科学思维与科学探究

科学与技术的日新月异，正在深刻影响着人们的生活。青少年从小就不断感受着科技发展对生活的影响。在科技实践活动与科学课堂中，关注学生思维的激发、思维过程的形成、思维能力的提升，培养学生的创新精神与实践能力，正是当今科技教师的使命与责任。科技教育要在基础教育阶段培养青少年的科学素养、树立青少年的科学观念、引导青少年掌握科学思维方法、提升青少年的科学研究能力，为国家持续培养科技创新后备人才。

在教学实践中，科学探究与科学思维无法分割，科学教育的过程要真正体现科学探究的本质，就必须把焦点置于科学思维方法的培养上。

学生通过学会用科学的思维方法解决自身学习、日常生活中遇到的问题。

在科学探究活动中，教师通过设立疑难情景，引导学生提出科学问题，并为了解决这一问题提出假设，利用科学手段验证假设。可以说，科学思维是科学探究的指南针，科学探究是科学思维的展示台。

本书共3 章内容，各章节之间呈现从概念到方法到教学应用的递进关系。

第1 章　科学思维概述：通过科学史上和科学探究进程中的典型案例说明科学思维对科学探究的重要促进作用。设计方法是：思维的形成VIII 科学思维与科学探究与意义；科学思维的定义与意义；科学史与科学思维；青少年科学探究与科学思维。

第2 章　科学思维的工具——逻辑推理：目前科学界和教育界总结出来的典型科学思维方法和工具。设计方法是：每种逻辑推理的方法包括很多不同的种类以及原则；可以在案例中进行举例解释和诊断分析；科学探究中的逻辑推理活动主要是归纳推理、演绎推理和类比推理等。

第3 章　科学思维促进科学探究：科学思维在科学探究教学中的应用。解读科学探究的若干要素；每个要素应利用什么样的思维工具；利用具体的探究活动案例指导教师开展探究。

由于编者水平有限，书中若有疏漏之处，敬请广大读者批评、指正。

本书编委会2020 年12 月本书勘误及教学资源更新

本书旨在通过剖析科学史中的经典案例和中小学生科学探究案例，帮助科技教师梳理探究的 过程与方法，重塑探究过程中科学思维的表达与运用，从而能熟练运用科学思维和相关工具指导 科学探究。本书分为科学思维概述、科学思维的工具——逻辑推理、科学思维促进科学探究三章。 　　本书可作为中小学校、校外培训机构、科技馆所等科技教师和科技辅导员的培训用书，也可 作为教师提升科学素养，提高专业能力，开展教学活动的参考用书。 本书封面贴有清华大学出版社防伪标签，无标签者不得销售。

姓名：闫莹莹，单位：北京市第二中学 职务、职称：一级教师 性别：女 年龄：37 专业：计算机 学历：本科 著有《北京市少年科学院小院士课题评选教师指导手册》《走近机器人》等书

第 1 章 C H A P T E R 1

科学思

维概述

1.1 科学思维是什么 / 3

1.1.1 科学思维的概念 / 3

1.1.2 科学思维对青少年科学探究的重要意义 / 6

1.1.3 科学思维在青少年科学研究中的作用 / 7

1.2 历史中的科学探究案例 / 13

1.2.1 科学史的启示 / 14

1.2.2 科学思维方式与科学探究 / 15

1.3 青少年科学探究中的科学思维 / 19

1.3.1 青少年科学探究的特点 / 19

1.3.2 培养科学思维的探究活动过程 / 19

1.3.3 教师指导学生思维发展的有效途径 / 21

1.3.4 青少年科学探究案例——北京师范大学附属中学

王月林的探究道路 / 21

第 2 章 C H A P T E R 2

科学思维

的工具

——逻辑

推理

2.1 认识科学的工具：归纳推理 / 27

2.1.1 什么是归纳推理 / 27

2.1.2 归纳是个宝，乱用可不好 / 29

2.1.3 归纳推理，总结规律 / 31

2.1.4 我们身边还有哪些可以归纳的 / 33

2.2 认识世界的工具：演绎推理 / 34

2.2.1 从一般到特殊的演绎推理 / 34

2.2.2 如何进行正确的演绎推理 / 36

2.2.3 通过演绎推理探索世界 / 38

2.2.4 演绎推理在教学中的尝试 / 40

2.3 认识创造的工具：类比推理 / 40

2.3.1 从特殊到特殊的类比推理 / 40

2.3.2 掌握类比推理的双刃剑 / 43

2.3.3 启发灵感的类比推理 / 44

2.3.4 类比推理在教学中的尝试 / 45

第 3 章 C H A P T E R 3

科学思维

促进科学

探究

3.1 有趣的发散思维和提出问题 / 49

3.1.1 发现很有趣 / 49

3.1.2 思维导图怎么用 / 52

3.1.3 利用思维导图提出问题 / 53

3.2 比较迁移和作出假设 / 55

3.2.1 关于假设 / 55

3.2.2 师法自然——从荷叶效应到纳米仿生学 / 56

3.2.3 “比较迁移、作出假设”活动案例分析 / 57

3.3 批判思维和制订计划 / 60

3.3.1 研究计划与批判思维的基础知识 / 60

3.3.2 巧用批判思维提出想法 / 61

3.3.3 拓展应用——批判思维在小组研究计划中的应用 / 63

3.4 利用多渠道、多种方法收集证据 / 68

3.4.1 关于证据的基本知识 / 68

3.4.2 收集证据的方法和手段 / 70

3.4.3 以《北京城区横纹金蛛支持带功能研究》为例收集资料 / 70

3.5 常用的实验数据分析与处理方法 / 78

3.5.1 运用列表法和作图法对实验数据进行处理 / 78

3.5.2 对实验数据进行分析 / 80

3.5.3 利用Excel 统计分析横纹金蛛利用白色条带捕食的

数据 / 81

3.6 以科学归纳推理得出结论 / 85

3.6.1 关于结论的基本知识 / 85

3.6.2 应用归纳推理得出结论 / 85

3.6.3 应用科学归纳推理得出“横纹金蛛网上的白色条带具有

捕食功能”的结论 / 86

3.6.4 研究结论的表述方式 / 89

3.7 归纳类比和展示交流 / 90

3.7.1 科学探究项目中展示交流的要求 / 90

3.7.2 展示交流中的思维工具 / 90

3.7.3 归纳类比在论文/ 报告撰写中的应用 / 91

3.8 反思与评价 / 94

3.8.1 从教育的角度反思 / 94

3.8.2 “六顶思考帽”的思维工具 / 95

3.8.3 “六顶思考帽”的平行思维的多维度评价 / 98

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