淺談高中物理教科書的時(shí)代性與科學(xué)性

歐劍雄

(福建省莆田第一中學(xué)，福建 莆田 351100)

教科書中介紹一些物理學(xué)科相關(guān)研究的最新進(jìn)展,及時(shí)反映物理技術(shù)應(yīng)用對(duì)自然和社會(huì)的影響,融入與科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境相關(guān)的內(nèi)容,有利于開闊學(xué)生的視野,激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感．因此,教科書內(nèi)容的選擇應(yīng)體現(xiàn)時(shí)代性．同時(shí),教科書的編寫無(wú)論是內(nèi)容還是呈現(xiàn)方式都應(yīng)遵循科學(xué)性原則,不僅要正確反映課程標(biāo)準(zhǔn)要求的物理概念、原理及定律,正確納入物理實(shí)驗(yàn),還應(yīng)科學(xué)融入研究方法、科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀等內(nèi)容．[1]

科學(xué)性和時(shí)代性是高中教科書必須要兼顧的兩個(gè)重要原則．然而,在這個(gè)信息爆炸的時(shí)代,如果在教科書編寫過(guò)程中不加以仔細(xì)核查和及時(shí)更新,就很容易在選用那些能夠體現(xiàn)時(shí)代性的內(nèi)容時(shí)出現(xiàn)科學(xué)性錯(cuò)誤．下面,筆者以教科書中的幾個(gè)實(shí)例來(lái)驗(yàn)證上述觀點(diǎn)．

1 認(rèn)真核查、減少錯(cuò)誤

例1.1994年7月,“舒梅克——列維”9號(hào)彗星的碎片與木星發(fā)生了猛烈碰撞．碰撞產(chǎn)生的爆炸相當(dāng)于成千上萬(wàn)顆原子彈爆炸的威力,在木星上留下的“傷痕”幾乎達(dá)到了地球大小．這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(dǎo)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(xué)生感受天體間碰撞的驚心動(dòng)魄．這一方面能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,將學(xué)生的思維引導(dǎo)到本章內(nèi)容的學(xué)習(xí)上;另一方面,通過(guò)與下文微觀粒子間的碰撞的對(duì)比,能夠讓學(xué)生體會(huì)物理規(guī)律的普遍性,領(lǐng)略物理學(xué)的美．

然而略顯遺憾的是,例子中的相關(guān)數(shù)據(jù)卻不符合實(shí)際情況．《從參與彗木相撞預(yù)報(bào)工作談起》[3]等相關(guān)文章均指出:“舒梅克——列維”9號(hào)彗星的一系列碎核以每秒高達(dá)60 km的速度連續(xù)撞擊木星,猛烈碰撞所產(chǎn)生的能量相當(dāng)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(guò)了地球的直徑．即便考慮不同原子彈的TNT當(dāng)量不同,教材中的“成千上萬(wàn)顆原子彈” 仍與實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn)．此外,“在木星上留下的傷痕幾乎達(dá)到了地球大小”的描述也與實(shí)際情況“大大超過(guò)地球直徑”不符合．

雖然上述問(wèn)題對(duì)教材的使用并不會(huì)造成太大的影響,但這種對(duì)內(nèi)容未加仔細(xì)審核的行為本身卻傳遞了一個(gè)錯(cuò)誤的科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀．教材的編寫應(yīng)精益求精,在選用每一個(gè)素材時(shí)都應(yīng)做到認(rèn)真查找相關(guān)權(quán)威資料并仔細(xì)核查,盡可能減少類似的錯(cuò)誤．

2 嚴(yán)謹(jǐn)表述、防止歧義

例2.烏賊具有由外套膜圍成的外套腔,進(jìn)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(yùn)動(dòng)的．[4]

這是魯科版《物理(選修3-5)》第1章第2節(jié)動(dòng)量守恒定律“信息窗”欄目中的內(nèi)容．通過(guò)這個(gè)信息窗,學(xué)生能夠了解烏賊的運(yùn)動(dòng)方式,知道“動(dòng)量守恒定律”在生物運(yùn)動(dòng)中的作用．這有助于拓寬學(xué)生的視野,提高學(xué)生觀察自然現(xiàn)象、投身科學(xué)研究的興趣．

然而這段話的表述卻并不科學(xué),實(shí)際上烏賊是依靠噴射和鰭波動(dòng)復(fù)合推進(jìn)的．當(dāng)烏賊游動(dòng)速度較慢時(shí),鰭波動(dòng)推進(jìn)作用很大,在向前游動(dòng)或者低速向后游動(dòng)時(shí),鰭波動(dòng)是主要推進(jìn)方式;當(dāng)烏賊快速向后游動(dòng)時(shí),噴射是主要推進(jìn)方式．[5]而教材中的表述很容易讓學(xué)生誤以為烏賊只靠漏斗管噴水的反沖作用而運(yùn)動(dòng)．這種不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋硎鋈菀桩a(chǎn)生歧義,引起學(xué)生誤解,教材中應(yīng)該避免出現(xiàn)這樣傳遞錯(cuò)誤信息的問(wèn)題．由此可以看出,文字的表達(dá)與斟酌也是教材編寫中很重要的一項(xiàng)工作,不可馬虎．

相似的例子還有很多,例如還是“動(dòng)量守恒定律”這節(jié),教材上有這樣一句話“有些原子核是不穩(wěn)定的,能自發(fā)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(wěn)定的,它有88個(gè)質(zhì)子和138個(gè)中子,……”．這樣的表述很容易讓學(xué)生誤以為鐳原子核一定只有88個(gè)質(zhì)子和138個(gè)中子,而實(shí)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(wěn)定的”改成“鐳-226(226Ra)原子核是不穩(wěn)定的”,那就不會(huì)出現(xiàn)上述的歧義．

3 及時(shí)更新、避免滯后

例3.碰撞試驗(yàn)是讓汽車以48.3 km/h的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)碰撞速度駛向質(zhì)量為80 t的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)碰撞試驗(yàn)臺(tái)．由于障礙物是固定的,所以撞擊使汽車的動(dòng)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(jié)動(dòng)量和動(dòng)量定理“科學(xué)漫步”欄目中的內(nèi)容．該欄目通過(guò)介紹汽車碰撞試驗(yàn),讓學(xué)生思考汽車碰撞試驗(yàn)中受到的沖擊力大小的影響因素,思考如何用動(dòng)量定理解釋安全氣囊的保護(hù)作用．這有助于學(xué)生理解動(dòng)量定理,并從物理走向生活,應(yīng)用所學(xué)物理知識(shí)解釋生活現(xiàn)象,同時(shí)也能夠提高學(xué)生的交通安全意識(shí)．

美中不足的是,教材中的相關(guān)信息卻是滯后的．關(guān)于汽車正面碰撞試驗(yàn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如下．《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB11551—2014汽車正面碰撞的成員保護(hù)》規(guī)定壁障(并非稱作試驗(yàn)臺(tái))質(zhì)量不低于70 t,碰撞瞬間車輛速度應(yīng)為50±2 km/h,并允許以更高的碰撞速度完成碰撞實(shí)驗(yàn)．《美國(guó)正面碰撞法規(guī)FMVSS208》 規(guī)定的碰撞速度為大于等于56 km/h．《歐洲正面碰撞試驗(yàn)ECER94》規(guī)定的碰撞速度為56±1 km/h,關(guān)于壁障的要求是在固定壁前加裝一個(gè)能變形吸能的蜂窩鋁塊,因此汽車的動(dòng)量并非一下子變?yōu)?．教材中的“48.3 km/h”與這些標(biāo)準(zhǔn)都不相符合,筆者經(jīng)過(guò)認(rèn)真查找,發(fā)現(xiàn)這個(gè)數(shù)據(jù)其實(shí)是2007年以前《美國(guó)正面碰撞法規(guī)FMVSS208》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)．

現(xiàn)在是一個(gè)信息爆炸的時(shí)代,教材中如果選用一些時(shí)代性較強(qiáng)的內(nèi)容,那就一定要考慮信息的更新問(wèn)題．只有及時(shí)更新,才能避免信息的滯后,這樣才能真正體現(xiàn)教材的時(shí)代性,同時(shí)避免科學(xué)性的錯(cuò)誤．

教科書是課程實(shí)施過(guò)程中最直接的課程資源,高中物理教科書在落實(shí)物理課程的育人功能、提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)中發(fā)揮著重要的作用．因此,教科書的編寫是一項(xiàng)非常重要的工作．筆者認(rèn)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(gè)使用者,應(yīng)該要有不斷完善教科書的意愿和義務(wù)．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．