核心素養(yǎng)視閾下科學(xué)態(tài)度與責(zé)任培養(yǎng)的實(shí)踐與思考

(1. 江蘇省無(wú)錫市玉祁初級(jí)中學(xué)，江蘇 無(wú)錫 214183；2. 江蘇省無(wú)錫市玉祁高級(jí)中學(xué)，江蘇 無(wú)錫 214183)

核心素養(yǎng)視閾下科學(xué)態(tài)度與責(zé)任培養(yǎng)的實(shí)踐與思考

曹俊1鐘志鵬2

(1. 江蘇省無(wú)錫市玉祁初級(jí)中學(xué)，江蘇 無(wú)錫 214183；2. 江蘇省無(wú)錫市玉祁高級(jí)中學(xué)，江蘇 無(wú)錫 214183)

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任作為物理學(xué)科核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容，只有堅(jiān)持過(guò)程性導(dǎo)向，創(chuàng)造性地發(fā)掘“學(xué)材”，敏銳地抓住教育時(shí)機(jī)、創(chuàng)設(shè)情境，持續(xù)推進(jìn)才能有所成效。本文結(jié)合案例分析，圍繞學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)，展示了筆者的實(shí)踐和思考。

核心素養(yǎng)；科學(xué)態(tài)度與責(zé)任；過(guò)程性導(dǎo)向

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任作為物理學(xué)科核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容之一，是指在認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)，理解科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成的對(duì)科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度以及責(zé)任?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任是學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)增值的關(guān)鍵參量，有學(xué)者用“素養(yǎng)=(知識(shí)+能力)態(tài)度”這一表達(dá)式來(lái)加以闡述。筆者圍繞如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，在物理教學(xué)中進(jìn)行了探索。

1 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的實(shí)踐

1.1 兩本巨著的經(jīng)典傳承：自然科學(xué)公理化體系的樣板

在學(xué)習(xí)完牛頓三定律后，出于對(duì)牛頓的力學(xué)體系宏觀把握的重要性和自然科學(xué)中公理思想重要性的認(rèn)識(shí)，在本章的復(fù)習(xí)課上，筆者向?qū)W生介紹了歐幾里得的《幾何原本》與牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》(如圖1)兩大科學(xué)巨著的內(nèi)在邏輯和體例特點(diǎn)(如表1)。

表1

續(xù)表

《幾何原本》把人們公認(rèn)的一些事實(shí)列成定義和公理，以形式邏輯的方法，用這些定義和公理來(lái)研究各種幾何圖形的性質(zhì)，從而建立了一套從公理、定義出發(fā)，推演得到定理的幾何學(xué)論證方法，對(duì)后世產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，它標(biāo)志著幾何學(xué)已成為一個(gè)嚴(yán)密的理論系統(tǒng)。

《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》是第一次科學(xué)革命的集大成之作。牛頓遵循古希臘的公理化模式，從定義、定律出發(fā)，導(dǎo)出命題。對(duì)具體的問(wèn)題(如月球的運(yùn)動(dòng))，他把從理論導(dǎo)出的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較，給出證明或求解，所有的求證、求解都是數(shù)學(xué)化的。但他從沒(méi)有忘記自己的使命是解釋自然現(xiàn)象，《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中的命題都來(lái)自于現(xiàn)實(shí)世界。

從研究方法來(lái)看，《幾何原本》和《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一脈相承，包括理論體系結(jié)構(gòu)、研究方法等多方面內(nèi)容。通過(guò)兩本書(shū)編寫(xiě)體例、風(fēng)格的比較，學(xué)生們對(duì)學(xué)術(shù)研究的內(nèi)在邏輯體系有了一個(gè)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，體會(huì)到了這種邏輯思想的嚴(yán)密可靠，也認(rèn)識(shí)到公理要有實(shí)踐證明的原因。這種比較，有利于學(xué)生加深對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。

圖1

1.2 高溫超導(dǎo)的科研競(jìng)賽：科學(xué)沒(méi)有國(guó)界、科學(xué)家卻有祖國(guó)

在人教版高中物理教材必修一“緒言”中，精選了放射治療、半導(dǎo)體芯片、激光器、超導(dǎo)懸浮、量子圍欄、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)等前沿技術(shù)作為例子，來(lái)展現(xiàn)物理學(xué)對(duì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的促進(jìn)作用。按以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，照本宣科對(duì)拓寬知識(shí)面、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣所起的作用非常有限。為此筆者借助教材的超導(dǎo)圖片，以“超導(dǎo)研究在上世紀(jì)末的發(fā)展”設(shè)計(jì)一個(gè)小專(zhuān)題，讓學(xué)生體會(huì)物理學(xué)與其他科學(xué)技術(shù)的關(guān)系。并挖掘超導(dǎo)研究的發(fā)展過(guò)程中，中國(guó)和日本、美國(guó)科學(xué)家之間的競(jìng)爭(zhēng)，引發(fā)學(xué)生思考(如表2)。

表2

續(xù)表

引導(dǎo)學(xué)生就以上資料，圍繞下列問(wèn)題展開(kāi)討論、交流：

(1) 上世紀(jì)80年代，中國(guó)科學(xué)家在超導(dǎo)的研究方面取得了那些成績(jī)？

(2) 對(duì)于中國(guó)、日本、美國(guó)在超導(dǎo)研究方面的激烈競(jìng)爭(zhēng)，請(qǐng)談?wù)勀愕目捶ā?/p>

(3) 超導(dǎo)列車(chē)、超導(dǎo)船的開(kāi)發(fā)使用，將對(duì)我們的生活產(chǎn)生那些深遠(yuǎn)影響？

學(xué)生在這一環(huán)節(jié)的參與度非常高，不僅合理地想象了超導(dǎo)技術(shù)對(duì)未來(lái)生活的改變，還探討了我國(guó)超導(dǎo)研究的成就和存在的問(wèn)題。脫離空泛的宣講，圍繞問(wèn)題的探討，學(xué)生對(duì)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)發(fā)展之間關(guān)系的理解在課本呈現(xiàn)的基礎(chǔ)上得到了升華。對(duì)科學(xué)家付出努力的認(rèn)同、取得成績(jī)的贊賞、以及對(duì)理論轉(zhuǎn)化為技術(shù)、產(chǎn)品方面差距的認(rèn)識(shí)，更是讓學(xué)生充分地理解了“科學(xué)沒(méi)有國(guó)界、科學(xué)家卻有自己的祖國(guó)”的內(nèi)涵。正是有了共同的家國(guó)情懷，學(xué)生才能對(duì)這樣一個(gè)科技競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程感同身受，從而激發(fā)了學(xué)習(xí)的興趣和責(zé)任意識(shí)。

1.3 兩位巨人的學(xué)術(shù)交往：己欲立而立人，己欲達(dá)而達(dá)人

經(jīng)典電磁理論的建立為電氣化時(shí)代的到來(lái)奠定了基礎(chǔ)。這項(xiàng)工作離不開(kāi)法拉第和麥克斯韋所做的貢獻(xiàn)，在完成電磁波的教學(xué)后，筆者及時(shí)給學(xué)生介紹了麥克斯韋與法拉第的歷史性會(huì)面。

青年物理學(xué)家麥克斯韋拜訪年近七旬、兩鬢斑白的法拉第，這是一次難忘的會(huì)晤。這兩位偉人年齡相差40歲，法拉第和藹，麥克斯韋機(jī)智。老師是一團(tuán)溫暖的火，學(xué)生像一把鋒利的劍。麥克斯韋不善于辭令，法拉第演講起來(lái)卻是娓娓動(dòng)聽(tīng)。一個(gè)不精通數(shù)學(xué)，另一個(gè)卻對(duì)數(shù)學(xué)運(yùn)用自如。法拉第勉勵(lì)麥克斯韋：“不要局限于用數(shù)學(xué)來(lái)解釋已有的見(jiàn)解，而應(yīng)該突破它?！狈ɡ诘脑?huà)像一盞明燈，照亮了青年物理學(xué)家麥克斯韋前進(jìn)的道路，終于在1873年出版了《電磁通論》這部科學(xué)名著，內(nèi)容豐富、形式完備，體現(xiàn)出理論和實(shí)驗(yàn)的一致性，與牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》交相輝映，麥克斯韋的電磁理論成為經(jīng)典物理學(xué)的重要支柱之一。

麥克斯韋最后幾年的主要工作，是忙著籌建卡文迪許實(shí)驗(yàn)室。他是實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)建人，也是第一任主任，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)花結(jié)果的時(shí)期在20世紀(jì)。大批優(yōu)秀的科學(xué)人才，尤其是原子物理方面的人才，都是從這里培養(yǎng)出來(lái)的。法拉第對(duì)麥克斯韋的勉勵(lì)和期許，通過(guò)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室這一平臺(tái)，又在下一輩科學(xué)家的培養(yǎng)上得以延續(xù)。

通過(guò)這段歷史的教學(xué)，兩代科學(xué)家基于學(xué)術(shù)交往的場(chǎng)景鮮活地展現(xiàn)在學(xué)生的面前，既突出了探究電磁奧秘的接力棒在老一輩科學(xué)家和年輕一代科學(xué)家之間的交接，也見(jiàn)證了兩位科學(xué)巨人建造電磁學(xué)大廈的杰出工作。仁者，己欲立而立人，己欲達(dá)而達(dá)人。兩位科學(xué)巨人的言傳身教生動(dòng)詮釋了“仁者”的標(biāo)準(zhǔn)，像一顆火種埋在了學(xué)生的內(nèi)心，讓了解這段歷史的人心生敬仰，見(jiàn)賢思齊。

1.4 居里夫人獻(xiàn)身科學(xué)的高尚人格

在高中階段，面對(duì)物理學(xué)習(xí)的困難，女生更容易信心不足，為此筆者通過(guò)介紹居里夫人的人生經(jīng)歷來(lái)勉勵(lì)她們。

眾所周知的居里夫人(如圖2)是新元素釙和鐳的發(fā)現(xiàn)者，是兩獲諾貝爾獎(jiǎng)的第一人。但卻很少有人知道，為了提煉純鐳，居里夫婦變賣(mài)了所有值錢(qián)的東西，經(jīng)歷45個(gè)月、幾萬(wàn)次的提煉，終于從7噸瀝青鈾礦的煉渣中提煉出0.12克純凈的氯化鐳。而后又主動(dòng)放棄了鐳的發(fā)明專(zhuān)利，因?yàn)樗麄儼炎约旱目蒲谐晒醋魅祟?lèi)的共同財(cái)富。她一生共獲得10項(xiàng)獎(jiǎng)金、16種獎(jiǎng)?wù)隆?07個(gè)榮譽(yù)頭銜，卻全不在意。金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)乱仓皇撬畠旱耐婢?，?duì)此居里夫人說(shuō)：“我是想讓孩子從小就知道，榮譽(yù)就像玩具，只能玩玩而已，絕不能看得太重，否則就將一事無(wú)成?！?/p>

圖2

也鮮有人了解，她把新發(fā)現(xiàn)的元素命名為“釙”(Polonium)，以此紀(jì)念她那已被列強(qiáng)瓜分掉的祖國(guó)——波蘭。在旅居法國(guó)期間，適逢一戰(zhàn)爆發(fā)，她在一臺(tái)“雷諾”卡車(chē)上組裝上一臺(tái)發(fā)電機(jī)、一個(gè)病床，以及一臺(tái)移動(dòng)的X射線(xiàn)儀。47歲的瑪麗·居里冒著生命危險(xiǎn)，自己開(kāi)車(chē)上了前線(xiàn)，讓負(fù)傷的士兵上車(chē)檢查。軍官和士兵慢慢開(kāi)始佩服眼前的這個(gè)小個(gè)子女人，他們親昵地稱(chēng)她為“小個(gè)子居里”。由于長(zhǎng)期暴露在放射線(xiàn)下，瑪麗·居里得了惡性白血病。在她去世后，人們發(fā)現(xiàn)她留下的衣服、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、筆記本都充滿(mǎn)了放射性，只能穿上特殊的防護(hù)服才敢去接觸它們。

總結(jié)她的一生，她對(duì)科學(xué)的卓越探索，與她在這一過(guò)程中所表現(xiàn)出的勤奮刻苦、淡泊名利、熱愛(ài)祖國(guó)、獻(xiàn)身科學(xué)的高尚人格，以及那種尋求公正、平等、自由和與困難戰(zhàn)斗到底的意志，這都是她留給這個(gè)世界的了不起的遺產(chǎn)，我們很難說(shuō)哪一樣更為珍貴，這種高尚人格和堅(jiān)強(qiáng)意志給予學(xué)生心靈深刻的觸動(dòng)。

2 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的思考

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是指向過(guò)程的，應(yīng)當(dāng)關(guān)注學(xué)生在其培養(yǎng)過(guò)程中的體悟，而非結(jié)果導(dǎo)向?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任在培養(yǎng)目標(biāo)上往往用“體驗(yàn)”“意識(shí)”等詞語(yǔ)來(lái)描述，體現(xiàn)出素養(yǎng)的習(xí)得性和滲透性，教師無(wú)法通過(guò)講解、演示、作業(yè)、考試等方式直接“教”給學(xué)生，就像英國(guó)哲學(xué)家懷德海所揭示的，在“紀(jì)律良好”的課堂，“采用一種教材”，以“灌輸”的教學(xué)方法，教出“死板的知識(shí)”，這樣的教學(xué)是培養(yǎng)不了科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的。

為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，堅(jiān)持過(guò)程導(dǎo)向的另一個(gè)特性就是積累性和漸進(jìn)性。對(duì)教學(xué)中的體驗(yàn)和感悟，有些學(xué)生當(dāng)場(chǎng)并沒(méi)有馬上感受到，或只是比較淺顯的體會(huì)，但會(huì)潛在地、暫時(shí)地積存于他們內(nèi)心。隨著學(xué)習(xí)的進(jìn)程的深入，不斷積累，到一定程度就會(huì)從量變到質(zhì)變，由淺入深，轉(zhuǎn)而頓悟，并表現(xiàn)為追求真理的勇氣、尊重事實(shí)和規(guī)律、習(xí)慣于理性思考等特征。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的過(guò)程性導(dǎo)向也給教師提出了更高的要求，教師要有足夠的智慧，創(chuàng)造性地發(fā)掘“學(xué)材”，敏銳抓住時(shí)機(jī)，創(chuàng)設(shè)情境，積極介入，在“仿佛若有光”的境界中保持“靜待花開(kāi)”的堅(jiān)守和自信。

張瑋.歷史的溫度[M].北京：中信出版社，2017.