数字时代的科学教育

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出版者:
作者:吴向东
出品人:
页数:213
译者:
出版时间:2012-8
价格:38.00元
装帧:
isbn号码:9787562337386
丛书系列:
图书标签:
  • 教育
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具体描述

本书主要表达作者对数字时代所要面对的一些科学教育核心问题的思考,以及他与团队老师们探索出来的数字化探究的鸢尾花(IRIS)模式的建构。具体内容包括:科学教育的灵魂:探求事实,数字时代的科学教育理论构建、鸢尾花(IRIS)数字化探究学习模式、鸢尾花(IRIS)科学课程设计案

《科学的奇迹:从古至今的探索之旅》 本书并非探讨数字时代科学教育的方方面面,而是将目光投向科学本身,追溯人类认识宇宙、理解自然那波澜壮阔、跌宕起伏的千年探索历程。我们将穿越时空,与那些伟大的思想家、勇敢的观察者、严谨的实验者一同踏上求知之路,感受科学精神的火花如何点燃文明的曙光,又如何照亮前行的道路。 第一章:萌芽与仰望——史前与古代的智慧火花 在文字尚未普及时,人类就已经开始观察星辰的运行,记录季节的更替,尝试利用自然的规律来生存和发展。从早期文明的日晷、历法,到古希腊哲学家的对宇宙本质的思辨,科学的种子早已在人类好奇心的土壤中悄然萌发。本章将带领读者回到那些令人神往的时代,探寻那些朴素却充满智慧的观察和思考。我们会看到巴比伦人如何通过长期的天文观测积累数据,为日后天文学的发展奠定基础;苏美尔人如何在数学和工程领域取得突破,建造宏伟的建筑;古埃及人在医学和解剖学上的早期实践,为认识人体开启了窗口。 特别地,我们将聚焦古希腊,这个人类思想史上璀璨的文明。从泰勒斯对水的猜想,到毕达哥拉斯对数与和谐的追求,再到亚里士多德对自然世界的系统性观察和分类,这些思想家们试图用理性和逻辑来解释世界,而非诉诸神话和迷信。他们的理论虽然在今天看来可能不尽完善,但其求真务实的科学精神,对后世产生了深远的影响。我们会详细介绍柏拉图学院和亚里士多德的“逍遥学派”,以及他们各自在哲学和科学上的贡献。从欧几里得的《几何原本》中,我们能看到逻辑推理的强大力量,它不仅是几何学的基础,也成为了科学研究的典范。阿基米德的浮力原理、杠杆原理,更是将理论研究与实际应用巧妙地结合起来,展现了早期科学解决实际问题的能力。 第二章:孕育与复苏——中世纪的沉寂与伊斯兰世界的辉煌 当欧洲进入“黑暗时代”时,科学的火种并未完全熄灭。在中世纪的伊斯兰世界,阿拉伯学者们在继承希腊、印度、波斯等文明的科学成果的基础上,取得了令人瞩目的成就。本章将揭示这个时期科学发展的另一面,展示不同文化如何交融,共同孕育着科学的未来。我们会深入探讨伊斯兰黄金时代在天文学、数学、医学、化学等领域的贡献。从阿尔·花剌子米对代数的发展,到伊本·海什木在光学上的开创性研究,再到伊本·西那(阿维森纳)的医学巨著《医典》,这些成就不仅填补了欧洲科学的空白,也为后来的文艺复兴奠定了基础。我们会回顾他们如何保存并翻译古希腊文献,如何建立大型图书馆和天文台,以及他们在实验方法上的初步探索。 第三章:巨变与革新——文艺复兴与科学革命的曙光 文艺复兴不仅是艺术的春天,更是科学思想复苏的号角。哥白尼的“日心说”颠覆了延续千年的地心说宇宙观,挑战了教会的权威,开启了我们对宇宙全新的认知。伽利略通过望远镜的观察,为日心说提供了强有力的证据,并奠定了实验科学的基础。开普勒在行星运动定律上的发现,为牛顿的万有引力定律铺平了道路。本章将描绘这场波澜壮阔的科学革命,介绍那些敢于挑战传统、勇于探索未知的伟大科学家们。我们会详细阐述哥白尼的《天体运行论》如何引发思想界的巨大震动,其革命性意义体现在哪里。然后,我们将深入探究伽利略的望远镜观测,如月球表面的环形山、木星的卫星等,这些发现如何直接动摇了亚里士多德物理学和托勒密的宇宙模型。同时,也会讲述伽利略在惯性定律和自由落体实验上的贡献,以及他如何强调数学在描述自然现象中的重要性。 接着,本章将聚焦约翰内斯·开普勒,介绍他如何从 Tycho Brahe 的大量观测数据中,推导出描述行星运动的三大定律,揭示了行星轨道的椭圆形状,以及行星速度与距离的关系。最后,我们将引出艾萨克·牛顿,这位科学巨匠。详细阐述他的《自然哲学的数学原理》,如何将哥白尼、开普勒、伽利略等人的成就融为一体,提出了普适的万有引力定律和三大运动定律,从而构建了一个宏伟的、统一的力学体系。我们将解释牛顿力学如何解释天体运行和地面物体的运动,并成为经典物理学的基石。 第四章:秩序与系统——启蒙时代与科学的繁荣 在科学革命的基础上,启蒙时代迎来了科学的全面繁荣。物理学、化学、生物学、地质学等学科都取得了长足的发展,形成了各自的理论体系。本章将展示科学如何渗透到社会生活的方方面面,并成为推动社会进步的重要力量。我们会介绍拉瓦锡在化学领域的贡献,他如何通过精确的实验推翻燃素说,确立了质量守恒定律和氧化理论,被誉为“近代化学之父”。卡尔·林奈如何建立动植物的二名法命名系统,为生物学分类奠定了基础。詹姆斯·哈顿和查尔斯·莱尔如何通过地质学研究,提出了“均变论”,为达尔文的进化论提供了重要的地质学背景。 同时,本章还将探讨启蒙思想家们如何将科学精神融入哲学和社会理论,如伏尔泰、卢梭、狄德罗等,他们如何倡导理性、怀疑和实证精神,对社会变革产生了深远影响。我们会展示科学知识的普及,如百科全书的编纂,以及科学社团的兴起,如皇家学会,它们在促进科学交流和研究中扮演的角色。 第五章:突破与前沿——近代科学的探索与展望 进入19世纪和20世纪,科学迎来了更加激动人心的突破。从电磁学的统一,到相对论和量子力学的诞生,再到基因的发现和宇宙的深邃探索,人类对世界的认知不断被刷新。本章将聚焦这些划时代的科学发现,并展望科学未来的发展方向。我们会深入解读麦克斯韦方程组如何统一了电学和磁学,预言了电磁波的存在,为无线电通信等技术奠定了理论基础。爱因斯坦的相对论,如何彻底改变了我们对时间、空间、质量和能量的理解,将物理学带入了新的纪元。量子力学的诞生,如普朗克、玻尔、海森堡、薛定谔等人的贡献,如何揭示了微观世界的奇妙规律,并催生了核能、半导体等技术。 我们将回顾DNA双螺旋结构的发现,及其对生命科学的革命性影响,揭示了生命的奥秘。同时,也会简要介绍现代宇宙学的发展,如哈勃定律、宇宙大爆炸理论等,让我们得以窥见宇宙的起源和演化。本章的结尾,将以一种开放性的姿态,引导读者思考科学的边界在哪里,未来的科学探索又将走向何方,例如人工智能、生物技术、新能源等前沿领域,以及它们可能带来的挑战与机遇。 结语:科学精神的永恒回响 纵观人类的科学探索史,我们看到的不仅仅是知识的积累和理论的进步,更是一种永不磨灭的求知欲、一种勇于怀疑的批判精神、一种严谨求实的科学态度,以及一种不断挑战自我的探索精神。这些科学精神,是人类文明最宝贵的财富,它们跨越时空,激励着一代又一代的求索者,去解开自然的奥秘,去创造更美好的未来。本书希望通过回顾科学的辉煌过去,激发读者对科学的兴趣和热爱,理解科学的价值,并从中汲取前进的力量。我们并非提供一份关于教学方法的指南,而是希望通过这段历史的叙述,让读者感受到科学本身所蕴含的无穷魅力与深刻意义。

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读后感

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对于长期关注教育公平和资源分配的人士来说,《数字时代的科学教育》提供了全新的审视角度。我最关注的是其中关于“技术鸿沟”如何反噬科学教育质量的分析。作者没有回避技术进步带来的负面效应,而是深入剖析了资源不均等在数字化转型时期如何被放大,并提出了针对性的“普惠性数字资源构建”策略。这种批判性的视角,使得全书的论述不再是单向度的乐观主义。此外,书中对教师专业发展的讨论也颇为精到。它清晰地指出了,技术只是工具,真正的变革核心在于教师能否从知识的传授者转变为学习的引导者和设计师。这本书的行文风格非常具象化,它引用了大量国际前沿研究的成果,但都经过了作者自身的消化和再创造,用通俗易懂的方式呈现出来,避免了学术论文的疏离感。读完后,你会感觉到,作者对教育未来的设计蓝图是脚踏实地的,而不是空中楼阁。

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我是一个对教学评估体系有深刻执念的同行,这本书中关于“形成性评价”在数字环境中如何实现实时、个性化反馈的章节,简直是我的“救命稻草”。作者对传统标准化测试的局限性进行了淋漓尽致的批判,并展示了一套基于学习分析(Learning Analytics)的动态评估模型。这种模型的设计理念,完全尊重了学生学习的非线性特征,这在以往的教育论著中是很少见的。更让我眼前一亮的是,书中对“数字公民素养”的融入讨论。作者认为,科学教育的终极目标不仅仅是知识的掌握,更包括在数字社会中进行负责任的探究和决策的能力。这种视野的拓宽,使得全书的格局一下子上升到了社会伦理的高度。这本书的叙事节奏紧凑,信息密度高,但语言却保持了一种冷静的思辨性,读起来仿佛置身于一场高质量的学术研讨会,每一个论点都经得起推敲,非常适合需要深度思考的读者。

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这本《数字时代的科学教育》读下来,我感觉作者在宏观把握上做得相当到位,对当前教育体系的痛点剖析得入木三分。特别是谈到如何将碎片化的信息进行有效整合,构建一个面向未来的知识体系时,作者的论述逻辑严密,充满了前瞻性。我个人对其中关于“人机协作”在基础科学教学中的应用部分印象深刻。它没有停留在空泛地喊口号,而是结合了几个具体的案例,展示了如何利用新兴技术工具,激发学生的内在学习驱动力。书中强调的“去中心化学习”理念,也让我重新思考了传统课堂的边界。总的来说,这本书为我们理解和适应这场深刻的教育变革提供了一个坚实的理论框架和许多可供借鉴的实践路径,对于一线教育工作者和政策制定者来说,都是一本不容错过的参考书。它的文字风格沉稳而有力,不卖弄术语,而是实实在在地在对话,让人读后对未来充满期待而非迷茫。

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坦率地说,这本书最吸引我的地方在于它对“科学探究精神”在数字化背景下的坚守与传承。在大量讨论屏幕时间、虚拟现实等前沿概念时,作者始终将科学的本质——好奇心、质疑精神和实证精神——置于核心地位。书中有一段关于“低保真原型设计”在科学实验教学中的应用,着实为我打开了一扇窗。它提醒我们,最前沿的技术不一定是最适合所有教学场景的,关键在于如何用技术去还原甚至超越真实世界的探究过程。这本书的语言风格极其富有活力,虽然主题严肃,但字里行间透露着对教育事业的热忱和一种乐观的驱动力。它像一面镜子,映照出当前科学教育中存在的惰性和僵化,同时也为我们如何点燃下一代科学梦想提供了清晰的路线图。它不仅仅是一本论述科学教育的书,更像是一份面向未来的行动宣言,鼓舞人心,发人深省。

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初读此书时,我本以为会是一本充斥着晦涩技术术语的读物,没想到作者的笔触异常细腻和亲切。尤其在描述传统科学教育模式下的“知识灌输”如何扼杀创造力时,那种带着痛惜和反思的语气,很容易引起我的共鸣。书中有一章专门探讨了如何在跨学科项目中培养学生的“系统思维”,这一点对我触动极大。我过去总觉得STEM教育就是把数理化拉到一起讲,但作者提出的“复杂性视角”让我意识到,真正的跨学科是思维模式的融合。而且,这本书的结构设计非常巧妙,前半部分是理论基石的夯实,后半部分则立刻转向了具体的课程设计和评价机制改革,这种理论与实践的无缝衔接,使得阅读体验非常流畅且实用性极强。我特别欣赏作者在讨论“失败教育”时所展现的勇气——敢于直面当前教育体系对错误的过度规避,并提出建设性的解决方案。这本书的语言是富有启发性的,像一位经验丰富的导师在耳边低语,引导你走向更开阔的境地。

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