基于科普阅读的途径浅谈科学素养的培养——初高中物理课外文本课程资源的开发与利用<br/>

基于科普阅读的途径浅谈科学素养的培养——初高中物理课外文本课程资源的开发与利用

2014-03-20叶倩吕琪

物理教师 2014年7期

叶倩吕琪

（南京师范大学教师教育学院，江苏南京 210000）

课外名著阅读不仅能够增加学生的语感积累，提高其语言素养；还能够扩大学生的知识范围，提高学生的人文素养；有些名著甚至还能丰富学生的精神世界，锤炼其意志品质.在科学课程的教学环节中，很少有教师指导性地去推荐科普类名著供学生去阅读，物理教学方面亦是如此.这就使得中学生在学习过程中缺失了很大一块的课程资源——课外文本资源.所以，开发与利用课外文本资源，以科普阅读为一条途径促进科学素养的培养.应该说，这对于初高中物理教学来说，也具有重要的意义.

1 物理课程标准对提高中学生物理科学素养的要求

全日制义务教育《物理课程标准（实验）》明确指出：“义务教育阶段的物理课程作为科学教育的组成部分，是以提高全体学生科学素养为目标的自然科学基础课程”；普通高中《物理课程标准（实验）》也指出：“高中物理课程旨在进一步提高学生的科学素养，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观3个方面培养学生，为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础”；而《科学（7～9年级）课程标准（实验）》则同样明确提出“全面提高每一个学生的科学素养是科学课程的核心理念”.

课程标准提出“提高学生科学素养”的理念，是期望学生通过物理课程的学习能够在以下4个领域得到发展.

（1）物理学知识和操作技能.

物理学知识包括基本的物理学概念、原理和规律.操作技能包括正确使用物理实验中的常用工具和仪器、基本的实验操作技能等.

（2）科学探究方法与技能.

科学探究不是仅仅属于科学家的方法和技能，它也是学生学习科学的有效方式之一.学生们应该掌握科学探究的一般技能，包括：提出问题、做出假设、制定计划、收集证据、得出结论、表达和交流的科学探究能力.学生进行探究活动的真正意图，不仅在于掌握知识本身，而更重要的是让他们亲身体会科学家是如何困惑于问题、如何假设问题的“答案”、考虑从哪些途径去解决问题，并以此渐渐地养成探究的态度和方法.

（3）科学、技术与社会（STS）.

物理课程对学生进行STS的教育，目的在于突出科学、技术、社会之间的关系.学生要了解什么是科学，什么是技术，以及科学和技术的联系.解决技术问题需要科学知识，而一项新的技术的产生又使科学家有可能用新的方法来扩展他们的研究.科学、技术与社会是紧密相连的.学生在物理课程的学习过程中，通过参与和解决现实世界中具体问题，来获取科学与技术的知识，形成正确的态度、价值观和社会责任感.这样，在日常生活中，他们就知道如何把所学的知识、方法与实践相结合.

（4）科学态度和科学的世界观.

科学态度是人基于对科学知识的正确理解和对科学发展的认识而形成科学的信念和科学习惯，包括好奇心、诚实、合作和创造力.科学的世界观是指科学家对科学有一些基本的信念和态度，主要包括：① 科学地认为世界是能够被认知的；② 科学知识是不断变化的，知识的变化是不可避免的；③ 科学虽然处于不断变化中，但这种变化只是处于缓慢的修正之中，绝大部分科学知识是非常稳定的，所以科学知识的主体具有连续性和稳定性；④ 科学不能为一切问题提供全部答案.此外，还有爱国主义教育.

要想真正在物理教学中落实学生科学素养的培养，要利用好科普阅读这条有效的途径，让学生阅读经典的物理学名著，这对学生科学素养的养成是极有益处的.

2 科普名著对提高学生科学素养的益处

（1）激发学科学的兴趣.

学习的最大动力就是兴趣.亚里士多德就曾说过：“古往今来人们开始探索，都应起源于对自然万物的惊异.”科普名著为什么能促进学生对科学世界学习的兴趣呢？它的魅力何在？笔者觉得有以下几个方面：①内容上推陈出新，科普名著是走在时代前列的，接触前沿科技的兴奋感可激发学生对科学世界的探究欲.②实用性强，学生在阅读科普名著时，发现科普知识能够运用来解决实际问题，知识有用，学生学习兴趣自然越来越浓.读者通过阅读科普读物，得到启迪，激发出学科学、用科学的热情.

（2）拓展学生知识面.

科学出版社曾对学生科学知识状况进行调查，根据调查数据显示，学生在科学知识上还存在着很大的缺口.如此看来，有限的课内知识，已经不能满足学生对科学知识的渴求了.学生急需要用课外知识来填充其科学知识的空白.科普类知识涵盖面十分广，通过这些书籍的阅读，学生的知识面自然会大大拓展.

（3）培养正确科学态度.

所谓科学态度乃是一个人在从事、研究科学时其所持有的观点、看法、心理的倾向或心理上的准备.如果一个人能够具有正确的科学态度，则不仅在科学研究上能够避免误入歧途，减少许多错误，而且能够迅速找出正确解决问题的途径和结论.科普名著强调书籍内容的真实性、实用性，要求表现在相应的科学技术内容准确严谨，也具有实用性.可以让青少年通过这种阅读体验，培养和形成实事求是、严谨踏实的科学态度.

（4）培养学生科学信仰.

科学本身就是一种探索，追求真理的过程.学生在科普名著中能够被科学家的信仰和追求给打动，为学生的科学信仰培养和对真理的追求起到了很好的铺垫作用.

3 物理科普名著的选择

（1）经久不衰，堪称经典.

在选择科普名著时，首先要考虑的便是这本书能不能称之为“经典”、“名著”.我们认为可以从几个方面来衡量：①名家大作.经典的物理科普名著应该出自物理大家之手，具有一定的知名度.②具有严谨的科学性.由于物理学本身所具有的科学性，在选择物理科普名著时，应该关注其中科学语言的严谨性，以免给学生带来负面的影响.③ 不落后于时代，经得起时间的考验.科普名著应该是经久不衰的，它不会随着时代的进步而被淘汰.④ 内容隽永深刻，见解独到，能言前人所未言.物理科普名著应该包含伟大的科学思想.科普著作的灵魂不仅是语言，更不只是饱含的故事情节，而是思想.伟大的思想才是伟大作品最为鲜明的存在底色.

（2）具有一定的艺术性，通俗易懂，不乏味.

对于科普读物，“每增加一个数学公式都会使读者减半”，这句话充分体现了多数人对于繁杂公式的恐惧.阅读科普名著的重要目的之一就是要让学生去了解物理思想，开启思维.所以在选择物理科普名著时，应该考虑广大学生的需求，抛去语言晦涩难懂的，选择语言通俗、图文并茂的，并且要具有一定的趣味性，使得学生能够被其吸引，促使他们读下去.

（3）与初高中物理内容存在衔接和相关之处.

科普名著作为一种课外文本资源，应该以学生已有的物理知识为基础，拓展学生的知识面.所以要选择那些与初高中物理内容相关的科普名著，这样既能够扩充学生所学的课堂知识，又可以从科普名著阅读中巩固其已有的知识基础.

（4）传递科学精神，催人奋进.

物理科普名著应该具有潜在的强大的精神力量，其中渗透着科学探究过程以及科学精神.一本好的科普读物可以催人奋进，向学生传递正面的积极的精神力量.这就要求我们在选择物理科普名著时，不仅关注其内容上的先进性，更要关注其精神上的先进性.

4 几本适合初高中学生阅读的经典物理名著

根据上述的物理科普名著的选择标准，这里向大家推荐一些物理科普名著.

（1）《物理学的进化》（The Evolution of Physics），作者为爱因斯坦，英费尔德.

物理思想的进化过程绝对不像教科书中公式推导那样的平顺，也不像是由简单公式发展出庞杂系统般的一脉相承.爱因斯坦与英费尔德合著的这本《物理学的进化》就展现了这样的历程.如同英费尔德在1960年的新版序里所说，本书探讨的是物理观念的演进，而不是物理学的发展史.两位作者藉由逻辑推理穿插着各个重要实验所透露的线索，主要介绍物理学观念从伽利略、牛顿时代的经典理论发展到现代的场论、相对论和量子论的演变情况，逐步带领读者们穿越自然的迷宫.在短短的篇幅里，概括了从古典物理到近代物理的重要进展及其中心的自然哲学思想.而爱因斯坦正是参与这近代物理革命的最重要角色之一，能由他本人亲口说出这故事，读起来特别生动.其中，选择了几个主要的转折点来阐明经典物理学的命运和现代物理学中建立新观念的动机，从而指引读者怎样去找寻观念世界和现象世界的联系.这是一本精简而严肃的作品.全书没有任何一条公式，却完全无损于它的权威性.因为，这里着重的是理论与实验背后所展露的思想，而不是它们严格的数学形式.

（2）《果壳中的宇宙》（the Universe in a Nutshell），作者为史蒂芬·霍金.

世纪交替之际，霍金大师出了一本比较“浅显”的科普书籍《果壳中的宇宙》，介绍宇宙学的基础研究.有别于《时间简史》的直线式架构，本书内容以树状结构编列，期待读者在读完头两章广义相对论和相关的量子理论简介后，能不受内容的限制，随意阅读往后彼此独立的几章，关于当今最活跃的研究领域.本书主题涵盖爱因斯坦的狭义与广义相对论，大霹雳和宇宙扩张、早期宇宙暴胀及宇宙微波背景辐射，黑洞之蒸发与信息，因果律和时光旅行，有机生命与人工智能的可能演化，弦论、额外维度空间与全像原理的介绍等.

为了能让普罗大众分享“这些日新又新的发现以及不断浮现的宇宙真相”所带来的激动与喜悦，霍金在书中极力避免复杂难解的数学式子，并延续其1996年所出版《图解时间简史》的精神，设计了许多彩色插图来解说这些宇宙的奥秘.就科普书籍的标准而言，这大概是有史以来最精美华丽的一本了.相比于《时间简史》，这些插画或多或少地降低了阅读的障碍，帮助读者进入大师的异想世界.

（3）《万物简史》，作者为比尔·布莱森.

这是一部有关现代科学发展史的既通俗易懂又引人入胜的书，作者用清晰明了、幽默风趣的笔法，将宇宙大爆炸到人类文明发展进程中所发生的繁多妙趣横生的故事一一收入笔下.惊奇和感叹组成了本书，历历在目的天下万物组成了本书，益于人们了解大千世界的无穷奥妙，掌握万事万物的发展脉络.书中回溯了科学史上那些伟大与奇妙的时刻，引用了近年来发现的最新科学史料，几乎每一个被作者描述的事件都奇特而且惊人，而那些沉迷于科学的科学家们也是千奇百怪…本书在讲述科学的奇迹与成就的同时，还浸润着浓郁的悲天悯人的人文关怀.全书从科学发展史的角度对“我们从哪里来？我们是谁？我们到哪里去？”这一千古命题作了极为精当的阐释，每一个人在阅读此书之后，都会对生命、对人生、对我们所生活的世界产生全新的感悟.

（4）《上帝掷骰子吗》，作者为曹天元.

《上帝掷骰子吗》一书，是一本谈论量子物理学发展历史的科普类读物，以浅显易懂的语言、发人深省的方式娓娓讲述物理学发展过程中的故事.这本书从1887年赫兹的电磁感应实验讲起，阐述了“波动派”及“微粒派”对电子长达百余年的争论，并引出了现代量子物理学的发展历史.在这一段堪称物理学发展史上获得一系列爆炸性突破的黄金期中，各理论学派奇招妙计频出，相互征伐不休，你宛如进入一片腥风血雨的战场，又宛如走进一处奇峰迭起的胜景，见证着那些伟大的物理学先贤们如何在追求真理的道路上孜孜以求.

（5）物理故事丛书.

物理故事丛书共有6册，分别为《既在此中又不在此——运动学的故事》（林凤生）、《论作用中的反作用——力学的故事》（缪克成）、《无序中的有序——热学的故事》（缪克成）、《静电场中的动电性——电学的故事》（林凤生）、《看不见中的看得见——光学的故事》（林凤生）、《连续中的不连续——近代物理的故事》（缪克成）.

这6本书中的每1册介绍物理学的一个重要领域.第1册运动学的故事中，最早介绍的是公元前400年希腊哲学家芝诺所提的2个悖论：神话中的英雄阿喀琉斯追不上乌龟及飞矢不动.其它故事包括了伽利略对自由落体的研究，哥白尼的天体运行论及开普勒发现行星运动三大定律的经过.第2册力学的故事中，包括了摩擦力、弹性力、万有引力、科里奥利力、浮力以及火箭的故事.第3册热学的故事中，提到拉瓦锡发现燃烧和氧气有关，温度计的发明，伦福德从摩擦生热实验发现热不是热质而是能量，德国医生迈尔给病人放血注意到血液颜色的变化因而发现能量守恒定律以及超导现象.第4册电学的故事中，包括公元前6世纪希腊人泰勒斯发现摩擦过的琥珀会吸引散落地面的羊毛，富兰克林证明打雷是大自然的放电现象，爱迪生发明电灯，法拉第从订书学徒成为发现电磁感应的电学大师，及麦克斯韦预测电磁波的存在.第5册光学的故事中，提到公元前200年阿基米德利用镜子反射太阳光来烧毁罗马军舰的传说，望远镜及显微镜的发明，牛顿用三棱镜把白色的太阳光分解为彩色光，惠更斯提出光的波动说，以及一位中学教师发现氢光谱公式的经过.第6册近代物理的故事中，从伦琴发现X射线开始，介绍了许多诺贝尔奖得主的成就，包括了居里夫妇发现镭，汤姆生发现电子，爱因斯坦发现相对论，普朗克的量子说，玻尔的原子理论，海森伯和薛定谔发现量子力学，狄拉克预测反粒子，杨振宁、李政道发现宇称不守恒以及丁肇中发现J粒子的精彩故事.