淺談高中物理教科書的時代性與科學性

歐劍雄

(福建省莆田第一中學，福建 莆田 351100)

教科書中介紹一些物理學科相關研究的最新進展,及時反映物理技術應用對自然和社會的影響,融入與科學·技術·社會·環境相關的內容,有利于開闊學生的視野,激發其學習興趣,培養學生的科學態度與責任感．因此,教科書內容的選擇應體現時代性．同時,教科書的編寫無論是內容還是呈現方式都應遵循科學性原則,不僅要正確反映課程標準要求的物理概念、原理及定律,正確納入物理實驗,還應科學融入研究方法、科學態度與價值觀等內容．[1]

科學性和時代性是高中教科書必須要兼顧的兩個重要原則．然而,在這個信息爆炸的時代,如果在教科書編寫過程中不加以仔細核查和及時更新,就很容易在選用那些能夠體現時代性的內容時出現科學性錯誤．下面,筆者以教科書中的幾個實例來驗證上述觀點．

1 認真核查、減少錯誤

例1.1994年7月,“舒梅克——列維”9號彗星的碎片與木星發生了猛烈碰撞．碰撞產生的爆炸相當于成千上萬顆原子彈爆炸的威力,在木星上留下的“傷痕”幾乎達到了地球大?。@次宇宙天體間的碰撞震撼了地球人．[2]

這是魯科版《物理(選修3-5)》第1章導入部分的第一段,教材此處借助彗星與木星相撞的例子讓學生感受天體間碰撞的驚心動魄．這一方面能夠有效激發學生的學習興趣,將學生的思維引導到本章內容的學習上;另一方面,通過與下文微觀粒子間的碰撞的對比,能夠讓學生體會物理規律的普遍性,領略物理學的美．

然而略顯遺憾的是,例子中的相關數據卻不符合實際情況．《從參與彗木相撞預報工作談起》[3]等相關文章均指出:“舒梅克——列維”9號彗星的一系列碎核以每秒高達60 km的速度連續撞擊木星,猛烈碰撞所產生的能量相當于上億顆投擲于廣島的原子彈,在木星上留下的傷痕大大超過了地球的直徑．即便考慮不同原子彈的TNT當量不同,教材中的“成千上萬顆原子彈” 仍與實際情況相差甚遠．此外,“在木星上留下的傷痕幾乎達到了地球大小”的描述也與實際情況“大大超過地球直徑”不符合．

雖然上述問題對教材的使用并不會造成太大的影響,但這種對內容未加仔細審核的行為本身卻傳遞了一個錯誤的科學態度和價值觀．教材的編寫應精益求精,在選用每一個素材時都應做到認真查找相關權威資料并仔細核查,盡可能減少類似的錯誤．

2 嚴謹表述、防止歧義

例2.烏賊具有由外套膜圍成的外套腔,進入外套腔的水由漏斗管噴出,烏賊就是依靠漏斗管噴水的反沖作用而使身體運動的．[4]

這是魯科版《物理(選修3-5)》第1章第2節動量守恒定律“信息窗”欄目中的內容．通過這個信息窗,學生能夠了解烏賊的運動方式,知道“動量守恒定律”在生物運動中的作用．這有助于拓寬學生的視野,提高學生觀察自然現象、投身科學研究的興趣．

然而這段話的表述卻并不科學,實際上烏賊是依靠噴射和鰭波動復合推進的．當烏賊游動速度較慢時,鰭波動推進作用很大,在向前游動或者低速向后游動時,鰭波動是主要推進方式;當烏賊快速向后游動時,噴射是主要推進方式．[5]而教材中的表述很容易讓學生誤以為烏賊只靠漏斗管噴水的反沖作用而運動．這種不嚴謹的表述容易產生歧義,引起學生誤解,教材中應該避免出現這樣傳遞錯誤信息的問題．由此可以看出,文字的表達與斟酌也是教材編寫中很重要的一項工作,不可馬虎．

相似的例子還有很多,例如還是“動量守恒定律”這節,教材上有這樣一句話“有些原子核是不穩定的,能自發釋放出某些粒子,然后變成另外一種原子核．例如,鐳(Ra)原子核是不穩定的,它有88個質子和138個中子,……”．這樣的表述很容易讓學生誤以為鐳原子核一定只有88個質子和138個中子,而實際上鐳有多種同位素,如鐳223、鐳224、鐳226、鐳228等．如果將教材中“鐳(Ra)原子核是不穩定的”改成“鐳-226(226Ra)原子核是不穩定的”,那就不會出現上述的歧義．

3 及時更新、避免滯后

例3.碰撞試驗是讓汽車以48.3 km/h的國際標準碰撞速度駛向質量為80 t的國際標準碰撞試驗臺．由于障礙物是固定的,所以撞擊使汽車的動量一下子變到0.[6]

這是人教版《物理(選修3-5)》第1章第2節動量和動量定理“科學漫步”欄目中的內容．該欄目通過介紹汽車碰撞試驗,讓學生思考汽車碰撞試驗中受到的沖擊力大小的影響因素,思考如何用動量定理解釋安全氣囊的保護作用．這有助于學生理解動量定理,并從物理走向生活,應用所學物理知識解釋生活現象,同時也能夠提高學生的交通安全意識．

美中不足的是,教材中的相關信息卻是滯后的．關于汽車正面碰撞試驗的相關標準如下．《中華人民共和國國家標準GB11551—2014汽車正面碰撞的成員保護》規定壁障(并非稱作試驗臺)質量不低于70 t,碰撞瞬間車輛速度應為50±2 km/h,并允許以更高的碰撞速度完成碰撞實驗．《美國正面碰撞法規FMVSS208》 規定的碰撞速度為大于等于56 km/h．《歐洲正面碰撞試驗ECER94》規定的碰撞速度為56±1 km/h,關于壁障的要求是在固定壁前加裝一個能變形吸能的蜂窩鋁塊,因此汽車的動量并非一下子變為0．教材中的“48.3 km/h”與這些標準都不相符合,筆者經過認真查找,發現這個數據其實是2007年以前《美國正面碰撞法規FMVSS208》規定的標準．

現在是一個信息爆炸的時代,教材中如果選用一些時代性較強的內容,那就一定要考慮信息的更新問題．只有及時更新,才能避免信息的滯后,這樣才能真正體現教材的時代性,同時避免科學性的錯誤．

教科書是課程實施過程中最直接的課程資源,高中物理教科書在落實物理課程的育人功能、提升學生的物理核心素養中發揮著重要的作用．因此,教科書的編寫是一項非常重要的工作．筆者認為,在教科書的編寫和修訂中,廣泛征求教材使用者的意見是非常有必要的．教師作為教科書很重要的一個使用者,應該要有不斷完善教科書的意愿和義務．為此,筆者著此拙作,薄舉3例,希望能夠起到拋磚引玉的作用．