一、引入科学专题的意义

专题是较高的科学观点，概括事实和概念。一个科学事实只是基于可靠的观测与推论的一个陈述，例如铁原子中有几个电子、氦发现的日期、恐龙以蛋繁殖等等。一个概念经常包括几个事实，例如大陆漂移这个概念，就需要集结在构造科学中的可重复的观测结果及磁场怎样起作用等事实。专题高于事实和概念，它汇集科学的共通概念成为一门课程，以一种有利于科学内容的阐释和传授的方式，联接各门科学学科的理论结构。与学科理论不同，学科理论只包含和联接与某种具体的自然现象相关的科学数据和事实，而专题则是一种横跨学科的教学手段。

在这本大纲中，有六个专题被阐释，它们是：①能量；②进化；③变化模式；④规模和结构；⑤稳定性；⑤系统和相互作用。这些专题在科学课中一再出现，不管一个人是研究生态学、板块构造学、气象学、还是有机化学。

专题的这种安排不是唯一的，另一种安排可能起同样好的作用，例如差异与统一的专题。重要之点在于一些专题结构的引入至少将会改进目前流行于许多课程和教材中的分散的、不统一的科学事例的死记硬背的状况。

专题在科学的教学中是必需的，因为它在科学的研究中是必需的。为了使科学成为一门有哲理的学科，而不仅仅是事实的堆砌，就必须要有理论的联结和抽象。科学是由事实构成的，正像房子是由砖石构成的一样，但事实的集结不是科学，就像一堆砖石不是房子一样。事实只有与自然界的较大的理论问题（如它是怎样起作用的和它的各部分是怎样集合为整体的等）有机地结合起来才是有用处的。科学和技术的发展是如此之快，所以在学生的科学学习中引入专题就不仅仅是有用的，而是必需的。科学的每一分支已经积累了巨大数量的详尽知识，如果一个领域的基本概念能够由连接和类比转移到另一个领域，学生就会意识到在这个系统中有明确的目标和内在的逻辑性。

专题提供一个框架来指导教师研究教学手段。如果课程和指导教师在使学生运用这些专题来联接和汇集科学的概念和事实方面是成功的，那么这种良好的习惯将会贯穿于并促进其他领域和学科的研究。这样，专题的运用不仅帮助学生在对科学的理解上建立有意义的框架，而且能解决其他领域中的问题，以及解决他们作为公民、消费者、工作者在日常生活中遇到的问题。