尹金辉
摘 要：科学课程是促进学生探索自然理论与实际生活关系的重要方法及知识，其作用为促进学生素质培养。随着现代知识体系的不断发展，“科学”课程在我国教育体系中占比逐渐加重，现代互联网技术发展产生的海量数据使科学的教育方法出现了重大转变。通过探索数据搜集的方式方法，能促进科学课程的设置更加合理。
关键词：科学;数据搜集;科学探究
中图分类号：G62 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2020）30-0029-02
DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2020.30.014
“科学”主要由“科技”和“学知”组成，科学以解决理论问题和实际问题为本，通过发现或发明事物之间的联系，各种物质通过这种联系组成特定的系统来实现特定的功能。作为第一生产力的“科学”是推动时代发展、社会进步的重要因素。就教育而言，我国素来重视“科学”的教育比重，追溯我国教育中科学的发展可以发现，我国教育体系中的“科学”教育经历了“格致”“博物”“理科”“自然”“常识”“自然常识”“自然”“科学”的演变。以科学为内容，结合教育形式，改变人类认知，从而促进社会生产方式、生活方式、思维方式的变革，已成为“科学课程”的根本目的。
一、科学课型的界定
（一）科学课程界定
在我国教育体系中，“科学”课程主要集中于中小学阶段，主要将这一个课程定义为“以培养学生科学素质为宗旨的义务教育阶段的核心课程”。科学素质一般包括对自然现象的好奇心和求知欲，运用基本的科学知识和技能认识自己和周围世界的能力，具备进行科学探究必需的科学思维和方法，与自然界和谐相处的生活态度等。与中小学生的其他课程相比，“科学”课程更强调科学素质教育。结合高等教育学生学识表现来看，有无接受“科学教育”且形成完整科学素质的学生，在大学期间学习能力会有明显的差异。小学“科学”课程作为我国科学教育课程设置最为集中的阶段，其界定主要体现在课程的综合性，将物质科学、生物科学、地球与环境科学等自然科学各个领域基础知识技能综合。另外，“实践”是小学阶段的另一大特点，一般通过动手或者科普等形式实现教育教学。
（二）科学课教育的五大目标
作为素质教育的重要组成，中小学阶段“科学”教育的目标包含全面提高每一位学生的科学素质，是科学课程的核心理念，即：全民科学素质培养、多维科学学习方法、塑造生活科学逻辑、促进学生科学探究的意识及目标、开放的科学教育。
1.全民科学素质培养。科学课程的目标是促进民众实现义务教育阶段的培养目标，体现基础性、普及性和发展性。因此，在广泛地促进下，科学课程必须要做到面向全体学生，不断迎合学生个性发展的需要，促使学生个体都能获得良好的科学教育。无论学生自身是否存在地区、民族、经济条件、文化背景等方面的差异，还是性别、天资等个体区别，科学课程必须秉承公平、公正的原则，为每一位学生提供学习机会，激发学生的科学潜能。
2.多维科学学习方法。科学课程由“科技”与“学识”组成，强调的不仅是学生获得前沿基础科学概念的方法途径，以及科学概念认知的方法体系，更应该聚焦学生在获取科学知识及前沿技术后两者的内在关系，促进学生探究科技与学识的技能方法。此后，則应促进学生在知识学习过程中思维理解及知识表述能力的建设，最终促进学生长于思考的学习方式，勇于开拓的学习精神，实事求是的科学态度。而由此形成的科学知识学习方式、科学关系探索、科学思想树立、科学态度端正四个层面的学习体系。
3.塑造生活科学逻辑。“科学”源于生活，是根据生活中的自然规律总结形成的，科学课程必须联系实际，其课程起点应为从学生对实际生活的认知，通过生活中自然规律的特点联系生活经验，使得学生对知识层面与实践层面产生共鸣，引发学生通过科学学习透析生活情境的重要认识，最终达到从了解科学，到以科学视角解决日常生活中的问题，逐步促进科学与生活的相互促进，然后逐渐升华，以开拓精神探索创造科学良性循环的学习模式。既可以使学生提升对科学学习的兴趣及乐趣，又可以培养学生对科学的探索开拓精神，更可以达到学生对科学知识与生活实践的融会贯通。
4.促进学生科学探究的意识及目标。探究精神是任何学科及学习必须具备的态度与方式，特别是科学学科，探究精神几乎是科学发展演变的本质特征，是推动科学发展的重要动力。在学生科学课堂中，由科学学习引发的“探索”精神是学生素质教育的首要任务，学校是学生学习科学的启蒙与引导方。促进学生在学习过程中养成“探究”精神，帮助学生通过探索验证自身经历的科学过程，将对学生好奇心的保护以及学习热忱的激发具有极大的促进性。另一方面，科学探究虽然是学生科学知识学习的重要方式，但这并非唯一途径，所以科学教育的又一大意义是培养学生科学学习的理论方法，遵从学生的学习兴趣，引导学生创新学习途径，丰富学习方法。
5.开放的科学教育。我国科学课程设置与数学、语文、英语等应试课程不同，重点在于素质教育，因此在教育内容、学科作业与练习、学习方式组织、学习成效评价等方面必须转变思路，要结合科学课程中开放性的特点，在不同程度上符合地区、学生生活经验背景，学生知识需要等构建区别化教育。以引导为主，聚焦学生活动关系密切的学校、家庭、社会、大自然、网络和各种媒体中的多种资源，不断加强科学与其他学科之间的融合性知识体系。
二、数据搜集
大数据时代，海量数据重塑了当下科学发展基础，使人们能够通过信息、技术等方式重新验证科学发展的正确性，同时基于数据分析，在原有科学基础上衍生新科学理论，从广义的角度说，这是科学新的发展途径，也是科学探索的新方式。
（一）数据定义及对科学探索的意义
近年来，随着科技的发展，通过自然衍生的规律已可以通过数据进行表达及记录，数据本身在自然地叠加下又形成新的知识，充斥着现代科学。在科学的发展中，数据被赋予事实或观察结果，是对客观事物的逻辑归纳，是用于表示客观事物的未经加工的原始素材。
（二）数据采集方法
鉴于数据对科学的重要作用，以数据为支撑促进的科学教育发展逐渐成为国家“科学”教育的重要方式方法，因此衍生了在教育体系中“科学”领域数据采集问题。目前，数据采集主要有三种方式：传感器数据采集方法、系统日志采集方法、Web 爬虫采集方法。
1.传感器数据采集方法。主要通过外接感应装置实现数据搜集工作，传感器以红外为主，通过对日常生活中的现象进行敏锐传感测试，获取物理、数学等规律，采集完毕后将这些数值转变为一些电脑能够准确识别的信号，然后上传到数字终端进行归纳，完成数据的工作，最终用于探索印證科学。
2.系统日志采集方法。系统日志数据的来源主要由计算机内部数据计算而来，就一般情况而言，系统日志数据源的生产与自然科学并不具备必然的联系，但是随着计算机发展加速，以及网络信息数据的丰富，有自然数据与计算机技术迭代产生的新数据已成为科学探索的重要途径。因此，系统日志数据对促进科学发现变得更有意义，此类数据趋近于计算科学，所以更为准确，且逻辑性更强。系统日志采集方法主要通过计算机产生的系统日志文件数据衍生，例如数据源间各项计算操作过程形成的实施结果记录，web网络服务数据等。
3.Web 爬虫数据采集方法。网络作为现代科学发展的重要产物，具有广泛性和科学性，打破了传统知识获取的途径，解决因地域形成的科学隔阂。“爬虫”是用于知识记录的一种广泛工具，其作用机理是通过搜索引擎下载并存储网页的机理，实现数据储备，并以结构化的方式存储，支持图片、音频、视频等文件或附件的采集。
三、基于数据收集的科学探究课型
鉴于现代科学发展趋势及现代科学探索工具，以数据搜集为途径的科学教育逐渐成为新时期“科学”教育的基础及路径。如何根据我国对科学领域的界定及内容标准，利用数据搜集方式形成科学课型，是当前教育领域的重大课题。
（一）确立科学教育服务主体
结合我国对科学学科的内容界定，首先要明确科学在教育中服务学生知识增长、素质培养的重要作用，也正是基于以上目的，我们对科学教育有了明确的范围界定，在数据搜集应用于科学课型的搜集过程中，必须牢牢把握以学生学习为主的科学范围。
（二）以服务主体为目标构建科学教育知识体系
科学教育涉及广泛，自然、数学、化学、物理都是广义科学涵盖内容，若只以科学的大范畴作为探索对象，很难做到全面细致。但是对科学教育服务对象进行有效的界定后，基本可以明确教育内容要以生活中自然科学及实践为主的知识范畴。
（三）以体系选择数据搜集方式及工具
在确立知识范畴后，结合当前数据采集的主要形式，进行科学知识填充教育。科学教育的目标以知识授予及培养探索精神为主，需要严格把握积极探索。互联网络的高速发展使我国各个年龄段的学生都能独自运用，在数据采集中具有很强的可实践性。传统的科学教育主要通过言传身教的形式，虽然强调了知识教授，但也会打击学生的探索精神，因此选取数据传感搜集的方式用于课程设计，有助于学生亲身感受科学的存在，对学生探索兴趣的提高有极大的裨益。探索除了对兴趣的培养以外，更为强调新知识的生成。在传统的科学发展历史中，人们普遍对科学一词的认识是需要具备高深的理论基础以及先进的实验工具。随着信息技术的发展，通过计算就可以验算浅显的科学知识，同时在知识的叠加后形成新知识体系。因此，在新科学教育过程中，通过系统日志数据采集可有助于实现简单的科学知识验证，适合学生层面的科学学习。
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