基于數(shù)據(jù)收集的科學(xué)探究課型探討

尹金輝

摘 要：科學(xué)課程是促進(jìn)學(xué)生探索自然理論與實(shí)際生活關(guān)系的重要方法及知識(shí)，其作用為促進(jìn)學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)。隨著現(xiàn)代知識(shí)體系的不斷發(fā)展，“科學(xué)”課程在我國(guó)教育體系中占比逐漸加重，現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)使科學(xué)的教育方法出現(xiàn)了重大轉(zhuǎn)變。通過(guò)探索數(shù)據(jù)搜集的方式方法，能促進(jìn)科學(xué)課程的設(shè)置更加合理。

關(guān)鍵詞：科學(xué);數(shù)據(jù)搜集;科學(xué)探究

中圖分類(lèi)號(hào)：G62? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1673-9132（2020）30-0029-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2020.30.014

“科學(xué)”主要由“科技”和“學(xué)知”組成，科學(xué)以解決理論問(wèn)題和實(shí)際問(wèn)題為本，通過(guò)發(fā)現(xiàn)或發(fā)明事物之間的聯(lián)系，各種物質(zhì)通過(guò)這種聯(lián)系組成特定的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的功能。作為第一生產(chǎn)力的“科學(xué)”是推動(dòng)時(shí)代發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步的重要因素。就教育而言，我國(guó)素來(lái)重視“科學(xué)”的教育比重，追溯我國(guó)教育中科學(xué)的發(fā)展可以發(fā)現(xiàn)，我國(guó)教育體系中的“科學(xué)”教育經(jīng)歷了“格致”“博物”“理科”“自然”“常識(shí)”“自然常識(shí)”“自然”“科學(xué)”的演變。以科學(xué)為內(nèi)容，結(jié)合教育形式，改變?nèi)祟?lèi)認(rèn)知，從而促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)方式、生活方式、思維方式的變革，已成為“科學(xué)課程”的根本目的。

一、科學(xué)課型的界定

（一）科學(xué)課程界定

在我國(guó)教育體系中，“科學(xué)”課程主要集中于中小學(xué)階段，主要將這一個(gè)課程定義為“以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)為宗旨的義務(wù)教育階段的核心課程”?？茖W(xué)素質(zhì)一般包括對(duì)自然現(xiàn)象的好奇心和求知欲，運(yùn)用基本的科學(xué)知識(shí)和技能認(rèn)識(shí)自己和周?chē)澜绲哪芰?，具備進(jìn)行科學(xué)探究必需的科學(xué)思維和方法，與自然界和諧相處的生活態(tài)度等。與中小學(xué)生的其他課程相比，“科學(xué)”課程更強(qiáng)調(diào)科學(xué)素質(zhì)教育。結(jié)合高等教育學(xué)生學(xué)識(shí)表現(xiàn)來(lái)看，有無(wú)接受“科學(xué)教育”且形成完整科學(xué)素質(zhì)的學(xué)生，在大學(xué)期間學(xué)習(xí)能力會(huì)有明顯的差異。小學(xué)“科學(xué)”課程作為我國(guó)科學(xué)教育課程設(shè)置最為集中的階段，其界定主要體現(xiàn)在課程的綜合性，將物質(zhì)科學(xué)、生物科學(xué)、地球與環(huán)境科學(xué)等自然科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域基礎(chǔ)知識(shí)技能綜合。另外，“實(shí)踐”是小學(xué)階段的另一大特點(diǎn)，一般通過(guò)動(dòng)手或者科普等形式實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)。

（二）科學(xué)課教育的五大目標(biāo)

作為素質(zhì)教育的重要組成，中小學(xué)階段“科學(xué)”教育的目標(biāo)包含全面提高每一位學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，是科學(xué)課程的核心理念，即：全民科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)、多維科學(xué)學(xué)習(xí)方法、塑造生活科學(xué)邏輯、促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究的意識(shí)及目標(biāo)、開(kāi)放的科學(xué)教育。

1.全民科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)?？茖W(xué)課程的目標(biāo)是促進(jìn)民眾實(shí)現(xiàn)義務(wù)教育階段的培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)基礎(chǔ)性、普及性和發(fā)展性。因此，在廣泛地促進(jìn)下，科學(xué)課程必須要做到面向全體學(xué)生，不斷迎合學(xué)生個(gè)性發(fā)展的需要，促使學(xué)生個(gè)體都能獲得良好的科學(xué)教育。無(wú)論學(xué)生自身是否存在地區(qū)、民族、經(jīng)濟(jì)條件、文化背景等方面的差異，還是性別、天資等個(gè)體區(qū)別，科學(xué)課程必須秉承公平、公正的原則，為每一位學(xué)生提供學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)潛能。

2.多維科學(xué)學(xué)習(xí)方法。科學(xué)課程由“科技”與“學(xué)識(shí)”組成，強(qiáng)調(diào)的不僅是學(xué)生獲得前沿基礎(chǔ)科學(xué)概念的方法途徑，以及科學(xué)概念認(rèn)知的方法體系，更應(yīng)該聚焦學(xué)生在獲取科學(xué)知識(shí)及前沿技術(shù)后兩者的內(nèi)在關(guān)系，促進(jìn)學(xué)生探究科技與學(xué)識(shí)的技能方法。此后，則應(yīng)促進(jìn)學(xué)生在知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中思維理解及知識(shí)表述能力的建設(shè)，最終促進(jìn)學(xué)生長(zhǎng)于思考的學(xué)習(xí)方式，勇于開(kāi)拓的學(xué)習(xí)精神，實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。而由此形成的科學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)方式、科學(xué)關(guān)系探索、科學(xué)思想樹(shù)立、科學(xué)態(tài)度端正四個(gè)層面的學(xué)習(xí)體系。

3.塑造生活科學(xué)邏輯?！翱茖W(xué)”源于生活，是根據(jù)生活中的自然規(guī)律總結(jié)形成的，科學(xué)課程必須聯(lián)系實(shí)際，其課程起點(diǎn)應(yīng)為從學(xué)生對(duì)實(shí)際生活的認(rèn)知，通過(guò)生活中自然規(guī)律的特點(diǎn)聯(lián)系生活經(jīng)驗(yàn)，使得學(xué)生對(duì)知識(shí)層面與實(shí)踐層面產(chǎn)生共鳴，引發(fā)學(xué)生通過(guò)科學(xué)學(xué)習(xí)透析生活情境的重要認(rèn)識(shí)，最終達(dá)到從了解科學(xué)，到以科學(xué)視角解決日常生活中的問(wèn)題，逐步促進(jìn)科學(xué)與生活的相互促進(jìn)，然后逐漸升華，以開(kāi)拓精神探索創(chuàng)造科學(xué)良性循環(huán)的學(xué)習(xí)模式。既可以使學(xué)生提升對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)的興趣及樂(lè)趣，又可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的探索開(kāi)拓精神，更可以達(dá)到學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)與生活實(shí)踐的融會(huì)貫通。

4.促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究的意識(shí)及目標(biāo)。探究精神是任何學(xué)科及學(xué)習(xí)必須具備的態(tài)度與方式，特別是科學(xué)學(xué)科，探究精神幾乎是科學(xué)發(fā)展演變的本質(zhì)特征，是推動(dòng)科學(xué)發(fā)展的重要?jiǎng)恿ΑＴ趯W(xué)生科學(xué)課堂中，由科學(xué)學(xué)習(xí)引發(fā)的“探索”精神是學(xué)生素質(zhì)教育的首要任務(wù)，學(xué)校是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的啟蒙與引導(dǎo)方。促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中養(yǎng)成“探究”精神，幫助學(xué)生通過(guò)探索驗(yàn)證自身經(jīng)歷的科學(xué)過(guò)程，將對(duì)學(xué)生好奇心的保護(hù)以及學(xué)習(xí)熱忱的激發(fā)具有極大的促進(jìn)性。另一方面，科學(xué)探究雖然是學(xué)生科學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)的重要方式，但這并非唯一途徑，所以科學(xué)教育的又一大意義是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的理論方法，遵從學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)途徑，豐富學(xué)習(xí)方法。

5.開(kāi)放的科學(xué)教育。我國(guó)科學(xué)課程設(shè)置與數(shù)學(xué)、語(yǔ)文、英語(yǔ)等應(yīng)試課程不同，重點(diǎn)在于素質(zhì)教育，因此在教育內(nèi)容、學(xué)科作業(yè)與練習(xí)、學(xué)習(xí)方式組織、學(xué)習(xí)成效評(píng)價(jià)等方面必須轉(zhuǎn)變思路，要結(jié)合科學(xué)課程中開(kāi)放性的特點(diǎn)，在不同程度上符合地區(qū)、學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)背景，學(xué)生知識(shí)需要等構(gòu)建區(qū)別化教育。以引導(dǎo)為主，聚焦學(xué)生活動(dòng)關(guān)系密切的學(xué)校、家庭、社會(huì)、大自然、網(wǎng)絡(luò)和各種媒體中的多種資源，不斷加強(qiáng)科學(xué)與其他學(xué)科之間的融合性知識(shí)體系。

二、數(shù)據(jù)搜集

大數(shù)據(jù)時(shí)代，海量數(shù)據(jù)重塑了當(dāng)下科學(xué)發(fā)展基礎(chǔ)，使人們能夠通過(guò)信息、技術(shù)等方式重新驗(yàn)證科學(xué)發(fā)展的正確性，同時(shí)基于數(shù)據(jù)分析，在原有科學(xué)基礎(chǔ)上衍生新科學(xué)理論，從廣義的角度說(shuō)，這是科學(xué)新的發(fā)展途徑，也是科學(xué)探索的新方式。

（一）數(shù)據(jù)定義及對(duì)科學(xué)探索的意義

近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展，通過(guò)自然衍生的規(guī)律已可以通過(guò)數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)及記錄，數(shù)據(jù)本身在自然地疊加下又形成新的知識(shí)，充斥著現(xiàn)代科學(xué)。在科學(xué)的發(fā)展中，數(shù)據(jù)被賦予事實(shí)或觀察結(jié)果，是對(duì)客觀事物的邏輯歸納，是用于表示客觀事物的未經(jīng)加工的原始素材。

（二）數(shù)據(jù)采集方法

鑒于數(shù)據(jù)對(duì)科學(xué)的重要作用，以數(shù)據(jù)為支撐促進(jìn)的科學(xué)教育發(fā)展逐漸成為國(guó)家“科學(xué)”教育的重要方式方法，因此衍生了在教育體系中“科學(xué)”領(lǐng)域數(shù)據(jù)采集問(wèn)題。目前，數(shù)據(jù)采集主要有三種方式：傳感器數(shù)據(jù)采集方法、系統(tǒng)日志采集方法、Web 爬蟲(chóng)采集方法。

1.傳感器數(shù)據(jù)采集方法。主要通過(guò)外接感應(yīng)裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)搜集工作，傳感器以紅外為主，通過(guò)對(duì)日常生活中的現(xiàn)象進(jìn)行敏銳傳感測(cè)試，獲取物理、數(shù)學(xué)等規(guī)律，采集完畢后將這些數(shù)值轉(zhuǎn)變?yōu)橐恍╇娔X能夠準(zhǔn)確識(shí)別的信號(hào)，然后上傳到數(shù)字終端進(jìn)行歸納，完成數(shù)據(jù)的工作，最終用于探索印證科學(xué)。

2.系統(tǒng)日志采集方法。系統(tǒng)日志數(shù)據(jù)的來(lái)源主要由計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)計(jì)算而來(lái)，就一般情況而言，系統(tǒng)日志數(shù)據(jù)源的生產(chǎn)與自然科學(xué)并不具備必然的聯(lián)系，但是隨著計(jì)算機(jī)發(fā)展加速，以及網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)的豐富，有自然數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)迭代產(chǎn)生的新數(shù)據(jù)已成為科學(xué)探索的重要途徑。因此，系統(tǒng)日志數(shù)據(jù)對(duì)促進(jìn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)變得更有意義，此類(lèi)數(shù)據(jù)趨近于計(jì)算科學(xué)，所以更為準(zhǔn)確，且邏輯性更強(qiáng)。系統(tǒng)日志采集方法主要通過(guò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的系統(tǒng)日志文件數(shù)據(jù)衍生，例如數(shù)據(jù)源間各項(xiàng)計(jì)算操作過(guò)程形成的實(shí)施結(jié)果記錄，web網(wǎng)絡(luò)服務(wù)數(shù)據(jù)等。

3.Web 爬蟲(chóng)數(shù)據(jù)采集方法。網(wǎng)絡(luò)作為現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的重要產(chǎn)物，具有廣泛性和科學(xué)性，打破了傳統(tǒng)知識(shí)獲取的途徑，解決因地域形成的科學(xué)隔閡。“爬蟲(chóng)”是用于知識(shí)記錄的一種廣泛工具，其作用機(jī)理是通過(guò)搜索引擎下載并存儲(chǔ)網(wǎng)頁(yè)的機(jī)理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)儲(chǔ)備，并以結(jié)構(gòu)化的方式存儲(chǔ)，支持圖片、音頻、視頻等文件或附件的采集。

三、基于數(shù)據(jù)收集的科學(xué)探究課型

鑒于現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展趨勢(shì)及現(xiàn)代科學(xué)探索工具，以數(shù)據(jù)搜集為途徑的科學(xué)教育逐漸成為新時(shí)期“科學(xué)”教育的基礎(chǔ)及路徑。如何根據(jù)我國(guó)對(duì)科學(xué)領(lǐng)域的界定及內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，利用數(shù)據(jù)搜集方式形成科學(xué)課型，是當(dāng)前教育領(lǐng)域的重大課題。

（一）確立科學(xué)教育服務(wù)主體

結(jié)合我國(guó)對(duì)科學(xué)學(xué)科的內(nèi)容界定，首先要明確科學(xué)在教育中服務(wù)學(xué)生知識(shí)增長(zhǎng)、素質(zhì)培養(yǎng)的重要作用，也正是基于以上目的，我們對(duì)科學(xué)教育有了明確的范圍界定，在數(shù)據(jù)搜集應(yīng)用于科學(xué)課型的搜集過(guò)程中，必須牢牢把握以學(xué)生學(xué)習(xí)為主的科學(xué)范圍。

（二）以服務(wù)主體為目標(biāo)構(gòu)建科學(xué)教育知識(shí)體系

科學(xué)教育涉及廣泛，自然、數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理都是廣義科學(xué)涵蓋內(nèi)容，若只以科學(xué)的大范疇作為探索對(duì)象，很難做到全面細(xì)致。但是對(duì)科學(xué)教育服務(wù)對(duì)象進(jìn)行有效的界定后，基本可以明確教育內(nèi)容要以生活中自然科學(xué)及實(shí)踐為主的知識(shí)范疇。

（三）以體系選擇數(shù)據(jù)搜集方式及工具

在確立知識(shí)范疇后，結(jié)合當(dāng)前數(shù)據(jù)采集的主要形式，進(jìn)行科學(xué)知識(shí)填充教育。科學(xué)教育的目標(biāo)以知識(shí)授予及培養(yǎng)探索精神為主，需要嚴(yán)格把握積極探索?；ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展使我國(guó)各個(gè)年齡段的學(xué)生都能獨(dú)自運(yùn)用，在數(shù)據(jù)采集中具有很強(qiáng)的可實(shí)踐性。傳統(tǒng)的科學(xué)教育主要通過(guò)言傳身教的形式，雖然強(qiáng)調(diào)了知識(shí)教授，但也會(huì)打擊學(xué)生的探索精神，因此選取數(shù)據(jù)傳感搜集的方式用于課程設(shè)計(jì)，有助于學(xué)生親身感受科學(xué)的存在，對(duì)學(xué)生探索興趣的提高有極大的裨益。探索除了對(duì)興趣的培養(yǎng)以外，更為強(qiáng)調(diào)新知識(shí)的生成。在傳統(tǒng)的科學(xué)發(fā)展歷史中，人們普遍對(duì)科學(xué)一詞的認(rèn)識(shí)是需要具備高深的理論基礎(chǔ)以及先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)工具。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)計(jì)算就可以驗(yàn)算淺顯的科學(xué)知識(shí)，同時(shí)在知識(shí)的疊加后形成新知識(shí)體系。因此，在新科學(xué)教育過(guò)程中，通過(guò)系統(tǒng)日志數(shù)據(jù)采集可有助于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的科學(xué)知識(shí)驗(yàn)證，適合學(xué)生層面的科學(xué)學(xué)習(xí)。

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