科学杂志文章!
一题激起层层浪
褚慧玲

  2001年高考,上海物理卷有这样一道题:  

  

   请将下面三位科学家的姓名按历史年代先后排序。 _________ , _________ , _________ 。任选其中两位科学家,简要写出他们在物理学上的主要贡献 _________ ,_________ 。

  

    

   此题引出颇多议论,从一个方面反映了当前教师和学生对中学教育改革方向及思路的认识。  

   比较积极的学生认为,作为学生应该掌握这类题目,此题要求学生不光学会物理的解题方法和物理知识,还要了解物理学本身的发展历程;此题具有相当的意义,源自教材,并不怪偏,这方面内容已被习题和试卷排挤,仅有少数教师能利用它引导学生。也有学生认为,此题老师没有讲过,在题海中也没见过。

   一部分教师认为,此内容不属于物理考试范围,意义不大,这样的内容与物理有什么关系?考到了什么物理知识?但更有教师指出:此题非常有新意,属今年高考的创新题。

   这道题是一分值为4分的填空题,编入2001年上海高考物理试卷中能引起如此多评论,可谓一题激起层层浪,给基础教育带来一个小小的冲击,促使我们要尽快转变评价理念、教育观念和课程内容,提高教师自身素质。    

   调整教育观念

   著名科学家爱因斯坦曾经说过,用专业知识教育人是不够的。通过专业教育,他可以成为一种有用的机器,但是不能成为一个和谐发展的人。现实中的物理教育把主要精力和时间耗于学科知识的教育,集中注意了解题目,无暇顾及科学的过去、现在和未来,更忽视物理在社会和生活中的应用,常使教材中已有的且极少的科学发展史内容都被忽略,放弃了在科学教育过程中能够培养学生人文精神和科学态度的机会。由此带给学生的仅是枯燥的概念、无味的公式和做不完的习题。  

   上述这道高考题的出现,提醒教育工作者,科学教育不应忘记学科除本身知识外,还蕴含着丰富的人文资源。应当重视培养学生正确的科学态度和科学精神,了解科学发展对人类社会的贡献,这也是当代社会所需人材应当具备的科学文化素养。

   物理教学中加强概念和规律建立的科学过程教学,是从正面直接强化对科学知识的求索;而了解科学发展的历程,则可以理解物理学的研究思想和方法,进而认识物理学成为一门真正科学的历史过程。通过人类认识史上正、反两方面的经验,强调科学知识的诞生和发展必然要经历一个对不同科学化程度的知识不断辩争与甄别的过程,物理学习若能使学生获得这样的认识,将有助于学生在面对历史上已有的、现实中发生的或将来可能形成的各种知识“品种”与文化现象时,都能够保持清醒的头脑,且能以批判精神来对待。

   判断知识的科学化程度,关键要看它是否符合客观事物的实际。例如,地心说能有效地解释当时大多数天文现象;卡诺以热寂说为理论基础提出了卡诺循环;磁荷理论能相对简捷地计算出磁场问题的正确数据。但这些理论最终被日心说、热运动说、分子电流说等证明为不符合客观物质世界的真实状况。由此可见,物理教学不能终止于知识本身的记忆、理解与运用,而应通过物理学发展的历史,突出科学家为如实反映客观物质世界而做的艰苦、曲折,但极为深刻的辨析,并努力在辨析中去展现其科学本质。这也是在物理教学中提高学生科学文化素养应注意的重要问题。

   如果在教学中将科学知识的科学价值仅等同于知识使用价值,而且在中学被简化为解题价值,即只看重知识本身的理解和运用,学生便只能从解题的狭义运用去体会知识的科学本质。长期如此,容易使学生的科学文化素质发展被阉割成知识文化水平的累积。

   科学文化素质与知识文化水平之间的重要区别在于:知识文化水平集中表现在知识面的广博与概念的深刻,而科学文化素质则集中表现在观念的正确和表述的精确。这是因为观念是比知识和概念更能影响个人发展和决定个人水平的内在能动因素。观念是指人关于事物及其发展过程的本原性和本体性的见解与认识,一种观念能在较大范围并极大程度地左右人对许多事物的态度与看法。于是,一个人的科学观念既可作为他接受科学概念及与其相互联系的整体背景和基础,也能成为他正确从事创造性活动的意识保证。

   物理学的发展过程,正是许多物理学家在物质是运动的,运动是有规律且规律是可知的、因果性的,其形式是简单的、和谐的、对称的、有不同层次的等一系列正确观念的指引下,去成功研究物理现象、过程和建构物理学理论的。与此相反,当观念发生错误时,即使是大物理学家,也难能再由这些观念得出科学成果。如牛顿的第一动力来自上帝的观念,就严重束缚了他对力学的进一步研究;约里奥·居里夫妇由于观念滞后,三次失去获得诺贝尔物理奖的机会(裂变、中子和正电子的发现)。因此,在学习物理知识的同时,再现物理事件的发生,使学生更多树立起一些科学观念,乃是物理教学中发展学生科学文化素质的—个根本性问题。当学生将来忘记许多具体物理知识时,科学观念将不会随之而去;反之,它还可能对学生一生及他们的世界观和人格的健康发展,产生重大影响。

   更新评价理念  

   我国基础教育课程改革纲要(试行)中指出:“新课程的培养目标应体现时代要求。要使学生逐步形成正确的世界观、人生观、价值观;具有初步的创新精神、实践能力、科学和人文素养以及环境意识;具有适应终身学习的基础知识、基本技能和方法;具有健壮的体魄和良好的心理素质,养成健康的审美情趣和生活方式,成为有理想、有道德、有文化、有纪律的一代新人。” 

   在对学生的评价方面,除了注重对学生知识和技能掌握的评价外,还要注重对学生掌握知识的过程、方法及能力的评价,注重对学生情感、态度与价值观的评价。在高考试卷中以照片这一独特方式呈现有关物理学发展和科学家主要贡献的内容,再以开放的形式让学生选择回答,应该说是第一次,体现了基础教育改革与发展的精神和全新的评价理念。

   以往的试卷中也会编制有关物理学史方面的题目,一般是关于科学家发现某一新粒子或著名实验等内容,多数出现在光的本性和原子、原子核这两部分中,因此容易受知识和记忆的影响。也许有人认为,物理学是科学,学生掌握了物理知识也就学好了物理,自然也就提高了科学文化素质。然而这种以拥有科学知识的量来判断科学文化素质发展的看法,有失偏颇。掌握物理知识当然是物理教育的目的之一,但不能因此总以掌握知识这个“不变”来应教育目的的改变。物理教育应从提高学生科学文化素质的角度思考,围绕从知识、能力、方法和过程等不同侧面提出的教学目的进行教学,因此要有相应的评价试题和独特的评价形式。上述这道高考试题在对学生的科学态度、情感、价值观进行评价的同时,采用开放的形式也是对学生科学知识学习和理解过程的评价,避免了对知识过多的记忆成分。

   科学文化可以理解为科学的文化知识,或者自然科学知识与一般文化知识的和,或者是视科学为文化的一部分,将科学本身视为一种文化,等等。无论哪种理解,其核心是,传授给学生的知识必须是科学的,这是物理教育应坚持的教学原则。以往,落实这一原则的立足点常被处理为物理知识本身的正确,集中体现在教学中和学生运用知识时师生不断与在物理知识方面发生的各种错误理解做“斗争”。然而,从科学文化素质的角度看,仅做到这一点是很不够的。因为科学文化素质比科学文化知识有着更为内在、更为能动、更能持久和更具潜能的内涵。

   整合课程内容  

   国外课程内容设置中很注重有关科学发展的历程,科学的探究过程。例如美国在《面向所有美国人的科学》的报告中第一章就是关于“科学的本质”,第十章则是关于“历史的观点”;美国国家科学教育标准的内容标准中第八类是:科学的历史与本质,要求在5~8年级的初中阶段,除了理解科学是一种人类的努力之外,还要求所有学生逐步理解科学的本质和科学史的一些内容,认为引入历史的范例将有助于学生认识到科学事业在更大程度上是哲学的、社会的和人类的事业。 在9~10年级的高中阶段,要求所有学生都逐步认识“关于科学的本质”和“历史的观点”,要利用历史来详尽简述不同的历史和文化视野中科学探索、科学的本质和科学的不同方面。  

   挪威的基础教育课程中,在10年级,要求学生掌握电学领域中一些重大的发现和发明,包括静电和电本身的发现等。  

   加拿大在10年级的应用课程中,涉及有关物理学的运动及其应用这方面内容时,要求学生举出加拿大本国和其他国家的科学家对于有关运动的科学和技术做出贡献的实例。  

   英国国家科学课程要求学生了解:如何提出、评价和传播科学思想(如大众的看法,其他科学家的看法);科学争议怎样从对经验证据的不同解释方式中产生(如达尔文的进化论);科学工作受其所处环境的影响方式(如社会的、历史的、道德的和精神的),这些环境因素如何影响科学思想被接受与否等。

   目前我国新一轮课程改革中的基础教育课程标准中指出,通过探索神奇的物理现象,揭示隐藏其中的物理规律,并将其应用于生产和生活实际,以此培养学生终身的探索乐趣,严密的逻辑思维习惯和科学人文精神。在强调基本知识、基本研究方法的基础上,注意将物理科学最新进展引入物理课程,注重学科之间的融合,人文与自然的渗透,以使学生获得对自然界更加本质的认识和理解,树立科学的世界观。从中可以看出,课程在培养学生掌握知识与技能、过程与方法的同时,使学生养成良好的科学素养、科学精神与科学态度,以及价值观的形成也成为课程内容的重要部分。  

   为了实现课程标准中的目标,可以考虑在中学着手科学史的教育。如关于牛顿第一定律的教学,可以将历史上关于力与运动的各种观点、科学家的各种态度、不同的证明方法,沿着科学发展的过程逐步呈现给学生,让学生通过一系列的思考、分析和小组讨论,理解领会牛顿第一定律的实质,从中体会对待科学的态度,培养学生的情感和价值观。

   任何一个科学概念、规律,从开始研究到最终被确认,都有一个艰苦的曲折的研究过程。物理学的诞生、形成和发展,以及我们在由“物”及“理”地解决实际问题时,获得的真实体会,都证明了这一点。因此,在物理学习中,要让学生体会到科学结论的形成需要一个去伪存真、去粗取精的扬弃过程,让学生学到科学的思想、科学的灵魂。使学生在是非面前,特别是伪科学面前,能够增强辨别能力,具有批判精神。  

   提高教师素质

   长期以来,教师把主要精力和时间放在学科知识的教学方面,无暇过问科学前沿的现状及发展,更没有时间回头看一下科学的发展历程。这样容易带给学生毫无新意的课堂教学内容,谈不上培养学生良好的科学文化素养。还有些教师把人文精神培养的责任推给了文科教师。其结果会出现把教材中本来已很少的科学史的资料被忽略掉,虽然也有教师在教学中增加一些科学史内容,却是为了应付考试,把它作为记忆性内容。总体说来,教师对科学发展和科学史的关注很少。如果在物理教育中增加这方面内容,对于仅能把握高考考纲、相关知识点及考试的各种题型的教师可能是个严峻的挑战。

   追溯人类科学源头,科学始终被作为一种人文理想而追求。例如,亚里士多德关于求知的确切理性基础、关于“欧几里德支点”的信念、公理化体系中蕴涵的简单性原则、柏拉图和多数希腊哲学家关于几何形式和谐完美的理想、中世纪和文艺复兴时代的科学理论等。哥白尼正是深感托勒密体系在数学上不和谐,才着手对之改造,而他也正是受着圆形这个完美几何形式的限制而未能建立椭圆形天体轨道模型。开普勒的行星运动定律揭示出宇宙在数方面的和谐比率:行星矢径在相等时间扫过相等面积、行星公转周期的平方正比于与太阳距离的立方、行星远日点和近日点之间角速度的变化用乐谱形式标出,牛顿正是继承此种思路,从行星运动定律中导出具有数的和谐的万有引力定律,也可谓科学理想的产物。  

   即便是现代科学理论,如电磁场结构理论、爱因斯坦的广义相对论引力场方程乃至未成功的统一场论、巴尔末公式、量子力学矩阵方程、分子生物学大分子立体结构理论、C60足球型结构等,皆与人文理想有关。

   科学家往往认为,数学上美的形式在描述客观世界方面有价值。狄拉克正是在对称和谐的美学理想推动下,预设反粒子的必然存在。不仅科学本身原是一种人文理想,而且科学理论的建构,往往以美学理想或本体论理念为出发点或启发动力。再者,科学共同体所遵守的规范体现某些伦理价值,以及诸如此类,也是科学中的人文理想。这些理念的生命悠久,直抵今日。

   科学发展的历程告诉我们,科学离我们并不遥远,可以亲近、可以走进,而且充满人性,充满着浓郁的人文气息。面对这些丰富的科学发展史料,物理教师是否还认为物理教育只是培养科学知识的主阵地,而与人文精神养育无关呢?物理教师是否也应该为学生的和谐发展,为使学生成为具有科学和人文精神的健全的人的培养承担起应有的责任和义务呢?

  

  

  



关闭该窗口