從諾貝爾物理獎(jiǎng)所想到的

　　法國科學(xué)家艾爾伯—費(fèi)爾和德國科學(xué)家皮特—克魯伯格因發(fā)現(xiàn)巨磁電阻效應(yīng)而榮獲2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。所謂“巨磁電阻”效應(yīng)，是指磁性材料的電阻率在有外磁場作用時(shí)較之無外磁場作用時(shí)存在巨大變化的現(xiàn)象。根據(jù)這一效應(yīng)開發(fā)的小型大容量計(jì)算機(jī)硬盤已得到廣泛應(yīng)用。瑞典皇家科學(xué)院在評價(jià)這項(xiàng)成就時(shí)表示，2007年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)主要獎(jiǎng)勵(lì)“用于讀取硬盤數(shù)據(jù)的技術(shù)，得益于這項(xiàng)技術(shù)，硬盤在近年來迅速變得越來越小”。這一對信息技術(shù)產(chǎn)生了巨大作用的科學(xué)發(fā)現(xiàn)應(yīng)該及時(shí)成為我們信息技術(shù)教師培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)的典型素材。然而，在新聞播出后的幾周中，筆者在許多信息技術(shù)課上，并沒有聽到教師向?qū)W生介紹這一科學(xué)發(fā)現(xiàn)以及對信息技術(shù)產(chǎn)生的影響。筆者不由地思考：在信息技術(shù)教學(xué)中要不要滲透科學(xué)教育，如何進(jìn)行科學(xué)教育?
　　首先，技術(shù)課程與科學(xué)課程的融合是當(dāng)今課程改革的一個(gè)重要趨勢。美國全國研究委員會于1999年公布一份題為“信息技術(shù)通曉”的報(bào)告，對信息技術(shù)有一個(gè)更加寬泛的定義：信息技術(shù)不但包括傳統(tǒng)的信息技術(shù)部分 (例如計(jì)算機(jī)設(shè)備、外圍設(shè)備、操作環(huán)境、應(yīng)用軟件)，而且也包括計(jì)算設(shè)備、通訊設(shè)備以及蘊(yùn)藏在技術(shù)中的科學(xué)。任何一項(xiàng)技術(shù)發(fā)明，必須以科學(xué)原理為基礎(chǔ)，如內(nèi)燃機(jī)技術(shù)是以熱力學(xué)定律為依據(jù)，無線電通訊技術(shù)是以電磁理論為基礎(chǔ)。反之，不符合科學(xué)原理的技術(shù)是注定要失敗的。想當(dāng)初，有多少人想發(fā)明永動機(jī)，最后無不是以失敗而告終的——因?yàn)樗环夏芰康霓D(zhuǎn)化與守恒定律這一科學(xué)原理。信息技術(shù)是以微電子和光電技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為支撐，所有這些技術(shù)都是建立在科學(xué)原理基礎(chǔ)之上的。例如，沒有麥克斯韋關(guān)于電磁波的預(yù)言并被赫茲所證實(shí)，就不可能有利用電磁波傳播信息的時(shí)代；沒有固體物理學(xué)、半導(dǎo)體理論，就不可能有晶體管技術(shù)，從而就不可能有今天的計(jì)算機(jī)。科學(xué)日益呈現(xiàn)出技術(shù)化的趨勢，其發(fā)展越來越依賴于技術(shù)的進(jìn)步；技術(shù)日益呈現(xiàn)出科學(xué)化的趨勢，它開始更加自覺地以科學(xué)為指導(dǎo)。可以這樣說，雖然信息技術(shù)不是由科學(xué)的發(fā)明而產(chǎn)生的，但沒有今天科學(xué)的發(fā)展，就沒有今天的信息技術(shù)。所以，二十世紀(jì)90年代以來，世界課程改革的一個(gè)重要?jiǎng)酉蚓褪侵匾暭夹g(shù)課程，并謀求技術(shù)課程與科學(xué)課程的融合。
　　其次，在信息技術(shù)教育中讓學(xué)生了解科學(xué)的最新發(fā)展以及它對信息技術(shù)產(chǎn)生的巨大作用，進(jìn)行科學(xué)思想與方法的教育，是培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)的需要。信息素養(yǎng)“包括信息技術(shù)的一般思想、理念、原理、共性、規(guī)律等”。只有了解、掌握與信息技術(shù)有關(guān)的科學(xué)原理，才能“描述和舉例說明有關(guān)信息技術(shù)的基本原理；能用基本原理解釋、推理與預(yù)測有關(guān)的現(xiàn)象和結(jié)果”。信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中有這樣一個(gè)例子：訪問某個(gè)在線數(shù)據(jù)庫，譬如“科學(xué)數(shù)據(jù)庫”，就某一個(gè)主題進(jìn)行查詢，如“眼睛與視力”，并對查詢資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，就資料的準(zhǔn)確性、豐富性、權(quán)威性等進(jìn)行討論。試想，如果學(xué)生對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的知識及發(fā)展?fàn)顩r不了解，又怎樣對資料進(jìn)行分析與討論呢? “科學(xué)、技術(shù)與社會”的關(guān)系表現(xiàn)為科學(xué)提供知識，技術(shù)提供運(yùn)用這些知識的方法和手段，社會則要求以一定的價(jià)值觀念作為指導(dǎo)，使科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用有一個(gè)合理的限度。由此可見，在信息技術(shù)中進(jìn)行科學(xué)教育，同新課程改革所強(qiáng)調(diào)的“知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀”三維教學(xué)目標(biāo)是一致的。
　　再次，信息技術(shù)的學(xué)習(xí)有利于學(xué)生對科學(xué)原理的理解。技術(shù)與學(xué)生的生活聯(lián)系比較密切，更容易引起學(xué)生的興趣。從技術(shù)中簡單的概念出發(fā)，可以使學(xué)生了解科學(xué)中深?yuàn)W的原理。仍以巨磁電阻效應(yīng)為例，如果我們就從字面上，學(xué)生已不容易理解什么是巨磁電阻效應(yīng)，但我們從信息技術(shù)的角度來講，學(xué)生就容易理解多了。我們知道，從本質(zhì)上講，計(jì)算機(jī)硬盤上記錄的信息是以0和1方式來表示的，要在較小的表面積來記錄更多的0和1，就需要當(dāng)磁性材料的電阻率在有外磁場作用時(shí)較之無外磁場作用時(shí)發(fā)生巨大變化，通俗地說，磁性材料要有較高的靈敏度，這就是巨磁電阻效應(yīng)。
　　新課程改革十分強(qiáng)調(diào)“改變課程結(jié)構(gòu)過于強(qiáng)調(diào)學(xué)科本位、科目過多和缺乏整合的現(xiàn)狀”。在信息技術(shù)教學(xué)中，進(jìn)行科學(xué)教育，能擴(kuò)大學(xué)生的想象力和視野，激發(fā)和強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)的動機(jī)，保持學(xué)習(xí)信息技術(shù)濃厚興趣；能促使學(xué)生形成對問題的一些獨(dú)到的見解和視野，并養(yǎng)成學(xué)生對問題進(jìn)行仔細(xì)分析和探究的習(xí)慣。信息技術(shù)與科學(xué)相整合，一是要結(jié)合信息技術(shù)的有關(guān)內(nèi)容有機(jī)滲透；二是所選內(nèi)容必須符合學(xué)生的知識水平、心理特征和思維能力，否則適得其反；三是不僅要發(fā)展學(xué)生的科學(xué)知識與方法，還要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)價(jià)值觀與態(tài)度、責(zé)任感。只有這樣，我們才能擺脫基于“工具論”、“技能論”的簡單訓(xùn)練，從計(jì)算機(jī)教育走向信息技術(shù)教