正是伽利略明確地將實物實驗和數學推理方法引入到瞭科學研究之中，科學纔得以係統而迅速地發展。從那時起，科學傢們開始以實物實驗和數學推理的方式認識自然世界，科學因此形成瞭兩種形態：一是實物實驗形態，二是數學推理形態。隨著科學發展到的大數據時代，一些科學傢和工程師離不開藉助計算機手段研究事物，科學齣現瞭基於計算機的第三種形態——計算形態。各個學科的邊界變得模糊，科學研究的範式有瞭新的變化。以前學科分化越來越精細，但是科學發展到，信息科學、納米技術、生物科學和生命科學、認知和神經科學被公認為具革命性的學科領域，這4 種科技的整閤，將對人類社會産生深刻影響，並可能再次改變我們人類的物種。學科在高度分化的基礎之上開始走嚮學科之間的滲透和融閤，特彆是開始走嚮自然與人的融閤。基於計算機的整閤是當今科學發展與突破的必由之路，而如何整閤卻是仁者見仁、智者見智之事。
　　其次，技術的高速發展帶來瞭日益嚴重的社會問題。比如，生命科學中的剋隆技術直接挑戰人類社會傳統的倫理問題；還比如，對自然界的無節製索取，帶來瞭日益嚴重的能源危機和生態環境惡化危機，等等。此外，物質生活的豐富與網絡言論的自由帶來瞭日益高漲的民主與平等的社會訴求。這些問題可能直接源自高速發展的科技，以至於我們的精神與理解齣現相對滯後。諸多危機與問題要得到根治，除瞭需要加快人類智慧文明發展，還需要科技與科學教育的進一步高度發展，此所謂“解鈴還須係鈴人”。科學史上，科學傢們為人類積纍瞭豐富的化解人類危機的智慧與知識。
　　，一方麵“科教興國”達成普遍共識，人們開始懂得在科學教育之信息化方麵投入大量的人力和物力；另一方麵人們對技術的發展給生存環境構成的影響認識不足，主要錶現在看不到現代教育技術的革命性影響潛力，或者在現代教育技術麵前感到茫然。這種狀況除瞭造成設備因為閑置而帶來的嚴重浪費現象之外，還限製瞭我們思考破解當今科技與科學教育難題的方法。
　　為瞭解決諸多危機與衝突，需要探討各種可行而有效的解決方案。通過分析大數據時代的科學教育的現狀不難發現，如果隻是從局部進行個彆改動，問題難以有效地得到解決。當今的科學教育問題要想從根本上得以解決，必須運用係統觀念，從整體上改變或者構建科學教育體係。換句話講，需要從整閤的角度提齣可行的解決方案。
　　數字科學傢計劃
　　針對大數據時代人類麵臨的諸多危機，人們提齣瞭一些對策與良方，其中影響大的是國際21 世紀教育委員會嚮聯閤國教科文組織（UNIESCO）提齣的21 世紀教育的四大支柱策略。①學會認知（Learning to Know）：培養學生學會運用認知工具求知，學會發現問題，學會探究知識，學會構建知識。即培養學生認知方法，引導學生通過發現、探究和意義構建的途徑獲取知識，培養學生的繼續學習能力。②學會做事（Learning to Do）：既要學會實踐，也要學會創造。重視建構可供學生參與的環境，激發學生興趣，使學習者通過環境的交互作用，通過實踐，通過做事獲得知識和能力。③學會閤作（Learning to Together ）：要培養學生學會與他人共同生活，就要學會閤作生活、閤作學習，從過去的集中教學方式到個彆學習方式，到現在提倡的協作學習。④學會生存（Learning to Be）：學會生活、學會做人、學會自身發展。既要傳授知識，還要注重能力和高尚情操的培養。
　　科學教育領域形成瞭一種強調自動手學習科學的潮流。在美國、法國、英國、加拿大等國的國傢科學課程改革方案中，科學探究被列為課程目標和課程體係的關鍵而基本的要素。“學習必須是主動的”已成為國際上基本的教育理念。其中影響較大的有“做中學”、“Hands-On”（動手做）、“Minds-On”（動腦做）、“STEM”（科學、技術、工程、數學）等科學教育實踐。這些科學教育實踐旨在使學生以科學的方法學習知識，強調學習方法、思維方法、學習態度的培養。
　　這些先進的科學教育理念與實踐推動瞭科學教育的創新與實踐，但是實踐錶明，一個好的理念要想轉化為教學行為，往往需要較長時期的培訓與轉化過程。這個過程是艱難的，特彆是教師和學生需要具有一定的專業理解能力。能否綜閤上述先進的科學教育理念，提齣一種直觀、易懂而且有效的科學教育模式的推廣方案呢？數字科學傢計劃（E-Scientist Project，
　　ESP）給齣瞭一種大數據時代下科學教育模式的推廣方案。
　　所謂數字科學傢計劃，就是在大數據環境下以提高每一位學生科學素養水平為宗旨，以探究式教學為鮮明特徵，以科學思想、科學方法和數據挖掘方法為核心，播種未來科學傢種子的教學模式的推廣方案。
　　數字科學傢計劃主要有兩方麵特徵：其一，數字科學傢是一種科學教育模式符號，以“科學傢”符號將抽象的科學教育理念人物化和直觀化，既準確地錶述瞭現代的科學教育理念，也便於師生理解與實施。榜樣的力量是無窮的，雖然科學不能解決人類所有的問題，但是科學傢們為我們積纍的知識、思想、方法、科學精神過去是將來也是破解社會難題的重要途徑。
　　其二，強調發揮大數據環境下第三種科學形態的育人功能，這是當今科技與科學教育創新的重要切入點。
　　“數字科學傢”的教學模式是在WebQuest （基於網絡的主題探究）模式的基礎上改造而成的，主要有5 個模塊。①核心問題：WebQuest 的核心是設置一個開放性的問題。這個問題設定瞭WebQuest 的清晰目標，鼓勵學生迴顧原先掌握的知識，激發學習者進一步探索的動機。②任務指南：提供一個“腳手架”，引導學生設計、經曆和體驗專傢的思維過程。“腳手架”將令人望而生畏的探究項目打碎成若乾個片段，引導學生研究較為復雜的科學問題。③海量資源：創建一些到其他互聯網站點的鏈接來共享網絡資源。通過運用多樣化的互聯網資源，可以為不同學習水平或不同學習方式的學生提供信息資源。④實施“做中學”：要提供高層次的思維指南，體現“做中學”的教學理念，保證動腦和動手的教學方式落在實處。⑤交流與評價：WebQuest 一般用量規提供自我評估的標準，提示學生已經學到瞭什麼，並鼓勵把這種探究的經驗擴展到其他領域。評價人員可以是教師，也可以是傢長和同學。
　　數字科學傢計劃産生於北京師範大學項華教授的北京市教育科學“十一五”規劃課題（數字科學傢計劃：基於數據探究理論的物理選修課程建設與研究，2010 年立項），已經在北京景山學校、北京一○一中學、北京師範大學亞太實驗學校等學校展開實驗。該項目在課題階段探討瞭校本特色選修課程的建設，但是隨著課題研究的深入開展，數字科學傢計劃已經不再局限於校本選修課程，開始運用到正規的物理課堂教學；也不僅局限在物理學科教學，已經開始運用到小學高年級的科學課程與教學；還不僅局限在學校科學教學，已經開始運用於北京市東城區青少年科技館的科普性質科學課程，並配閤教學，於2013 年11 月成功舉辦瞭北京市東城區學生“探科學”大賽。大賽令人耳目一新，引起瞭學者和教師的廣泛關注。教育傢顧明遠先生在頒奬會上講到，這次大賽讓人們看到瞭大數據環境下的教學實踐，同學們在探究中有模有樣，學到瞭科學思想、科學方法，體驗到瞭探究的樂趣。
　　經過3 年的探索與實踐，數字科學傢計劃已經從課題研究轉嚮項目推廣的初期階段。初步建設瞭“數字科學傢”網站，形成瞭一種大數據環境下的科學教育模式，也形成瞭“數字科學傢”課程的教師培訓經驗，還形成低、中、高端數字環境裝備的課程實施經驗，已經具備瞭在更大範圍試驗與推廣的條件。
　　數據探究理論——數字科學傢計劃的基石
　　探討破解大數據時代的科學教育難題的途徑涉及大而復雜的社會問題，僅憑經驗而沒有理論指導是難以理解與完成的。但是，數字科學傢計劃已經形成瞭一些基本的概念與教學原理。這些基本概念與教學原理構成瞭所謂的數據探究理論。數據探究理論是數字科學傢計劃的基石。
　　信息（Information）是數據探究理論的邏輯起點。何謂信息？這是一個復雜而神奇的概念，學者們有著不同的見解，美國數學傢和控製論創始者維納不得已這樣定義信息: 信息就是信息，既非物質，也非能量。北京師範大學項華教授考慮到人的因素，對信息進行瞭如下的定義：信息既不是物質，也不是能量，而是物質的波-粒二象性與人相互作用的存在形式。
　　數據（Data）是數據探究理論的另一個重要概念。數據是載荷或記錄信息而留下的明確印跡。數據可以是數字、文字、圖像、錄像，也可以是計算機代碼等。對數據背景的解讀是獲取意義的一種途徑。數據背景是接收者針對特定數據的意義準備，即當接收者瞭解數據序列的規律，並知道每個數據或數據組閤的指嚮性目標和含義時，便可以獲得數據所載荷的意義。觀察數據或者數據挖掘就是對數據背景的解讀過程。數字科學傢計劃的核心環節在於信息觀測、數據挖掘和數據價值與交流。
　　探究式教學是一種以科學探究為基本特徵的教學模式，其實質是引導學生過類似科學傢的探索過程理解科學概念和科學本質。依據科學的3 種形態，將探究式教學分成實物實驗探究、數學推理探究和數據探究。數據探究是一種基於計算機的探究式教學，是提高學生數據素養水平的必要途徑。數據探究與其說是一種適應大數據時代的手段和途徑，不如說是大數據時代的一種生活理念和生活態度。
　　數據探究在教師觀、學生觀、學習觀和評價觀上均具有新的內涵。①教師是數據探究的促進者與閤作者。②學生是具有創造能力的學習主體。數據探究應該把學生置於一個有社會意義的團體中，培養“共生性”與“交互性”，體驗創造的意義和價值。還應該體現STS 教育，強調人對自然、社會、人生的責任和義務。③數據探究是一個建構的、社會化的綜閤體驗過程。學習者總是依據已有經驗、心理結構和信念來選擇一些信息或者數據，從中經過數據挖掘得到推論，並根據推論來構建關於世界的認識。④評價是開放、多元的反饋過程。數據探究評價認為學習是一種建構獨特意義的過程，注重對於探究過程的評價，關注評價的開放性與多元性。
　　總之，數字科學傢計劃在理論與實踐上為我們提供瞭一種大數據時代科學教育整閤的解決方案。
內容介紹
　　“探科學大賽”是與“數字科學傢”課程配套的活動。在活動中，藉助手機、網絡等身邊唾手可得的條件，同學們幾乎可以探索任何一個自己感興趣的科學問題。兩屆大賽湧現齣瞭大量的作品。
　　《播種未來科學傢的種子》輯選瞭第二屆“探科學”大賽獲奬選手的22個作品。在此基礎上，增加瞭大賽組織者、指導教師的理論 北京市東城區青少年科技創新人纔培養項目研究成果"/項華，陶春 下載 mobi epub pdf txt 電子書 格式

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