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1、自然科學組課程簡介自然科學組課程簡介科學的人文內涵科學的世界觀科學的本質與共通內涵參考資料與延伸閱讀Dr. Beckman自然科學組課程簡介教學目標：藉由對生命、大自然及人類科學文明的探索，培養 學生的基本科學素養、生命關懷與獨立思考能力。以跨領域的人與自然作為核心課程以多元化、生活化、精緻化為原則，規劃一系列探 討科學與文明、生命科學與生態環保 等領域相關議題的輔助課程。類別領域課程名稱核心課程跨領域人與自然輔助課程科學與文明科學史上的革命思潮、認識科學、 天文與人生、微觀新世界生命科學生命與環境科學、生物生存之道、 基因世界、人體的奧秘與醫療保健生態環保福爾摩沙之美、自然生態保育、 全球變
2、遷與人類的未來Dr. Beckman3科學美學科學哲學科學史科學的人文內涵若將人文視為人類的文化，那麼所有的 知識領域，包括科學，都是人文的一部分。根據龍應台（1999）對人文所作的定義：。科學揭露大自然的奧妙與和諧之美（科學美學）。它可以指點眾人迷津（科學哲學）4科學本身發展的歷程即為一部歷史（科學史）Dr. Beckman7自然科學組主要課程的人文內涵可I示如下：福爾摩莎之美台灣自然景觀欣賞自然生態保育 人體奧秘與醫療保健 生物生存之道 人與自然 全球變遷與人類的未來 生命與環境科學 基因世界 微觀新世界 天文與人生 科學史上的革命思潮科學的世界觀與基本假設科學的世界觀(The scien
3、tific world view)The world is understandable & the universe is a vast single system in which the basic rules are everywhere the same.科學的基本假設G世界的奧秘是人類可以理解的，而非人類無法瞭解的O宇宙各處所有的事物皆遵循同一套規則運作科學的核心問題宇宙的真相是什麼？世界萬物運作的基本規律為何？（i.e.,世界到底是如何運作的?）Dr. Beckman#科學的本質科學乃是人類為了回答前述問題，用想像力合作編寫出兼具下列四項特色的虛擬實境故事(1) 創造性-
4、科學知識是人用想像力創造出來的，而不是被發現的。(2) 可驗性-科學知識必須能用可靠的實驗觀測結果來作檢驗。(3) 發展性-科學知識可能隨新証據的出現而需作改變(4) 局限性-科學知識僅能解釋其適用範圍內的事物。Dr. Beckman9科學的可驗性本質科學知識是人用想像力創造出來的，而不是被發現的。Science is a blend of logic and imagination.Inventing hypotheses or theories to imagine how the world works and figuring out how they can be put to th
5、e test of reality is as creative as writing poetry or composing music.範例：牛頓用想像力與邏輯推理創造出萬有引力定律。科學知識必須能用可靠的實驗觀測結果來作檢驗。Science demands evidenceThe essence of science is validation by experimentation.No amount of experimentation can ever prove me right; a single experiment can prove me wrong.Albert Eins
6、teinDr. Beckman11科學的局限性本質科學知識可能隨新証據的出現而需作改變Scientific knowledge is never "proven" in an absolute and final sense It changes over timeScientific knowledge is tentative and should never be equated with truth. It has only temporary status.科學知識具有發展性與時效性 範例：托勒密地心日動說vs哥白尼日心地動說 科學知識僅能解釋其適用範圍內的事物。
7、G牛頓力學僅適用於速度遠小於光速的巨觀世界科學並非萬能。O Science cannot provide answers to all questions。範例：海森堡測不準原理(AxAp > h/4?r)Dr. Beckman13科學的共通內涵Systems -系統Constancy -守恒定律Patterns of Change -演變規律Models -理論與模型Dr. Beckman#科學四大共通內涵Systems選定研究對象與範圍/排除不相干者Constancy & Patterns of Change設法亂中求序/尋找守恒及變化的規律Models建構模型與理論來解釋已
8、知並預測未知Systems 一系統 System a collection of interrelated things that constitute a unified whole A system defines the scope of scientific inquiry and focuses our attention on what is relevant.系統(system)=由許多相關聯的要素構成的整體。清楚劃定研究的對象與範圍。G排除不相干的事物，將問題簡化。範例：鐘錶，太陽系。Constancy -守恒定律 Constancy aspects of systems th
9、at do not change. Constancy (of some aspects of the system) signifies that it obeys certain conservation laws.守恒定律(constancy)=規範系統如何不隨時間而變 清楚展現系統整體的穩定與守恒。以不變應萬變，將問題簡化。*範例：(1)能量守恒定律(2)動量守恒定律Patterns of Change -演變規律 演變規律(pattems of change)二描述系統如何與時俱變 0展現系統局部變動的規律。O亂中求序/將問題簡化。1律動(steady changes)遵循固定的規律
10、而變動，如自由落體運動(斜面)2.循環(cycles)-進行周而復始的循環性轉變，如單擺運動與季節變化3.演化(evolution)事物從過去演變成今日的狀態之過程，如生物演化Models -理論與模型 Models a simplified imitation of the system of phenomena, showing how things might work 理論與模型(models)=解釋預測系統的運作方式與原理 用來模擬系統如何運作(how it works).。藉類比(analogy)解釋其運作方式與原理(mechanism) 。進而瞭解大自然為何如此(why it o
11、beys such laws?) Both physical models (實體模型)and conceptual models (理論模型)share some common attributes with reality, but only some Therefore, they cannot tell us the whole story參考資料與延伸閱讀 Rutherford, F J，& Ahlgren, A. (1990). Science for allAmericans. New York: Oxford University Press Bronowski, J. (1978). The common sense of science.Cambridge, MA: Harvard University Press.費曼(民91，吳程遠譯)。這個不科學的年代。台北： 天下文化。(ISBN : 986-417-056-2)Dr. Beckman21