核心素養視閾下科學態度與責任培養的實踐與思考

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

核心素養視閾下科學態度與責任培養的實踐與思考

曹俊1鐘志鵬2

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

科學態度與責任作為物理學科核心素養的主要內容，只有堅持過程性導向，創造性地發掘“學材”，敏銳地抓住教育時機、創設情境，持續推進才能有所成效。本文結合案例分析，圍繞學生科學態度與責任的培養，展示了筆者的實踐和思考。

核心素養；科學態度與責任；過程性導向

科學態度與責任作為物理學科核心素養的主要內容之一，是指在認識科學本質，理解科學·技術·社會·環境關系的基礎上，逐漸形成的對科學和技術應有的正確態度以及責任。科學態度與責任是學科核心素養目標實現增值的關鍵參量，有學者用“素養=(知識+能力)態度”這一表達式來加以闡述。筆者圍繞如何培養學生的科學態度與責任，在物理教學中進行了探索。

1 培養學生科學態度與責任的實踐

1.1 兩本巨著的經典傳承：自然科學公理化體系的樣板

在學習完牛頓三定律后，出于對牛頓的力學體系宏觀把握的重要性和自然科學中公理思想重要性的認識，在本章的復習課上，筆者向學生介紹了歐幾里得的《幾何原本》與牛頓的《自然哲學的數學原理》(如圖1)兩大科學巨著的內在邏輯和體例特點(如表1)。

表1

續表

《幾何原本》把人們公認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，從而建立了一套從公理、定義出發，推演得到定理的幾何學論證方法，對后世產生了深遠的影響，它標志著幾何學已成為一個嚴密的理論系統。

《自然哲學的數學原理》是第一次科學革命的集大成之作。牛頓遵循古希臘的公理化模式，從定義、定律出發，導出命題。對具體的問題(如月球的運動)，他把從理論導出的結果和實驗結果相比較，給出證明或求解，所有的求證、求解都是數學化的。但他從沒有忘記自己的使命是解釋自然現象，《自然哲學的數學原理》中的命題都來自于現實世界。

從研究方法來看，《幾何原本》和《自然哲學的數學原理》一脈相承，包括理論體系結構、研究方法等多方面內容。通過兩本書編寫體例、風格的比較，學生們對學術研究的內在邏輯體系有了一個統一的認識，體會到了這種邏輯思想的嚴密可靠，也認識到公理要有實踐證明的原因。這種比較，有利于學生加深對科學本質的認識。

圖1

1.2 高溫超導的科研競賽：科學沒有國界、科學家卻有祖國

在人教版高中物理教材必修一“緒言”中，精選了放射治療、半導體芯片、激光器、超導懸浮、量子圍欄、DNA雙螺旋結構等前沿技術作為例子，來展現物理學對科學技術發展的促進作用。按以往的教學經驗，照本宣科對拓寬知識面、激發學習興趣所起的作用非常有限。為此筆者借助教材的超導圖片，以“超導研究在上世紀末的發展”設計一個小專題，讓學生體會物理學與其他科學技術的關系。并挖掘超導研究的發展過程中，中國和日本、美國科學家之間的競爭，引發學生思考(如表2)。

表2

續表

引導學生就以上資料，圍繞下列問題展開討論、交流：

(1) 上世紀80年代，中國科學家在超導的研究方面取得了那些成績？

(2) 對于中國、日本、美國在超導研究方面的激烈競爭，請談談你的看法。

(3) 超導列車、超導船的開發使用，將對我們的生活產生那些深遠影響？

學生在這一環節的參與度非常高，不僅合理地想象了超導技術對未來生活的改變，還探討了我國超導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，學生對科學、技術與社會發展之間關系的理解在課本呈現的基礎上得到了升華。對科學家付出努力的認同、取得成績的贊賞、以及對理論轉化為技術、產品方面差距的認識，更是讓學生充分地理解了“科學沒有國界、科學家卻有自己的祖國”的內涵。正是有了共同的家國情懷，學生才能對這樣一個科技競爭的過程感同身受，從而激發了學習的興趣和責任意識。

1.3 兩位巨人的學術交往：己欲立而立人，己欲達而達人

經典電磁理論的建立為電氣化時代的到來奠定了基礎。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后，筆者及時給學生介紹了麥克斯韋與法拉第的歷史性會面。

青年物理學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。一個不精通數學，另一個卻對數學運用自如。法拉第勉勵麥克斯韋：“不要局限于用數學來解釋已有的見解，而應該突破它。”法拉第的話像一盞明燈，照亮了青年物理學家麥克斯韋前進的道路，終于在1873年出版了《電磁通論》這部科學名著，內容豐富、形式完備，體現出理論和實驗的一致性，與牛頓的《自然哲學的數學原理》交相輝映，麥克斯韋的電磁理論成為經典物理學的重要支柱之一。

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。他是實驗室的創建人，也是第一任主任，這個實驗室開花結果的時期在20世紀。大批優秀的科學人才，尤其是原子物理方面的人才，都是從這里培養出來的。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，又在下一輩科學家的培養上得以延續。

通過這段歷史的教學，兩代科學家基于學術交往的場景鮮活地展現在學生的面前，既突出了探究電磁奧秘的接力棒在老一輩科學家和年輕一代科學家之間的交接，也見證了兩位科學巨人建造電磁學大廈的杰出工作。仁者，己欲立而立人，己欲達而達人。兩位科學巨人的言傳身教生動詮釋了“仁者”的標準，像一顆火種埋在了學生的內心，讓了解這段歷史的人心生敬仰，見賢思齊。

1.4 居里夫人獻身科學的高尚人格

在高中階段，面對物理學習的困難，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現者，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種獎章、107個榮譽頭銜，卻全不在意。金質獎章也只是她女兒的玩具，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。”

圖2

也鮮有人了解，她把新發現的元素命名為“釙”(Polonium)，以此紀念她那已被列強瓜分掉的祖國——波蘭。在旅居法國期間，適逢一戰爆發，她在一臺“雷諾”卡車上組裝上一臺發電機、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，人們發現她留下的衣服、實驗設備、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。

總結她的一生，她對科學的卓越探索，與她在這一過程中所表現出的勤奮刻苦、淡泊名利、熱愛祖國、獻身科學的高尚人格，以及那種尋求公正、平等、自由和與困難戰斗到底的意志，這都是她留給這個世界的了不起的遺產，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生心靈深刻的觸動。

2 培養學生科學態度與責任的思考

科學態度與責任是指向過程的，應當關注學生在其培養過程中的體悟，而非結果導向。科學態度與責任在培養目標上往往用“體驗”“意識”等詞語來描述，體現出素養的習得性和滲透性，教師無法通過講解、演示、作業、考試等方式直接“教”給學生，就像英國哲學家懷德海所揭示的，在“紀律良好”的課堂，“采用一種教材”，以“灌輸”的教學方法，教出“死板的知識”，這樣的教學是培養不了科學態度與責任的。

為培養學生的科學態度與責任，堅持過程導向的另一個特性就是積累性和漸進性。對教學中的體驗和感悟，有些學生當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心。隨著學習的進程的深入，不斷積累，到一定程度就會從量變到質變，由淺入深，轉而頓悟，并表現為追求真理的勇氣、尊重事實和規律、習慣于理性思考等特征。

科學態度與責任的過程性導向也給教師提出了更高的要求，教師要有足夠的智慧，創造性地發掘“學材”，敏銳抓住時機，創設情境，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.