核心素养视阈下科学态度与责任培养的实践与思考

(1. 江苏省无锡市玉祁初级中学，江苏 无锡 214183；2. 江苏省无锡市玉祁高级中学，江苏 无锡 214183)

核心素养视阈下科学态度与责任培养的实践与思考

曹俊1钟志鹏2

(1. 江苏省无锡市玉祁初级中学，江苏 无锡 214183；2. 江苏省无锡市玉祁高级中学，江苏 无锡 214183)

科学态度与责任作为物理学科核心素养的主要内容，只有坚持过程性导向，创造性地发掘“学材”，敏锐地抓住教育时机、创设情境，持续推进才能有所成效。本文结合案例分析，围绕学生科学态度与责任的培养，展示了笔者的实践和思考。

核心素养；科学态度与责任；过程性导向

科学态度与责任作为物理学科核心素养的主要内容之一，是指在认识科学本质，理解科学·技术·社会·环境关系的基础上，逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任。科学态度与责任是学科核心素养目标实现增值的关键参量，有学者用“素养=(知识+能力)态度”这一表达式来加以阐述。笔者围绕如何培养学生的科学态度与责任，在物理教学中进行了探索。

1 培养学生科学态度与责任的实践

1.1 两本巨著的经典传承：自然科学公理化体系的样板

在学习完牛顿三定律后，出于对牛顿的力学体系宏观把握的重要性和自然科学中公理思想重要性的认识，在本章的复习课上，笔者向学生介绍了欧几里得的《几何原本》与牛顿的《自然哲学的数学原理》(如图1)两大科学巨著的内在逻辑和体例特点(如表1)。

表1

续表

《几何原本》把人们公认的一些事实列成定义和公理，以形式逻辑的方法，用这些定义和公理来研究各种几何图形的性质，从而建立了一套从公理、定义出发，推演得到定理的几何学论证方法，对后世产生了深远的影响，它标志着几何学已成为一个严密的理论系统。

《自然哲学的数学原理》是第一次科学革命的集大成之作。牛顿遵循古希腊的公理化模式，从定义、定律出发，导出命题。对具体的问题(如月球的运动)，他把从理论导出的结果和实验结果相比较，给出证明或求解，所有的求证、求解都是数学化的。但他从没有忘记自己的使命是解释自然现象，《自然哲学的数学原理》中的命题都来自于现实世界。

从研究方法来看，《几何原本》和《自然哲学的数学原理》一脉相承，包括理论体系结构、研究方法等多方面内容。通过两本书编写体例、风格的比较，学生们对学术研究的内在逻辑体系有了一个统一的认识，体会到了这种逻辑思想的严密可靠，也认识到公理要有实践证明的原因。这种比较，有利于学生加深对科学本质的认识。

图1

1.2 高温超导的科研竞赛：科学没有国界、科学家却有祖国

在人教版高中物理教材必修一“绪言”中，精选了放射治疗、半导体芯片、激光器、超导悬浮、量子围栏、DNA双螺旋结构等前沿技术作为例子，来展现物理学对科学技术发展的促进作用。按以往的教学经验，照本宣科对拓宽知识面、激发学习兴趣所起的作用非常有限。为此笔者借助教材的超导图片，以“超导研究在上世纪末的发展”设计一个小专题，让学生体会物理学与其他科学技术的关系。并挖掘超导研究的发展过程中，中国和日本、美国科学家之间的竞争，引发学生思考(如表2)。

表2

续表

引导学生就以上资料，围绕下列问题展开讨论、交流：

(1) 上世纪80年代，中国科学家在超导的研究方面取得了那些成绩？

(2) 对于中国、日本、美国在超导研究方面的激烈竞争，请谈谈你的看法。

(3) 超导列车、超导船的开发使用，将对我们的生活产生那些深远影响？

学生在这一环节的参与度非常高，不仅合理地想象了超导技术对未来生活的改变，还探讨了我国超导研究的成就和存在的问题。脱离空泛的宣讲，围绕问题的探讨，学生对科学、技术与社会发展之间关系的理解在课本呈现的基础上得到了升华。对科学家付出努力的认同、取得成绩的赞赏、以及对理论转化为技术、产品方面差距的认识，更是让学生充分地理解了“科学没有国界、科学家却有自己的祖国”的内涵。正是有了共同的家国情怀，学生才能对这样一个科技竞争的过程感同身受，从而激发了学习的兴趣和责任意识。

1.3 两位巨人的学术交往：己欲立而立人，己欲达而达人

经典电磁理论的建立为电气化时代的到来奠定了基础。这项工作离不开法拉第和麦克斯韦所做的贡献，在完成电磁波的教学后，笔者及时给学生介绍了麦克斯韦与法拉第的历史性会面。

青年物理学家麦克斯韦拜访年近七旬、两鬓斑白的法拉第，这是一次难忘的会晤。这两位伟人年龄相差40岁，法拉第和蔼，麦克斯韦机智。老师是一团温暖的火，学生像一把锋利的剑。麦克斯韦不善于辞令，法拉第演讲起来却是娓娓动听。一个不精通数学，另一个却对数学运用自如。法拉第勉励麦克斯韦：“不要局限于用数学来解释已有的见解，而应该突破它。”法拉第的话像一盏明灯，照亮了青年物理学家麦克斯韦前进的道路，终于在1873年出版了《电磁通论》这部科学名著，内容丰富、形式完备，体现出理论和实验的一致性，与牛顿的《自然哲学的数学原理》交相辉映，麦克斯韦的电磁理论成为经典物理学的重要支柱之一。

麦克斯韦最后几年的主要工作，是忙着筹建卡文迪许实验室。他是实验室的创建人，也是第一任主任，这个实验室开花结果的时期在20世纪。大批优秀的科学人才，尤其是原子物理方面的人才，都是从这里培养出来的。法拉第对麦克斯韦的勉励和期许，通过卡文迪许实验室这一平台，又在下一辈科学家的培养上得以延续。

通过这段历史的教学，两代科学家基于学术交往的场景鲜活地展现在学生的面前，既突出了探究电磁奥秘的接力棒在老一辈科学家和年轻一代科学家之间的交接，也见证了两位科学巨人建造电磁学大厦的杰出工作。仁者，己欲立而立人，己欲达而达人。两位科学巨人的言传身教生动诠释了“仁者”的标准，像一颗火种埋在了学生的内心，让了解这段历史的人心生敬仰，见贤思齐。

1.4 居里夫人献身科学的高尚人格

在高中阶段，面对物理学习的困难，女生更容易信心不足，为此笔者通过介绍居里夫人的人生经历来勉励她们。

众所周知的居里夫人(如图2)是新元素钋和镭的发现者，是两获诺贝尔奖的第一人。但却很少有人知道，为了提炼纯镭，居里夫妇变卖了所有值钱的东西，经历45个月、几万次的提炼，终于从7吨沥青铀矿的炼渣中提炼出0.12克纯净的氯化镭。而后又主动放弃了镭的发明专利，因为他们把自己的科研成果看作全人类的共同财富。她一生共获得10项奖金、16种奖章、107个荣誉头衔，却全不在意。金质奖章也只是她女儿的玩具，对此居里夫人说：“我是想让孩子从小就知道，荣誉就像玩具，只能玩玩而已，绝不能看得太重，否则就将一事无成。”

图2

也鲜有人了解，她把新发现的元素命名为“钋”(Polonium)，以此纪念她那已被列强瓜分掉的祖国——波兰。在旅居法国期间，适逢一战爆发，她在一台“雷诺”卡车上组装上一台发电机、一个病床，以及一台移动的X射线仪。47岁的玛丽·居里冒着生命危险，自己开车上了前线，让负伤的士兵上车检查。军官和士兵慢慢开始佩服眼前的这个小个子女人，他们亲昵地称她为“小个子居里”。由于长期暴露在放射线下，玛丽·居里得了恶性白血病。在她去世后，人们发现她留下的衣服、实验设备、笔记本都充满了放射性，只能穿上特殊的防护服才敢去接触它们。

总结她的一生，她对科学的卓越探索，与她在这一过程中所表现出的勤奋刻苦、淡泊名利、热爱祖国、献身科学的高尚人格，以及那种寻求公正、平等、自由和与困难战斗到底的意志，这都是她留给这个世界的了不起的遗产，我们很难说哪一样更为珍贵，这种高尚人格和坚强意志给予学生心灵深刻的触动。

2 培养学生科学态度与责任的思考

科学态度与责任是指向过程的，应当关注学生在其培养过程中的体悟，而非结果导向。科学态度与责任在培养目标上往往用“体验”“意识”等词语来描述，体现出素养的习得性和渗透性，教师无法通过讲解、演示、作业、考试等方式直接“教”给学生，就像英国哲学家怀德海所揭示的，在“纪律良好”的课堂，“采用一种教材”，以“灌输”的教学方法，教出“死板的知识”，这样的教学是培养不了科学态度与责任的。

为培养学生的科学态度与责任，坚持过程导向的另一个特性就是积累性和渐进性。对教学中的体验和感悟，有些学生当场并没有马上感受到，或只是比较浅显的体会，但会潜在地、暂时地积存于他们内心。随着学习的进程的深入，不断积累，到一定程度就会从量变到质变，由浅入深，转而顿悟，并表现为追求真理的勇气、尊重事实和规律、习惯于理性思考等特征。

科学态度与责任的过程性导向也给教师提出了更高的要求，教师要有足够的智慧，创造性地发掘“学材”，敏锐抓住时机，创设情境，积极介入，在“仿佛若有光”的境界中保持“静待花开”的坚守和自信。

张玮.历史的温度[M].北京：中信出版社，2017.