基于科普閱讀的途徑淺談科學素養(yǎng)的培養(yǎng)——初高中物理課外文本課程資源的開發(fā)與利用

葉 倩 呂 琪

（南京師范大學教師教育學院，江蘇 南京 210000）

課外名著閱讀不僅能夠增加學生的語感積累，提高其語言素養(yǎng)；還能夠擴大學生的知識范圍，提高學生的人文素養(yǎng)；有些名著甚至還能豐富學生的精神世界，錘煉其意志品質(zhì).在科學課程的教學環(huán)節(jié)中，很少有教師指導性地去推薦科普類名著供學生去閱讀，物理教學方面亦是如此.這就使得中學生在學習過程中缺失了很大一塊的課程資源——課外文本資源.所以，開發(fā)與利用課外文本資源，以科普閱讀為一條途徑促進科學素養(yǎng)的培養(yǎng).應該說，這對于初高中物理教學來說，也具有重要的意義.

1 物理課程標準對提高中學生物理科學素養(yǎng)的要求

全日制義務教育《物理課程標準（實驗）》明確指出：“義務教育階段的物理課程作為科學教育的組成部分，是以提高全體學生科學素養(yǎng)為目標的自然科學基礎課程”；普通高中《物理課程標準（實驗）》也指出：“高中物理課程旨在進一步提高學生的科學素養(yǎng)，從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀3個方面培養(yǎng)學生，為學生終身發(fā)展、應對現(xiàn)代社會和未來發(fā)展的挑戰(zhàn)奠定基礎”；而《科學（7～9年級）課程標準（實驗）》則同樣明確提出“全面提高每一個學生的科學素養(yǎng)是科學課程的核心理念”.

課程標準提出“提高學生科學素養(yǎng)”的理念，是期望學生通過物理課程的學習能夠在以下4個領域得到發(fā)展.

（1）物理學知識和操作技能.

物理學知識包括基本的物理學概念、原理和規(guī)律.操作技能包括正確使用物理實驗中的常用工具和儀器、基本的實驗操作技能等.

（2）科學探究方法與技能.

科學探究不是僅僅屬于科學家的方法和技能，它也是學生學習科學的有效方式之一.學生們應該掌握科學探究的一般技能，包括：提出問題、做出假設、制定計劃、收集證據(jù)、得出結論、表達和交流的科學探究能力.學生進行探究活動的真正意圖，不僅在于掌握知識本身，而更重要的是讓他們親身體會科學家是如何困惑于問題、如何假設問題的“答案”、考慮從哪些途徑去解決問題，并以此漸漸地養(yǎng)成探究的態(tài)度和方法.

（3）科學、技術與社會（STS）.

物理課程對學生進行STS的教育，目的在于突出科學、技術、社會之間的關系.學生要了解什么是科學，什么是技術，以及科學和技術的聯(lián)系.解決技術問題需要科學知識，而一項新的技術的產(chǎn)生又使科學家有可能用新的方法來擴展他們的研究.科學、技術與社會是緊密相連的.學生在物理課程的學習過程中，通過參與和解決現(xiàn)實世界中具體問題，來獲取科學與技術的知識，形成正確的態(tài)度、價值觀和社會責任感.這樣，在日常生活中，他們就知道如何把所學的知識、方法與實踐相結合.

（4）科學態(tài)度和科學的世界觀.

科學態(tài)度是人基于對科學知識的正確理解和對科學發(fā)展的認識而形成科學的信念和科學習慣，包括好奇心、誠實、合作和創(chuàng)造力.科學的世界觀是指科學家對科學有一些基本的信念和態(tài)度，主要包括：① 科學地認為世界是能夠被認知的；② 科學知識是不斷變化的，知識的變化是不可避免的；③ 科學雖然處于不斷變化中，但這種變化只是處于緩慢的修正之中，絕大部分科學知識是非常穩(wěn)定的，所以科學知識的主體具有連續(xù)性和穩(wěn)定性；④ 科學不能為一切問題提供全部答案.此外，還有愛國主義教育.

要想真正在物理教學中落實學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)，要利用好科普閱讀這條有效的途徑，讓學生閱讀經(jīng)典的物理學名著，這對學生科學素養(yǎng)的養(yǎng)成是極有益處的.

2 科普名著對提高學生科學素養(yǎng)的益處

（1）激發(fā)學科學的興趣.

學習的最大動力就是興趣.亞里士多德就曾說過：“古往今來人們開始探索，都應起源于對自然萬物的驚異.”科普名著為什么能促進學生對科學世界學習的興趣呢？它的魅力何在？筆者覺得有以下幾個方面：①內(nèi)容上推陳出新，科普名著是走在時代前列的，接觸前沿科技的興奮感可激發(fā)學生對科學世界的探究欲.②實用性強，學生在閱讀科普名著時，發(fā)現(xiàn)科普知識能夠運用來解決實際問題，知識有用，學生學習興趣自然越來越濃.讀者通過閱讀科普讀物，得到啟迪，激發(fā)出學科學、用科學的熱情.

（2）拓展學生知識面.

科學出版社曾對學生科學知識狀況進行調(diào)查，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，學生在科學知識上還存在著很大的缺口.如此看來，有限的課內(nèi)知識，已經(jīng)不能滿足學生對科學知識的渴求了.學生急需要用課外知識來填充其科學知識的空白.科普類知識涵蓋面十分廣，通過這些書籍的閱讀，學生的知識面自然會大大拓展.

（3）培養(yǎng)正確科學態(tài)度.

所謂科學態(tài)度乃是一個人在從事、研究科學時其所持有的觀點、看法、心理的傾向或心理上的準備.如果一個人能夠具有正確的科學態(tài)度，則不僅在科學研究上能夠避免誤入歧途，減少許多錯誤，而且能夠迅速找出正確解決問題的途徑和結論.科普名著強調(diào)書籍內(nèi)容的真實性、實用性，要求表現(xiàn)在相應的科學技術內(nèi)容準確嚴謹，也具有實用性.可以讓青少年通過這種閱讀體驗，培養(yǎng)和形成實事求是、嚴謹踏實的科學態(tài)度.

（4）培養(yǎng)學生科學信仰.

科學本身就是一種探索，追求真理的過程.學生在科普名著中能夠被科學家的信仰和追求給打動，為學生的科學信仰培養(yǎng)和對真理的追求起到了很好的鋪墊作用.

3 物理科普名著的選擇

（1）經(jīng)久不衰，堪稱經(jīng)典.

在選擇科普名著時，首先要考慮的便是這本書能不能稱之為“經(jīng)典”、“名著”.我們認為可以從幾個方面來衡量：①名家大作.經(jīng)典的物理科普名著應該出自物理大家之手，具有一定的知名度.②具有嚴謹?shù)目茖W性.由于物理學本身所具有的科學性，在選擇物理科普名著時，應該關注其中科學語言的嚴謹性，以免給學生帶來負面的影響.③ 不落后于時代，經(jīng)得起時間的考驗.科普名著應該是經(jīng)久不衰的，它不會隨著時代的進步而被淘汰.④ 內(nèi)容雋永深刻，見解獨到，能言前人所未言.物理科普名著應該包含偉大的科學思想.科普著作的靈魂不僅是語言，更不只是飽含的故事情節(jié)，而是思想.偉大的思想才是偉大作品最為鮮明的存在底色.

（2）具有一定的藝術性，通俗易懂，不乏味.

對于科普讀物，“每增加一個數(shù)學公式都會使讀者減半”，這句話充分體現(xiàn)了多數(shù)人對于繁雜公式的恐懼.閱讀科普名著的重要目的之一就是要讓學生去了解物理思想，開啟思維.所以在選擇物理科普名著時，應該考慮廣大學生的需求，拋去語言晦澀難懂的，選擇語言通俗、圖文并茂的，并且要具有一定的趣味性，使得學生能夠被其吸引，促使他們讀下去.

（3）與初高中物理內(nèi)容存在銜接和相關之處.

科普名著作為一種課外文本資源，應該以學生已有的物理知識為基礎，拓展學生的知識面.所以要選擇那些與初高中物理內(nèi)容相關的科普名著，這樣既能夠擴充學生所學的課堂知識，又可以從科普名著閱讀中鞏固其已有的知識基礎.

（4）傳遞科學精神，催人奮進.

物理科普名著應該具有潛在的強大的精神力量，其中滲透著科學探究過程以及科學精神.一本好的科普讀物可以催人奮進，向?qū)W生傳遞正面的積極的精神力量.這就要求我們在選擇物理科普名著時，不僅關注其內(nèi)容上的先進性，更要關注其精神上的先進性.

4 幾本適合初高中學生閱讀的經(jīng)典物理名著

根據(jù)上述的物理科普名著的選擇標準，這里向大家推薦一些物理科普名著.

（1）《物理學的進化》（The Evolution of Physics），作者為愛因斯坦，英費爾德.

物理思想的進化過程絕對不像教科書中公式推導那樣的平順，也不像是由簡單公式發(fā)展出龐雜系統(tǒng)般的一脈相承.愛因斯坦與英費爾德合著的這本《物理學的進化》就展現(xiàn)了這樣的歷程.如同英費爾德在1960年的新版序里所說，本書探討的是物理觀念的演進，而不是物理學的發(fā)展史.兩位作者藉由邏輯推理穿插著各個重要實驗所透露的線索，主要介紹物理學觀念從伽利略、牛頓時代的經(jīng)典理論發(fā)展到現(xiàn)代的場論、相對論和量子論的演變情況，逐步帶領讀者們穿越自然的迷宮.在短短的篇幅里，概括了從古典物理到近代物理的重要進展及其中心的自然哲學思想.而愛因斯坦正是參與這近代物理革命的最重要角色之一，能由他本人親口說出這故事，讀起來特別生動.其中，選擇了幾個主要的轉(zhuǎn)折點來闡明經(jīng)典物理學的命運和現(xiàn)代物理學中建立新觀念的動機，從而指引讀者怎樣去找尋觀念世界和現(xiàn)象世界的聯(lián)系.這是一本精簡而嚴肅的作品.全書沒有任何一條公式，卻完全無損于它的權威性.因為，這里著重的是理論與實驗背后所展露的思想，而不是它們嚴格的數(shù)學形式.

（2）《果殼中的宇宙》（the Universe in a Nutshell），作者為史蒂芬·霍金.

世紀交替之際，霍金大師出了一本比較“淺顯”的科普書籍《果殼中的宇宙》，介紹宇宙學的基礎研究.有別于《時間簡史》的直線式架構，本書內(nèi)容以樹狀結構編列，期待讀者在讀完頭兩章廣義相對論和相關的量子理論簡介后，能不受內(nèi)容的限制，隨意閱讀往后彼此獨立的幾章，關于當今最活躍的研究領域.本書主題涵蓋愛因斯坦的狹義與廣義相對論，大霹靂和宇宙擴張、早期宇宙暴脹及宇宙微波背景輻射，黑洞之蒸發(fā)與信息，因果律和時光旅行，有機生命與人工智能的可能演化，弦論、額外維度空間與全像原理的介紹等.

為了能讓普羅大眾分享“這些日新又新的發(fā)現(xiàn)以及不斷浮現(xiàn)的宇宙真相”所帶來的激動與喜悅，霍金在書中極力避免復雜難解的數(shù)學式子，并延續(xù)其1996年所出版《圖解時間簡史》的精神，設計了許多彩色插圖來解說這些宇宙的奧秘.就科普書籍的標準而言，這大概是有史以來最精美華麗的一本了.相比于《時間簡史》，這些插畫或多或少地降低了閱讀的障礙，幫助讀者進入大師的異想世界.

（3）《萬物簡史》，作者為比爾·布萊森.

這是一部有關現(xiàn)代科學發(fā)展史的既通俗易懂又引人入勝的書，作者用清晰明了、幽默風趣的筆法，將宇宙大爆炸到人類文明發(fā)展進程中所發(fā)生的繁多妙趣橫生的故事一一收入筆下.驚奇和感嘆組成了本書，歷歷在目的天下萬物組成了本書，益于人們了解大千世界的無窮奧妙，掌握萬事萬物的發(fā)展脈絡.書中回溯了科學史上那些偉大與奇妙的時刻，引用了近年來發(fā)現(xiàn)的最新科學史料，幾乎每一個被作者描述的事件都奇特而且驚人，而那些沉迷于科學的科學家們也是千奇百怪…本書在講述科學的奇跡與成就的同時，還浸潤著濃郁的悲天憫人的人文關懷.全書從科學發(fā)展史的角度對“我們從哪里來？我們是誰？我們到哪里去？”這一千古命題作了極為精當?shù)年U釋，每一個人在閱讀此書之后，都會對生命、對人生、對我們所生活的世界產(chǎn)生全新的感悟.

（4）《上帝擲骰子嗎》，作者為曹天元.

《上帝擲骰子嗎》一書，是一本談論量子物理學發(fā)展歷史的科普類讀物，以淺顯易懂的語言、發(fā)人深省的方式娓娓講述物理學發(fā)展過程中的故事.這本書從1887年赫茲的電磁感應實驗講起，闡述了“波動派”及“微粒派”對電子長達百余年的爭論，并引出了現(xiàn)代量子物理學的發(fā)展歷史.在這一段堪稱物理學發(fā)展史上獲得一系列爆炸性突破的黃金期中，各理論學派奇招妙計頻出，相互征伐不休，你宛如進入一片腥風血雨的戰(zhàn)場，又宛如走進一處奇峰迭起的勝景，見證著那些偉大的物理學先賢們?nèi)绾卧谧非笳胬淼牡缆飞献巫我郧?

（5）物理故事叢書.

物理故事叢書共有6冊，分別為《既在此中又不在此——運動學的故事》（林鳳生）、《論作用中的反作用——力學的故事》（繆克成）、《無序中的有序——熱學的故事》（繆克成）、《靜電場中的動電性——電學的故事》（林鳳生）、《看不見中的看得見——光學的故事》（林鳳生）、《連續(xù)中的不連續(xù)——近代物理的故事》（繆克成）.

這6本書中的每1冊介紹物理學的一個重要領域.第1冊運動學的故事中，最早介紹的是公元前400年希臘哲學家芝諾所提的2個悖論：神話中的英雄阿喀琉斯追不上烏龜及飛矢不動.其它故事包括了伽利略對自由落體的研究，哥白尼的天體運行論及開普勒發(fā)現(xiàn)行星運動三大定律的經(jīng)過.第2冊力學的故事中，包括了摩擦力、彈性力、萬有引力、科里奧利力、浮力以及火箭的故事.第3冊熱學的故事中，提到拉瓦錫發(fā)現(xiàn)燃燒和氧氣有關，溫度計的發(fā)明，倫福德從摩擦生熱實驗發(fā)現(xiàn)熱不是熱質(zhì)而是能量，德國醫(yī)生邁爾給病人放血注意到血液顏色的變化因而發(fā)現(xiàn)能量守恒定律以及超導現(xiàn)象.第4冊電學的故事中，包括公元前6世紀希臘人泰勒斯發(fā)現(xiàn)摩擦過的琥珀會吸引散落地面的羊毛，富蘭克林證明打雷是大自然的放電現(xiàn)象，愛迪生發(fā)明電燈，法拉第從訂書學徒成為發(fā)現(xiàn)電磁感應的電學大師，及麥克斯韋預測電磁波的存在.第5冊光學的故事中，提到公元前200年阿基米德利用鏡子反射太陽光來燒毀羅馬軍艦的傳說，望遠鏡及顯微鏡的發(fā)明，牛頓用三棱鏡把白色的太陽光分解為彩色光，惠更斯提出光的波動說，以及一位中學教師發(fā)現(xiàn)氫光譜公式的經(jīng)過.第6冊近代物理的故事中，從倫琴發(fā)現(xiàn)X射線開始，介紹了許多諾貝爾獎得主的成就，包括了居里夫婦發(fā)現(xiàn)鐳，湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，愛因斯坦發(fā)現(xiàn)相對論，普朗克的量子說，玻爾的原子理論，海森伯和薛定諤發(fā)現(xiàn)量子力學，狄拉克預測反粒子，楊振寧、李政道發(fā)現(xiàn)宇稱不守恒以及丁肇中發(fā)現(xiàn)J粒子的精彩故事.

5 物理科普閱讀的實施策略

物理科普閱讀途徑的實施不僅僅需要優(yōu)秀的課外文本資源作為基石，還需要教師、家長、學校的大力支持，下面就從這3個方面提出一些建議，希望能使得物理科普閱讀在初高中物理教學中真正開展開來，發(fā)揮其益處.

（1）對教師的建議.

首先教師要以身作則，加強科普閱讀，并能在班級中積極營造良好的閱讀氛圍，同時還應該對學生加強閱讀指導，合理科學地為其推薦書目，適時適當?shù)丶ぐl(fā)學生閱讀的興趣.

（2）對家長的建議.

家長要轉(zhuǎn)變“閑書”會影響孩子學習成績的傳統(tǒng)觀念，在注重孩子學習成績的同時，也要注重其能力的培養(yǎng)，對孩子閱讀物理科普類書籍不應過多干預，而應該持有樂觀其成的心態(tài).另外，家長可以適當?shù)刂笇Ш⒆羽B(yǎng)成良好的閱讀習慣，為孩子創(chuàng)造良好的家庭閱讀環(huán)境.

（3）對學校的建議.

學校應該加大圖書館建設，大力開放圖書館資源，以供學生選擇閱讀.另外，學校可以開展相關的科普閱讀活動，加大對科普閱讀的重視.

1 謝旭紅.從培養(yǎng)科學素養(yǎng)的視角看中學生物教學［J］.中國校外教育，2007（9）.

2 王幼于.適合中學生閱讀的物理課外讀物［J］.物理，1956（4）：13.

3 李軍.淺論初中物理課程標準的科學素養(yǎng)觀［J］.內(nèi)蒙古師范大學學報（自然科學版），2003（S1）.

4 史柏良.加強課外科普閱讀 提升學生科學素養(yǎng)的研究［J］.小學科學：教師，2012（10）：178.

6 房小敏.高中生自然科學類科普讀物閱讀現(xiàn)狀的調(diào)查研究［D］.東北師范大學，2010.

7 黃網(wǎng)官.物理教學六問［J］.教育研究與評論 （中學教育教學版），2009（10）.