美国科学促进会的2061计划开发的一系列工具,其中之一是一套两卷本的科学概念渐进式图谱——《科学素养的导航图 Atlas of Science Literacy》。导航图的章节安排与《面向全体美国人的科学 Science for All Americans》《科学素养的基准 Benchmarks for Science Literacy》保持一致,每一章包含与《科学素养的基准》相对应章节的图谱。为了帮助读者查找到某个特定的基准概念,《导航图》卷2增加了索引功能,可以迅速定位《科学素养的基准》中某个科学概念在《导航图》卷1和卷2中相对应的图谱。目前京东商城可以买到卷1的中文版。如果你想要浏览整套书的科学概念渐进式图谱(英文),还可以使用科罗拉多大学的在线工具Science Literacy Maps



The Nature of Science 科学的本质


Evidence and Reasoning in Inquiry 探究中的证据与推理

§ lines of reasoning 推理过程

§ observations and evidence 观察与证据


Scientific Investigations 科学研究

§ control and conditions 控制与条件

§ reliability of results 结果的可靠性

§ record-keeping 记录保存

§ kinds of investigations 研究的种类


Scientific Theories 科学理论

§ making sense of evidence 理解证据

§ alternative explanations 替代性解释

§ theory modification 理论修正


Avoiding Bias in Science 避免科学中的偏见

§ reliability of results 结果的可靠性

§ safeguards 保障措施

§ expectations and explanations 期望与解释


The Scientific Community 科学界

§ disciplines 学科

§ employment and funding 职业与经费

§ people 人

§ scientific communication 学术信息交流


Science and Society 科学与社会

§ ethics in research 研究伦理

§ society affects science 社会影响科学

§ science affects society 科学影响社会


Scientific World View 科学世界观

§ limits of science 科学的局限性

§ investigating a knowable world 研究一个可知的世界

§ continuity and change 延续与变化

The Nature of Mathematics 数学的本质


Mathematical Processes 数学过程

§ studying patterns 研究模式

§ representation and abstraction 表征与抽象

§ computation and operations 计算与运算


Mathematical Models 数学模型

§ representation and modeling 表征与建模

§ correspondence 对应关系

§ choices in mathematics 数学中的选择

§ interpreting results 阐释结果


Nature of Mathematics 数学的本质

§ universal language for describing things 描述事物的通用语言

§ connections to science and technology 与科学和技术的联系

§ study of patterns 对于模式的研究

The Nature of Technology 技术的本质


Design Constraints 设计约束

§ trade-offs in design 设计中的权衡

§ physical constraints 物理约束

§ social constraints 社会约束


Designed Systems 人造系统

§ feedback and control 反馈与控制

§ interacting parts 相互作用部分

§ failure 故障


Interaction of Technology and Society 技术与社会的相互作用

§ valuing technology 评价技术

§ society influences technology 社会影响技术

§ technology affects society 技术影响社会


Decisions about Using Technology 关于使用技术的决定

§ trade-offs 权衡

§ costs and benefits 成本和收益

§ risks and side-effects 风险与副作用

§ valuing technology 评价技术


Technology and Science 技术与科学

§ effect of technology on science 技术对于科学的影响

§ effect of science on technology 科学对于技术的影响

§ effect on society 对于社会的影响

The Physical Setting 物理环境


Changes in the Earth's Surface 地表变化

§ earthquakes and volcanoes 地震与火山

§ rates of change 变化速率

§ weathering and erosion 风化与侵蚀

§ rocks and sediments 岩石与沉积物


Plate Tectonics 版块构造论

§ the earth's interior 地球内部

§ evidence of plates 版块的证据

§ earthquakes and volcanoes 地震与火山


Solar System 太阳系

§ relative motion 相对运动

§ phases of the moon 月相

§ observations of the sky 观察天象

§ the planets 行星

§ telescopes 望远镜


Stars 恒星

§ the sun and stars 太阳与恒星

§ observations of the sky 观察天象

§ telescopes 望远镜


Galaxies and the Universe 星系和宇宙

§ telescopes 望远镜

§ light 光

§ galaxies 星系


Gravity 万有引力

§ relative motion 相对运动

§ observations of the sky 观察天象

§ the earth's gravity 地球引力

§ forces and motion 力与运动


Atoms and Molecules 原子与分子

§ invisibly tiny pieces 不可见的微小部分

§ basic ingredients 基本组成部分


Conservation of Matter 物质守恒

§ changes of state 物态变化

§ changing vs. constant properties 变化属性vs. 恒常属性

§ parts and wholes 部分与整体

§ keeping track 跟踪记录


States of Matter 物态

§ emergent properties 突现特征

§ heat energy 热量

§ changes of state 物态变化


Chemical Reactions 化学反应

§ basic ingredients 基本组成部分

§ changing properties 变化属性

§ reaction rates 反应速率


Laws of Motion 运动定律

§ relative motion 相对运动

§ forces and motion 力与运动


Waves 波

§ light 光

§ wave motion 波动

§ vibrations 振动


Weather and Climate 天气与气候

§ temperature and winds 温度与风

§ water cycle 水循环

§ atmosphere 大气层

§ climate change 气候变化


Use of Earth's Resources 地球资源的使用

§ use of energy resources 能源资源的使用

§ needs of organisms for Earth's resources 生物体对地球资源的需求

§ human impact on the environment 人类对于环境的影响

§ use of material resources 材料资源的使用


Energy Transformations 能源转换

§ forms of energy 能源的形式

§ conservation 保护

§ dissipation 浪费


Electricity and Magnetism 电与磁

§ effects at the atomic level 原子层面的影响

§ electric charge 电荷

§ electric currents 电流

§ electromagnetism 电磁学

The Living Environment 生命环境


DNA and Inherited Characteristics DNA与遗传性状

§ mechanism of inheritance 遗传机制

§ sexual reproduction 有性繁殖

§ cells and development 细胞与生长


Variation in Inherited Characteristics 遗传性状种的变异

§ variation 变异

§ sexual reproduction 有性繁殖

§ mechanism of inheritance 遗传机制


Biological Evolution 生物进化

§ evidence from existing organisms 来自现有生物体的证据

§ fossil evidence 化石证据


Natural Selection 自然选择

§ changing environments 变化的环境

§ variation and advantage 变异与优势

§ inherited characteristics 遗传性状

§ artificial selection 人工选择


Flow of Energy in Ecosystems 生态系统中的能量流动

§ energy in living things 生命体中的能量

§ plants making food 植物制造食物

§ food web 食物链


Flow of Matter in Ecosystems 生态系统中的物质流动

§ plants making food 植物制造食物

§ food web 食物链

§ matter cycles 物质循环


Cell Functions 细胞功能

§ basic needs 基础需求

§ basic functions 基础功能

§ structures 结构


Cells and Organs 细胞和器官

§ cell differentiation 细胞分化

§ structure 结构

§ division of labor 分工

§ functions of organs 器官的功能


Diversity of Life 生命的多样性

§ classification 分类

§ similarities and differences 相似性与差异性

§ diversity and survival 多样性与存活


Interdependence of Life 生命的相互依赖性

§ interactions among organisms 生物体,中的相互作用

§ dynamic nature of ecosystems 生态系统的动态性

§ dependence of organisms on their environment 生物体对于环境的依赖性

§ human impact 人类影响

The Human Organism 人体组织


Disease 疾病

§ genetic problems 基因问题

§ the body's defenses 身体防御

§ infection 感染


Maintaining Good Health 保持健康

§ diet and exercise 饮食与锻炼

§ harmful substances 有害物质

§ conditions for health 健康的条件


Coping With Mental Distress 妥善处理精神压力

§ mind/body 精神/身体

§ different responses 不同反应

§ different standards 不同标准


Diagnosis and Treatment of Mental Disorders 精神失常的诊断与治理

§ mind/body 精神/身体

§ getting help 寻求帮助

§ self-awareness 自我觉察


Human Identity 人类身份

§ similarity to other species 与其他物种的相似性

§ physical attributes of the human species 人类物种的物理属性

§ behavioral attributes of the human species 人类物种的行为属性

§ use of technology 使用技术


Human Development 人类成长

§ risks and survival 风险与存活

§ growth and development 生长与发展

§ cell differentiation 细胞分化

§ fertilization and contraception 受孕与避孕


Basic Functions 基础功能

§ deriving energy from food 从食物中获得能量

§ defense 防御

§ coordination 协调

§ reproduction 繁殖

Human Society 人类社会


Influences on Social Change 对于社会变化的影响

§ rules and government 规则和政府

§ internal influences on change 对于变化的内在影响

§ external influences on change 对于变化的外在影响


Social Decisions 社会决策

§ consequences of decisions 决策的后果

§ costs, benefits, and alternatives 成本、收益与替代性方案

§ personal interests 个体利益

§ rules and government 规则与政府


Heredity and Experience Shape Behavior 遗传与经验塑造行为

§ learning from others 向他人学习

§ beliefs and biases 信念与偏见

§ learning from experience 从经验中学习

§ effects of heredity 遗传的影响


Culture Affects Behavior 文化影响行为

§ groups and subcultures 群体与次文化

§ cultural influences 文化影响

§ learning from others 向他人学习

§ reward and punishment 奖励与惩罚


Group Behavior 群体行为

§ group identity 群体身份

§ group action 群体行动


Political and Economic Systems 政治与经济系统

§ politics 政治学

§ economics 经济学


Social Conflict 社会冲突

§ reasons for conflict 冲突的原因

§ resolving conflict 解决冲突


Global Interdependence 全球相互依赖性

§ communication and transportation technologies 通讯与交通技术

§ trade 贸易

§ treaties 协定

The Designed World 被设计出来的世界


Materials Science 材料科学

§ physical properties 物理属性

§ synthesis and use of materials 材料合成与使用

§ resource depletion and recycling 资源消耗与循环利用


Agricultural Technology 农业技术

§ controlling characteristics 控制性状

§ producing food 食物生产

§ transporting food 食物运输

§ effects on society 对于社会的影响


Communication Technology 通信技术

§ devices and media 设备与媒体

§ coding and decoding 编码与解码

§ quality of communication 通信质量


Computers 计算机

§ digital coding 数字编码

§ storing and processing information 信息分类与信息处理

§ calculating and modeling 计算与建模


Manufacturing 生产

§ materials 材料

§ manipulation skills 操作技能

§ manufacturing 生产

§ societal implications 社会影响


Health Technology 健康技术

§ diagnosis 诊断

§ treatment 治疗

§ prevention 预防


Energy Resources 能源资源

§ resources 资源

§ efficient use 有效利用

§ societal and environmental implications 社会影响与环境影响

The Mathematical World 数学世界


Graphic Representation 图形表征

§ locating points 定位点

§ graphic displays 图形呈现

§ related changes 相关变化

§ alternative representations 替代性表征


Symbolic Representation 符号表征

§ alternative representations 替代性表征

§ symbols and equations 符号与方程式

§ working with equations 与方程式协作


Ratios and Proportionality 比例与比例性

§ parts and wholes 部分与整体

§ description and comparison 描述与比较

§ computation 计算


Describing Change 描述变化

§ related changes 相关变化

§ kinds of change 变化的种类

§ invariance 不变性


Averages and Comparisons 平均值与相似对比

§ control and conditions 控制与条件

§ comparing groups 对比不同组

§ averages and spreads 平均值与均分


Correlation 相关性

§ control and conditions 控制与条件

§ related changes 相关变化


Statistical Reasoning 统计学推理

§ probability 概率

§ prediction 预测

§ sampling 抽样


Numbers 数

§ number operations 数的运算

§ describing quantities 描述数量


Shapes 形状

§ shapes in the real world 真实世界中的形状

§ properties of shapes and their relationships 形状的属性与它们之间的关系


Reasoning 推理

§ use of deductive logic in reasoning 演绎推理

§ use of evidence in reasoning 证据推理

§ use of inductive logic in reasoning 归纳推理

§ use of analogies in reasoning 类比推理

Historical Perspectives 历史视角


The Copernican Revolution 哥白尼革命

§ determining the structure of the solar system 确定太阳系的结构

§ nature of science 科学的本质


Classical Mechanics 经典力学

§ historical development and influence 历史发展与影响

§ nature of science 科学的本质


Relativity 相对论

§ mass and energy equivalence 质量与能量的等价性

§ theory development by Einstein 爱因斯坦的理论发展

§ nature of science 科学的本质


The Chemical Revolution 化学革命

§ scientific understanding 科学理解

§ history of development 历史发展

§ nature of science 科学的本质


Moving the Continents 大陆运动

§ scientific ideas about plate tectonics 板块构造理论的科学思想

§ development of scientific understanding of the motion of continents 关于大陆运动的科学理解的发展

§ determining the age of the earth 确定地球的年龄

§ nature of science 科学的本质


Splitting the Atom 分裂原子

§ scientific understanding 科学理解

§ history of development 历史发展

§ nature of science 科学的性质


Explaining Evolution 解释进化论

§ scientific ideas about evolution 进化论的科学思想

§ development and acceptance of scientific ideas about evolution 进化论科学思想的发展与接受

§ determining the age of the earth 确定地球的年龄

§ nature of science 科学的性质


Discovering Germs 细菌的发现

§ development of germ theory 细菌理论的发展

§ nature of science 科学的性质


The Industrial Revolution 工业革命

§ technological understanding 技术的理解

§ nature of technology 技术的性质

§ history of development 发展史

Common Themes 共同主题


Systems 系统

§ boundaries 边界

§ interacting parts 相互作用的部分

§ emergent properties 突现特征

§ complexity 复杂性


Models 模型

§ uses of models 模型的使用

§ limitations of models 模型的局限性


Constancy 不变性

§ conservation 守恒

§ equilibrium 均衡


Patterns of Change 变化的模式

§ directional change 方向性变化

§ predicting change 预测变化

§ cyclic change 周期性变化

§ monitoring change 监测变化


Scale 规模

§ effect of size on properties 尺寸对于属性的影响

§ variety of magnitudes in nature 自然界中量级的种类

§ describing extremes 描述极端

Habits of Mind 思维习惯


Values in Science 科学中的价值观

§ values particular to science 科学特有的价值观

§ common values as applied in science 应用在科学中的共同价值观


Public Perception of Science 大众关于科学的看法

§ ethics in research 研究中的伦理

§ value and limits of science 科学的价值与局限性

§ value and limits of technology 技术的价值与局限性


Computation and Estimation 计算与估算

§ estimation 估算

§ computation 计算


Using Tools and Devices 使用工具和设备

§ making accurate measurements 准确测量

§ working with tools and troubleshooting devices 与工具和故障排查设备协作

§ recording and organizing information 记录和整理信息


Communication Skills 沟通技能

§ mathematical communication 数学交流

§ visual communication 视觉交流

§ oral and written communication 口头交流与书写交流


Detecting Flaws in Arguments 侦测论证中的缺陷

§ detecting bias 侦测偏见

§ detecting misuse of numbers 侦测数字的错误使用

§ detecting overgeneralization 侦测以偏概全

§ detecting unfair comparisons 侦测有失公允的比较

§ detecting flawed reasoning 侦测有缺陷的推理

§ detecting alternative explanations 侦测替代性解释

§ detecting unsupported claims 侦测无证据支持的断言