浅谈高中物理教科书的时代性与科学性

欧剑雄

(福建省莆田第一中学，福建 莆田 351100)

教科书中介绍一些物理学科相关研究的最新进展,及时反映物理技术应用对自然和社会的影响,融入与科学·技术·社会·环境相关的内容,有利于开阔学生的视野,激发其学习兴趣,培养学生的科学态度与责任感．因此,教科书内容的选择应体现时代性．同时,教科书的编写无论是内容还是呈现方式都应遵循科学性原则,不仅要正确反映课程标准要求的物理概念、原理及定律,正确纳入物理实验,还应科学融入研究方法、科学态度与价值观等内容．[1]

科学性和时代性是高中教科书必须要兼顾的两个重要原则．然而,在这个信息爆炸的时代,如果在教科书编写过程中不加以仔细核查和及时更新,就很容易在选用那些能够体现时代性的内容时出现科学性错误．下面,笔者以教科书中的几个实例来验证上述观点．

1 认真核查、减少错误

例1.1994年7月,“舒梅克——列维”9号彗星的碎片与木星发生了猛烈碰撞．碰撞产生的爆炸相当于成千上万颗原子弹爆炸的威力,在木星上留下的“伤痕”几乎达到了地球大小．这次宇宙天体间的碰撞震撼了地球人．[2]

这是鲁科版《物理(选修3-5)》第1章导入部分的第一段,教材此处借助彗星与木星相撞的例子让学生感受天体间碰撞的惊心动魄．这一方面能够有效激发学生的学习兴趣,将学生的思维引导到本章内容的学习上;另一方面,通过与下文微观粒子间的碰撞的对比,能够让学生体会物理规律的普遍性,领略物理学的美．

然而略显遗憾的是,例子中的相关数据却不符合实际情况．《从参与彗木相撞预报工作谈起》[3]等相关文章均指出:“舒梅克——列维”9号彗星的一系列碎核以每秒高达60 km的速度连续撞击木星,猛烈碰撞所产生的能量相当于上亿颗投掷于广岛的原子弹,在木星上留下的伤痕大大超过了地球的直径．即便考虑不同原子弹的TNT当量不同,教材中的“成千上万颗原子弹” 仍与实际情况相差甚远．此外,“在木星上留下的伤痕几乎达到了地球大小”的描述也与实际情况“大大超过地球直径”不符合．

虽然上述问题对教材的使用并不会造成太大的影响,但这种对内容未加仔细审核的行为本身却传递了一个错误的科学态度和价值观．教材的编写应精益求精,在选用每一个素材时都应做到认真查找相关权威资料并仔细核查,尽可能减少类似的错误．

2 严谨表述、防止歧义

例2.乌贼具有由外套膜围成的外套腔,进入外套腔的水由漏斗管喷出,乌贼就是依靠漏斗管喷水的反冲作用而使身体运动的．[4]

这是鲁科版《物理(选修3-5)》第1章第2节动量守恒定律“信息窗”栏目中的内容．通过这个信息窗,学生能够了解乌贼的运动方式,知道“动量守恒定律”在生物运动中的作用．这有助于拓宽学生的视野,提高学生观察自然现象、投身科学研究的兴趣．

然而这段话的表述却并不科学,实际上乌贼是依靠喷射和鳍波动复合推进的．当乌贼游动速度较慢时,鳍波动推进作用很大,在向前游动或者低速向后游动时,鳍波动是主要推进方式;当乌贼快速向后游动时,喷射是主要推进方式．[5]而教材中的表述很容易让学生误以为乌贼只靠漏斗管喷水的反冲作用而运动．这种不严谨的表述容易产生歧义,引起学生误解,教材中应该避免出现这样传递错误信息的问题．由此可以看出,文字的表达与斟酌也是教材编写中很重要的一项工作,不可马虎．

相似的例子还有很多,例如还是“动量守恒定律”这节,教材上有这样一句话“有些原子核是不稳定的,能自发释放出某些粒子,然后变成另外一种原子核．例如,镭(Ra)原子核是不稳定的,它有88个质子和138个中子,……”．这样的表述很容易让学生误以为镭原子核一定只有88个质子和138个中子,而实际上镭有多种同位素,如镭223、镭224、镭226、镭228等．如果将教材中“镭(Ra)原子核是不稳定的”改成“镭-226(226Ra)原子核是不稳定的”,那就不会出现上述的歧义．

3 及时更新、避免滞后

例3.碰撞试验是让汽车以48.3 km/h的国际标准碰撞速度驶向质量为80 t的国际标准碰撞试验台．由于障碍物是固定的,所以撞击使汽车的动量一下子变到0.[6]

这是人教版《物理(选修3-5)》第1章第2节动量和动量定理“科学漫步”栏目中的内容．该栏目通过介绍汽车碰撞试验,让学生思考汽车碰撞试验中受到的冲击力大小的影响因素,思考如何用动量定理解释安全气囊的保护作用．这有助于学生理解动量定理,并从物理走向生活,应用所学物理知识解释生活现象,同时也能够提高学生的交通安全意识．

美中不足的是,教材中的相关信息却是滞后的．关于汽车正面碰撞试验的相关标准如下．《中华人民共和国国家标准GB11551—2014汽车正面碰撞的成员保护》规定壁障(并非称作试验台)质量不低于70 t,碰撞瞬间车辆速度应为50±2 km/h,并允许以更高的碰撞速度完成碰撞实验．《美国正面碰撞法规FMVSS208》 规定的碰撞速度为大于等于56 km/h．《欧洲正面碰撞试验ECER94》规定的碰撞速度为56±1 km/h,关于壁障的要求是在固定壁前加装一个能变形吸能的蜂窝铝块,因此汽车的动量并非一下子变为0．教材中的“48.3 km/h”与这些标准都不相符合,笔者经过认真查找,发现这个数据其实是2007年以前《美国正面碰撞法规FMVSS208》规定的标准．

现在是一个信息爆炸的时代,教材中如果选用一些时代性较强的内容,那就一定要考虑信息的更新问题．只有及时更新,才能避免信息的滞后,这样才能真正体现教材的时代性,同时避免科学性的错误．

教科书是课程实施过程中最直接的课程资源,高中物理教科书在落实物理课程的育人功能、提升学生的物理核心素养中发挥着重要的作用．因此,教科书的编写是一项非常重要的工作．笔者认为,在教科书的编写和修订中,广泛征求教材使用者的意见是非常有必要的．教师作为教科书很重要的一个使用者,应该要有不断完善教科书的意愿和义务．为此,笔者著此拙作,薄举3例,希望能够起到抛砖引玉的作用．