何雨澤 周少娜

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院,廣東 廣州 510006)

20世紀(jì)80年代末,以美國(guó)為首的西方國(guó)家相繼推行HPS教育,目的是讓學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會(huì)學(xué)(History,Philosophy & Sociology of Science,HPS)來(lái)促進(jìn)科學(xué)教育.[1]而我國(guó)也逐漸重視HPS教育. 特別是,2017年版普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中,物理教學(xué)目標(biāo)從“三維目標(biāo)”轉(zhuǎn)向了物理學(xué)科核心素養(yǎng),物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要指物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任4個(gè)方面.[2]HPS教育可以通過(guò)科學(xué)史實(shí)幫助學(xué)生梳理科學(xué)知識(shí)本身邏輯,[3]再通過(guò)對(duì)科學(xué)知識(shí)的哲學(xué)思考,幫助學(xué)生形成能基于事實(shí)和推理提出質(zhì)疑和批判的科學(xué)思維.同時(shí),通過(guò)強(qiáng)調(diào)社會(huì)因素在科學(xué)發(fā)展中的作用,HPS教育可以幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系,形成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任.[4]在物理課程中增加HPS內(nèi)容可以使學(xué)生更好地把握科學(xué)本質(zhì),[5]增強(qiáng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng). 教科書(shū)是教師教學(xué)的主要依據(jù)和學(xué)生學(xué)習(xí)的主要材料,也是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要載體.[6]教科書(shū)滲透相關(guān)HPS內(nèi)容,不但能讓學(xué)生了解科學(xué)知識(shí),更能讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)思想、科學(xué)精神和掌握科學(xué)方法.[7]本文通過(guò)以人民教育出版社出版的普通高中教科書(shū)物理必修1為研究對(duì)象,對(duì)2019年審核通過(guò)的最新版本教科書(shū)與2004年審核通過(guò)的舊版教科書(shū)進(jìn)行對(duì)比,幫助教師和學(xué)生更好地感知和理解教科書(shū).

1 新舊教科書(shū)中的HPS內(nèi)容總體的呈現(xiàn)情況

表1中統(tǒng)計(jì)了HPS內(nèi)容在兩本教科書(shū)中的頻數(shù)分布,從表中可以對(duì)比科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會(huì)學(xué)3項(xiàng)內(nèi)容在兩版教科書(shū)中的數(shù)量及比重.本研究根據(jù)張晶對(duì)HPS教育的概念界定和其對(duì)HPS教育對(duì)應(yīng)的科學(xué)教育體系結(jié)構(gòu)的定義,[8]分別對(duì)科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會(huì)學(xué)融入兩本教科書(shū)的情況做了詳細(xì)地統(tǒng)計(jì)．

表1 新舊教科書(shū)中的HPS內(nèi)容總數(shù)統(tǒng)計(jì)

由表1可以看出,新版教科書(shū)與舊版教科書(shū)相比HPS內(nèi)容呈現(xiàn)的總次數(shù)基本一致,但3項(xiàng)內(nèi)容各自的數(shù)量有所變化. 其中,科學(xué)史的呈現(xiàn)次數(shù)減少、占HPS內(nèi)容總數(shù)的比例減小;科學(xué)哲學(xué)呈現(xiàn)次數(shù)增加、占HPS內(nèi)容總數(shù)的比例增加;而科學(xué)社會(huì)學(xué)呈現(xiàn)次數(shù)增加、占HPS內(nèi)容總數(shù)的比例不變. 舊版教科書(shū)中科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會(huì)學(xué)3部分占比懸殊較大,其中科學(xué)史超過(guò)一半,科學(xué)哲學(xué)占比較小. 而新版教科書(shū)調(diào)整后,科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會(huì)學(xué)3項(xiàng)占總數(shù)的比例相對(duì)趨于平均. 雖然科學(xué)史占總數(shù)的比例仍為最大,科學(xué)哲學(xué)占總數(shù)的比例仍為最小,但兩者差距減小.

通過(guò)以上變化可以發(fā)現(xiàn),新版教科書(shū)的編寫(xiě)比舊版教科書(shū)更加重視科學(xué)哲學(xué)的內(nèi)容. 在2017版普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中“能正確認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)”[2]已明確成為課程目標(biāo)之一. 而科學(xué)哲學(xué)通過(guò)對(duì)科學(xué)本質(zhì)的哲學(xué)思辨,有助于學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì),樹(shù)立正確的科學(xué)觀.[9]例如新版必修1序言中有一段關(guān)于法拉第發(fā)明電磁感應(yīng)定律的描述“磁能生電的規(guī)律是符合直覺(jué)的,但其產(chǎn)生的方式卻和最初的直覺(jué)很不相同. 可見(jiàn),客觀規(guī)律是否與直覺(jué)一致,是不能一概而論的,需要針對(duì)具體情況通過(guò)認(rèn)真的研究才能搞清楚.”通過(guò)這段描述,能夠有助于培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維,幫助學(xué)生養(yǎng)成具體問(wèn)題具體分析的科學(xué)思維,而不僅僅一味地肯定或否定某些科學(xué)方法. 這種辯證的科學(xué)思維能更好地幫助學(xué)生看待已有的科學(xué)定律,使學(xué)生達(dá)到課程目標(biāo)中的“具有批判性思維的意識(shí),能基于證據(jù)大膽質(zhì)疑,從不同角度思考問(wèn)題,追求科技創(chuàng)新.”[2]

新版教科書(shū)中增加的科學(xué)哲學(xué)內(nèi)容中,有4處為有關(guān)“科學(xué)哲學(xué)認(rèn)識(shí)論和方法論”的相關(guān)內(nèi)容,通過(guò)增加這些科學(xué)哲學(xué)的內(nèi)容強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)思維和對(duì)科學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)方式. 例如新版必修1理想實(shí)驗(yàn)的魅力這一知識(shí)點(diǎn),在舊版的內(nèi)容基礎(chǔ)上又增加一段補(bǔ)充文字“伽利略理想實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)是想象著把實(shí)際中存在、影響物體運(yùn)動(dòng)的摩擦力去掉,抓住事物的本質(zhì)”,能夠幫助學(xué)生更好地理解這種即便不可能通過(guò)現(xiàn)實(shí)中的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn),但只要邏輯自洽,仍可以合理推理出科學(xué)定律的方法. 這些科學(xué)認(rèn)識(shí)論和方法論的內(nèi)容有助于拓寬學(xué)生的思維,令學(xué)生產(chǎn)生更多的創(chuàng)造性見(jiàn)解.

2 舊版教科書(shū)中的HPS內(nèi)容在新版教科書(shū)中的保留情況

表2中統(tǒng)計(jì)了舊版物理必修1中所有HPS內(nèi)容在新版教科書(shū)中的保留情況.新增指新版教科書(shū)中該處內(nèi)容在舊教科書(shū)中沒(méi)有相關(guān)內(nèi)容,刪除指新版教科書(shū)中不再含有舊版教科書(shū)中的該處內(nèi)容,保留指新版教科書(shū)中保留了舊教科書(shū)的相關(guān)內(nèi)容. 保留又分為相同、更新、增添、縮減、修改. 其中特別說(shuō)明的是,更新是指舊版教科書(shū)中該處內(nèi)容在新版教科書(shū)中更改為2004年以后的科學(xué)成果或因2004年以后的科學(xué)成果而產(chǎn)生變化. 如新版必修1第112頁(yè)(對(duì)應(yīng)舊版必修1第94頁(yè)),舊版教科書(shū)中留下了“引力波是否真的存在?”的疑問(wèn),而新版教科書(shū)則是改為“直到2016年,科學(xué)家們用激光干涉儀代替鋁棒作為‘天線’,建成了引力波激光干涉儀探測(cè)裝置,才首次探測(cè)到了來(lái)自于雙黑洞合并的引力波信號(hào).”表2還統(tǒng)計(jì)了在新版教科書(shū)保留的HPS內(nèi)容中相同的數(shù)量,此處的相同指該內(nèi)容新舊教科書(shū)基本一致,沒(méi)有新增其他的HPS內(nèi)容,個(gè)別句子的改動(dòng),如不涉及知識(shí)內(nèi)容的變動(dòng),仍算作相同.

表2 舊版教科書(shū)中HPS內(nèi)容的保留情況統(tǒng)計(jì)

由以上表2可以看出,舊版教科書(shū)中的HPS內(nèi)容大部分均保留至新版教科書(shū)中,其中舊版教科書(shū)中的科學(xué)史內(nèi)容保留了17處,刪除了8處,如新版必修1的序言中刪除了舊版教科書(shū)里有關(guān)“長(zhǎng)征二號(hào)”火箭的內(nèi)容. 科學(xué)哲學(xué)內(nèi)容保留了7處,刪除的最少,只有1處,為舊版必修1第67頁(yè)中比利時(shí)物理學(xué)家的一句話“物理學(xué)并不是自然界本身,是人類與自然界的對(duì)話.”科學(xué)社會(huì)學(xué)內(nèi)容保留了13處,刪除3處,如新版必修1的靜摩擦力知識(shí)點(diǎn)刪除了舊版教科書(shū)里有關(guān)傳送帶和輪胎表面的內(nèi)容.

在新版教科書(shū)保留的HPS內(nèi)容中,科學(xué)史有7處與舊版教科書(shū)中的內(nèi)容相同,科學(xué)哲學(xué)與科學(xué)社會(huì)學(xué)兩者均有6處內(nèi)容與舊版教科書(shū)中的內(nèi)容相同,但由于其保留總數(shù)不同,比例相差較大. 科學(xué)史共有7處相同,相同比例最低,占保留總數(shù)的41%,占舊版必修1中科學(xué)史內(nèi)容總數(shù)的28%. 如舊版必修1第2章序言部分,有關(guān)世界上第一條商業(yè)運(yùn)行的磁懸浮列車(chē)——“上海磁浮”的內(nèi)容被完整地保留在了新版教科書(shū)中. 科學(xué)哲學(xué)共有6處相同,相同比例最高,占保留總數(shù)的85.7%,占舊版必修1科學(xué)哲學(xué)內(nèi)容總數(shù)的75%. 如舊版必修1第3章序言部分,恩格斯的一段話“交互作用是我們從現(xiàn)代自然科學(xué)的觀點(diǎn)考察整個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)時(shí)首先遇到的東西. 自然科學(xué)證實(shí)了…交互作用時(shí)事物真正的終極原因”被完整的保留在了新版教科書(shū)第3章第1節(jié)中. 科學(xué)社會(huì)學(xué)共有6處相同,占保留總數(shù)的50%,占舊版必修1科學(xué)社會(huì)學(xué)內(nèi)容的37. 5%. 如舊版必修1的路程和位移知識(shí)點(diǎn)中的一幅北京到重慶的地圖被保留在了新版必修1的位置和位移知識(shí)點(diǎn)中.

圖1 舊版教科書(shū)中HPS內(nèi)容變動(dòng)情況

圖1為?；鶊D,通過(guò)始末端的分支寬度表示變化量,寬度之比與數(shù)量之比一致．由圖1可以清晰看出舊版教科書(shū)中科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會(huì)學(xué)3項(xiàng)內(nèi)容的保留和變動(dòng)情況,可以明顯發(fā)現(xiàn)科學(xué)哲學(xué)的內(nèi)容變動(dòng)相對(duì)較小,而科學(xué)史、科學(xué)社會(huì)學(xué)的內(nèi)容變動(dòng)相對(duì)較大.科學(xué)哲學(xué)內(nèi)容中,多數(shù)為理論性的知識(shí)或哲學(xué)思想,這些內(nèi)容較為穩(wěn)定,不會(huì)因時(shí)代的變遷而發(fā)生太多改變,所以在舊版教科書(shū)中涉及科學(xué)哲學(xué)的內(nèi)容大多被保留且沒(méi)有改動(dòng). 而科學(xué)史與科學(xué)社會(huì)學(xué)中,大多涉及與時(shí)代相關(guān)的內(nèi)容,在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中,舊版教科書(shū)中部分內(nèi)容已經(jīng)過(guò)時(shí). 對(duì)于使用新版教科書(shū)的學(xué)生來(lái)說(shuō),這些內(nèi)容已不熟悉,很多學(xué)生甚至從未聽(tīng)聞過(guò)有關(guān)信息,不利于學(xué)生將課本知識(shí)與自身生活中的現(xiàn)實(shí)聯(lián)系起來(lái),所以不做保留. 如舊版教科書(shū)中關(guān)于協(xié)和式飛機(jī)的討論,新教科書(shū)未做保留,原因是協(xié)和式飛機(jī)于2003年10月全部退出運(yùn)營(yíng),而使用新教科書(shū)的這批高中學(xué)生此時(shí)才剛剛出生.

由圖1可以看到舊版教科書(shū)被刪除的HPS內(nèi)容中,科學(xué)史占了大多數(shù),被刪除的科學(xué)史內(nèi)容中有一些是被證偽的科學(xué)史實(shí),目的使教科書(shū)內(nèi)容更加嚴(yán)謹(jǐn). 例如伽利略的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)被后人證明為虛假史實(shí),雖然舊版教科書(shū)中注釋已有解釋,但為了不誤導(dǎo)學(xué)生,新教科書(shū)中仍將比薩斜塔的部分刪除,而且在伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究的部分加上了“利用邏輯推理說(shuō)明了重物與輕物下落得同樣快”的語(yǔ)句. 新版教科書(shū)的嚴(yán)謹(jǐn)還體現(xiàn)一些細(xì)節(jié)內(nèi)容的修改,例如“從伽利略的一生看科學(xué)與社會(huì)”內(nèi)容中,將“時(shí)隔346年,羅馬教廷于1979年承認(rèn)對(duì)伽利略的壓制是錯(cuò)誤的”修改成了“時(shí)隔359年,羅馬教廷于1992年承認(rèn)了對(duì)伽利略的壓制是錯(cuò)誤的”. 這些科學(xué)史內(nèi)容的刪除或更改,體現(xiàn)了2017版普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中,學(xué)科核心素養(yǎng)第4點(diǎn)“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”里所描述的“嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度”,[2]有利于促進(jìn)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)的發(fā)展.

3 新版教科書(shū)中HPS內(nèi)容涉及最新科學(xué)成果的呈現(xiàn)情況

表3統(tǒng)計(jì)了新版物理必修1中所有涉及最新科學(xué)成果的HPS內(nèi)容,此處的最新科學(xué)成果指的是該處內(nèi)容為2004年以后的科學(xué)成果或因2004年以后的科學(xué)成果而產(chǎn)生變化.

表3 新版必修1中HPS涉及最新成果的統(tǒng)計(jì)

由表3可以看出,新版教科書(shū)中總共有10處HPS內(nèi)容涉及2004年后的科學(xué)技術(shù)發(fā)展,占新教科書(shū)HPS內(nèi)容的20%,主要集中在科學(xué)史部分. 舊版教科書(shū)2004年初審?fù)ㄟ^(guò),新版教科書(shū)2019年審核通過(guò),15年間有大量新的科學(xué)科技成果,對(duì)原有的HPS內(nèi)容產(chǎn)生影響,舊教科書(shū)中一些內(nèi)容已經(jīng)過(guò)時(shí)或不符合新的科學(xué)發(fā)現(xiàn). 新課標(biāo)的基本理念中明確指出“注重課程的時(shí)代性,關(guān)注科技進(jìn)度和社會(huì)發(fā)展需求”[2]故新版教科書(shū)對(duì)舊版教科書(shū)中原有的部分HPS內(nèi)容做了更新或刪除.

新的科學(xué)科技成果能幫助學(xué)生更直觀地了解知識(shí)點(diǎn),更貼合學(xué)生日常所見(jiàn),能夠引起學(xué)生共鳴,并通過(guò)HPS教育促進(jìn)社會(huì)發(fā)展. 例如智能手機(jī)測(cè)自由落體加速度圖片,一方面能讓學(xué)生通過(guò)手機(jī)屏幕,更加直觀地了解手機(jī)從下落到接住的多個(gè)過(guò)程中加速度的變化情況,并一方面又通過(guò)智能手機(jī)引發(fā)學(xué)生更大的學(xué)習(xí)興趣和熱情. 我國(guó)推進(jìn)ETC(電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng))建設(shè)進(jìn)度緩慢,新版教科書(shū)通過(guò)有關(guān)ETC的習(xí)題,讓學(xué)生計(jì)算車(chē)輛通過(guò)ETC通道相比人工收費(fèi)通道節(jié)省的時(shí)間,進(jìn)而了解ETC系統(tǒng)的便捷性,從而促進(jìn)學(xué)生乃至學(xué)生家長(zhǎng)對(duì)ETC的支持和重視,體會(huì)我國(guó)ETC的推廣重大意義.

新教科書(shū)的HPS內(nèi)容中增加了我國(guó)最新的科學(xué)成果,能激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情,展示中華民族的科技成果,同時(shí)為新時(shí)代培養(yǎng)中國(guó)特色社會(huì)主義的可靠建設(shè)者和合格接班人. 例如新版教科書(shū)增加了2013年我國(guó)航天員在空間站進(jìn)行太空授課的內(nèi)容和2015年嫦娥三號(hào)登月探測(cè)器平穩(wěn)落月的內(nèi)容. 這些內(nèi)容都能讓學(xué)生感受到我國(guó)航空事業(yè)的蓬勃發(fā)展,激發(fā)學(xué)生的民族自信心. 新教科書(shū)還增加了航母艦機(jī)的滑翔式起飛內(nèi)容. 在2012年我國(guó)遼寧艦正式建成,而遼寧艦使用的正是滑翔式起飛,增加此知識(shí)能給我國(guó)學(xué)生補(bǔ)充航母艦載機(jī)的滑翔式起飛的概念,強(qiáng)化理論基礎(chǔ)以了解我國(guó)有關(guān)科技的發(fā)展.

4 結(jié)論與建議

由以上分析可以得出,2019年審核通過(guò)的新版教科書(shū)對(duì)HPS內(nèi)容做了許多調(diào)整. 新版教科書(shū)注重幫助學(xué)生了解科學(xué)本質(zhì),提高學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng),通過(guò)在教科書(shū)增加了大量科學(xué)哲學(xué)的內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成批判性思維和創(chuàng)造性思維. 同時(shí)新版教科書(shū)非常注重內(nèi)容的時(shí)代性,對(duì)不符合時(shí)代特點(diǎn)的內(nèi)容做了刪改,同時(shí)增加了許多新時(shí)代的科學(xué)成果,并通過(guò)增加我國(guó)最新的科學(xué)成果,激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情和民族自信心.

針對(duì)以上分析,建議教師在使用新版教科書(shū)時(shí)要有效利用教科書(shū)中的HPS內(nèi)容. 通過(guò)對(duì)教科書(shū)中HPS內(nèi)容的學(xué)習(xí),學(xué)生能夠更好地結(jié)合自身的生活實(shí)際來(lái)感知課本內(nèi)容,對(duì)于學(xué)生理解知識(shí)和掌握知識(shí)有重要的作用. 同時(shí)建議教師在講解HPS內(nèi)容時(shí),要多給學(xué)生討論思考的空間,無(wú)論是科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)還是科學(xué)社會(huì)學(xué),站在不同的角度分析會(huì)有不同的觀點(diǎn). 新教科書(shū)中增加的HPS內(nèi)容更希望學(xué)生了解科學(xué)的本質(zhì),學(xué)生通過(guò)討論思考,才能更好地理解內(nèi)容中的思想和精神.