(1. 江蘇省無錫市玉祁初級中學(xué)，江蘇 無錫 214183；2. 江蘇省無錫市玉祁高級中學(xué)，江蘇 無錫 214183)

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

曹俊1鐘志鵬2

(1. 江蘇省無錫市玉祁初級中學(xué)，江蘇 無錫 214183；2. 江蘇省無錫市玉祁高級中學(xué)，江蘇 無錫 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，只有堅持過程性導(dǎo)向，創(chuàng)造性地發(fā)掘“學(xué)材”，敏銳地抓住教育時機、創(chuàng)設(shè)情境，持續(xù)推進才能有所成效。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)，展示了筆者的實踐和思考。

核心素養(yǎng)；科學(xué)態(tài)度與責(zé)任；過程性導(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)識科學(xué)本質(zhì)，理解科學(xué)·技術(shù)·社會·環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成的對科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度以及責(zé)任。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)實現(xiàn)增值的關(guān)鍵參量，有學(xué)者用“素養(yǎng)=(知識+能力)態(tài)度”這一表達式來加以闡述。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)中進行了探索。

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

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，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(如表1)。

表1

續(xù)表

《幾何原本》把人們公認(rèn)的一些事實列成定義和公理，以形式邏輯的方法，用這些定義和公理來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。對具體的問題(如月球的運動)，他把從理論導(dǎo)出的結(jié)果和實驗結(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》中的命題都來自于現(xiàn)實世界。

從研究方法來看，《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。通過兩本書編寫體例、風(fēng)格的比較，學(xué)生們對學(xué)術(shù)研究的內(nèi)在邏輯體系有了一個統(tǒng)一的認(rèn)識，體會到了這種邏輯思想的嚴(yán)密可靠，也認(rèn)識到公理要有實踐證明的原因。這種比較，有利于學(xué)生加深對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識。

圖1

1.2 高溫超導(dǎo)的科研競賽：科學(xué)沒有國界、科學(xué)家卻有祖國

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，來展現(xiàn)物理學(xué)對科學(xué)技術(shù)發(fā)展的促進作用。按以往的教學(xué)經(jīng)驗，照本宣科對拓寬知識面、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)計一個小專題，讓學(xué)生體會物理學(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)展過程中，中國和日本、美國科學(xué)家之間的競爭，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，圍繞下列問題展開討論、交流：

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

(2) 對于中國、日本、美國在超導(dǎo)研究方面的激烈競爭，請談?wù)勀愕目捶ā?/p>

(3) 超導(dǎo)列車、超導(dǎo)船的開發(fā)使用，將對我們的生活產(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)對未來生活的改變，還探討了我國超導(dǎo)研究的成就和存在的問題。脫離空泛的宣講，圍繞問題的探討，學(xué)生對科學(xué)、技術(shù)與社會發(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。對科學(xué)家付出努力的認(rèn)同、取得成績的贊賞、以及對理論轉(zhuǎn)化為技術(shù)、產(chǎn)品方面差距的認(rèn)識，更是讓學(xué)生充分地理解了“科學(xué)沒有國界、科學(xué)家卻有自己的祖國”的內(nèi)涵。正是有了共同的家國情懷，學(xué)生才能對這樣一個科技競爭的過程感同身受，從而激發(fā)了學(xué)習(xí)的興趣和責(zé)任意識。

1.3 兩位巨人的學(xué)術(shù)交往：己欲立而立人，己欲達而達人

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

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，這是一次難忘的會晤。這兩位偉人年齡相差40歲，法拉第和藹，麥克斯韋機智。老師是一團溫暖的火，學(xué)生像一把鋒利的劍。麥克斯韋不善于辭令，法拉第演講起來卻是娓娓動聽。一個不精通數(shù)學(xué)，另一個卻對數(shù)學(xué)運用自如。法拉第勉勵麥克斯韋：“不要局限于用數(shù)學(xué)來解釋已有的見解，而應(yīng)該突破它?！狈ɡ诘脑捪褚槐K明燈，照亮了青年物理學(xué)家麥克斯韋前進的道路，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)出理論和實驗的一致性，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驗室。他是實驗室的創(chuàng)建人，也是第一任主任，這個實驗室開花結(jié)果的時期在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)出來的。法拉第對麥克斯韋的勉勵和期許，通過卡文迪許實驗室這一平臺，又在下一輩科學(xué)家的培養(yǎng)上得以延續(xù)。

通過這段歷史的教學(xué)，兩代科學(xué)家基于學(xué)術(shù)交往的場景鮮活地展現(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，己欲達而達人。兩位科學(xué)巨人的言傳身教生動詮釋了“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，見賢思齊。

1.4 居里夫人獻身科學(xué)的高尚人格

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

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，是兩獲諾貝爾獎的第一人。但卻很少有人知道，為了提煉純鐳，居里夫婦變賣了所有值錢的東西，經(jīng)歷45個月、幾萬次的提煉，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。而后又主動放棄了鐳的發(fā)明專利，因為他們把自己的科研成果看作全人類的共同財富。她一生共獲得10項獎金、16種獎?wù)隆?07個榮譽頭銜，卻全不在意。金質(zhì)獎?wù)乱仓皇撬畠旱耐婢?，對此居里夫人說：“我是想讓孩子從小就知道，榮譽就像玩具，只能玩玩而已，絕不能看得太重，否則就將一事無成?！?/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)念她那已被列強瓜分掉的祖國——波蘭。在旅居法國期間，適逢一戰(zhàn)爆發(fā)，她在一臺“雷諾”卡車上組裝上一臺發(fā)電機、一個病床，以及一臺移動的X射線儀。47歲的瑪麗·居里冒著生命危險，自己開車上了前線，讓負(fù)傷的士兵上車檢查。軍官和士兵慢慢開始佩服眼前的這個小個子女人，他們親昵地稱她為“小個子居里”。由于長期暴露在放射線下，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、實驗設(shè)備、筆記本都充滿了放射性，只能穿上特殊的防護服才敢去接觸它們。

總結(jié)她的一生，她對科學(xué)的卓越探索，與她在這一過程中所表現(xiàn)出的勤奮刻苦、淡泊名利、熱愛祖國、獻身科學(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，這都是她留給這個世界的了不起的遺產(chǎn)，我們很難說哪一樣更為珍貴，這種高尚人格和堅強意志給予學(xué)生心靈深刻的觸動。

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)任是指向過程的，應(yīng)當(dāng)關(guān)注學(xué)生在其培養(yǎng)過程中的體悟，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”“意識”等詞語來描述，體現(xiàn)出素養(yǎng)的習(xí)得性和滲透性，教師無法通過講解、演示、作業(yè)、考試等方式直接“教”給學(xué)生，就像英國哲學(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”，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，堅持過程導(dǎo)向的另一個特性就是積累性和漸進性。對教學(xué)中的體驗和感悟，有些學(xué)生當(dāng)場并沒有馬上感受到，或只是比較淺顯的體會，但會潛在地、暫時地積存于他們內(nèi)心。隨著學(xué)習(xí)的進程的深入，不斷積累，到一定程度就會從量變到質(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”，敏銳抓住時機，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”的堅守和自信。

張瑋.歷史的溫度[M].北京：中信出版社，2017.