科学素养的语文表达

◎袁昌仁

科学素养的语文表达

◎袁昌仁

国际经济合作组织（OECD）认为，科学素养（Scientific Literacy）是运用科学知识，确定问题和作出具有证据的结论，以便对自然世界和通过人类活动对自然世界的改变进行理解和作出决定的能力。国务院《全民科学素质行动计划纲要实施方案（2016-2020年）》 （以下简称《实施方案》）中提出：培养中小学科学学科素养，更新中小学科技教育内容，要“加强对探究性学习的指导”。利用语文教科书所包含的科学知识，提升学生的科学素养，这本身就是一种跨学科的创新学习。

科学素养；语文表达；科学知识；科学道理；科学观念

一、语文表达的科学知识

科学知识是科学素养的核心组成部分。语文介绍的科学知识，不像学术论文那么庄重严肃，不像科普作品那么浅显易懂，而是用优美含蓄的语言描述，以知识性认知为主，把阅读与科学知识关联起来，让学生在阅读中逐步具备基本的科学素养。《珍珠泉》一课中的“珍珠泉”为什么冒的是“珍珠”？课文的科学解释是：

最有趣的，当然是那晶亮的、饱满的、一嘟噜一嘟噜从潭底冒出来的水泡了！开始，水泡很小，摇晃着越升越高，越来越大，最后在水面绽开了，在“扑哧”一笑中消失了！有时候，透过密密的树叶，太阳筛下一束束金光，照在水面上，照在正升起的水泡上，一直照到潭底青褐色的石头上。水面和潭底，金色的光斑和银色的光斑交错着；水泡闪亮闪亮的，射出红的光，黄的光，绿的光，紫的光……多像一串一串彩色的珍珠啊！这就是美丽的珍珠泉，这就是我们村的珍珠泉！

光的折射、反射等科学知识，经过语言形象化的包装表达，学生从文字中获得了珍珠泉为什么冒“珍珠”的科学知识。语文是科学文化知识的载体，文化对学生科学素养的提高有深刻的影响，语文可以为学生的科学素养建设提供良好的氛围。

二、语文表达的科研能力

《实施方案》在“目标”中指出：完善基础教育阶段的科技教育，增强中小学生的创新意识、学习能力和实践能力，促进中小学科技教育水平大幅提升。语文表达的科学研究能力，包括观察能力、分析能力、概括能力、创新能力、实践能力和表达等能力。《乌鸦喝水》暗含阿基米德定律（浮力原理）知识：浸在液体（或气体）里的物体受到向上的浮力作用，浮力的大小等于被该物体排开的液体的重量。用公式来简单表示就是：f＝ρgV排，其中ρ为液体的密度，ρV排＝m排，即是排开液体的质量，g是液体的重力加速度。这样深奥的科学知识，语文表达就轻松多了：

乌鸦看见一个瓶子。瓶子里有水，可是瓶子很高，瓶口很小，里边的水又少，它喝不着水。怎么办呢？

乌鸦看见旁边有许多小石子，它想了一想，有办法了！

乌鸦把小石子一个一个地衔起来，放到瓶子里。瓶子里的水慢慢升高，乌鸦就喝着水了。

瓶子里的水至少在什么位置，乌鸦才能喝到水？课外科技实践活动，我让学生做了一个有趣的实验：瓶子里盛1/3的水，小石子填满瓶子，乌鸦也喝不到水；瓶子里盛1/2的水，乌鸦才能喝到少部分的水。所以，瓶子“里边的水又少”的情况下，乌鸦根本喝不到水。语文跨学科学习，学生既有兴趣，又增加了科学知识和创新意识，提升了科学素养。

三、语文表达的科学方法

欧盟国家科学素质调查的领导人J·杜兰特认为，科学素养由三部分组成：理解基本科学观点、理解科学方法、理解科学研究机构的功能。科学方法源于生活，用于生活。国际科普理论学者认为，科学方法是科学素养中最重要的内容，公众理解科学，最重要的就是要理解科学方法并应用这些科学方法解决自己生活和工作中的各种问题。《蜜蜂引路》中，列宁运用“蜜蜂引路”的科学方法，寻找到了那位养蜂人：

列宁一边走一边看，发现路边的花丛里有许多蜜蜂。他仔细观察，只见那些蜜蜂采了蜜就飞进附近的一个园子，园子旁边有一所小房子。列宁走到那所房子跟前，敲了敲门，开门的果然就是养蜂的人。

对科学方法的了解关乎学生的综合素质。卡尔·萨根说过：“科学方法似乎毫无趣味，很难理解，但是它比科学上的发现要重要得多。”在现实生活中，一些人的盲从行为，就是与缺乏科学方法有关。

我们要呵护学生的好奇心，有的学生追问：“蜜蜂为什么能够引路？”可让学生展开综合性学习，在网络上找答案，拓展科学知识，丰富科学素养：

1994年，中国台湾生物学家李家维教授、研究生徐锦源经过长期的观察和研究，首次在蜜蜂腹部发现“超顺磁铁”，证实蜜蜂依靠这种“超顺磁铁”导引，随着地球磁场的变化辨认方向。

徐锦源仔细观察了工蜂腹部一群细胞内的铁颗粒形成过程，又以40万电子伏电子显微镜观察这些铁颗粒。经放大180万倍后，从绕射图谱与傅里叶转换计算，证实铁颗粒的核心处有近万个超顺磁铁粒子；粒子的直径为0.01微米，远小于任何已发现的单晶磁铁。这是科学工作者首次在动物细胞内找到超顺磁铁，并明确了解其形成方式和位置。然后，李家维教授进一步探索蜜蜂磁铁的运作原理，结果发现，蜜蜂体内的铁颗粒表面包覆一层细胞膜，再以蛋白质的细胞骨架“悬吊”在细胞质中，随着地球每一点磁场不同变化，磁铁粒子发生膨胀与收缩，牵动细胞骨架，将信息由神经细胞传送到蜜蜂的脑部。

四、语文表达的科学情感

老舍先生的《养花》有一段精彩的描写：“赶到昙花开放的时候，约几位朋友来看看，更有秉烛夜游的味道——昙花总在夜里开放。”

学生阅读这段美文，升腾起热爱科学的情感，产生出探究科学的激情。昙花是一种什么样的花呢？学生查阅资料才搞明白：昙花是仙人掌科植物。茎、叶都已发生了变态，老茎呈圆柱形且木质化，茎上有一层蜡质；叶子已退化成很细的针状。

人们为什么要秉烛夜游去看昙花呢？学生在书上找到了答案：

昙花的花瓣又大又娇嫩，需要有一定的气温条件才能开花。白天温度过高，空气干燥；深夜里气温又较低，对昙花的开放不利。只有夏天晚上9～10点钟左右的气温和温度最为适宜，所以昙花总是在晚上开花。而且只开放两三个小时，这样就可以避免高温和低温的伤害，昙花的这种现象人们称作“昙花一现”。昙花开放时像什么样儿呢？花筒慢慢翘起，绛紫色的外衣慢慢打开，然后由20多片花瓣组成的、洁白如雪的大花朵就开放了。开放时花瓣和花蕊都在颤动且艳丽动人。3～4小时后，花冠闭合，花朵很快就凋谢了。

学生课外阅读，一连串地提出问题、解决问题，既获得了科学知识，又培养了科学素养。《实施方案》指出，青少年的科学兴趣、创新意识、学习实践能力要有明显提高。迈克尔?文森特?麦金尼斯说，如果人们想要了解和解决复杂的社会与生态问题，首先需要与各自所在地和群体建立亲密的关系，而与一个地方建立关系通常是一个既包括科学又包括情感交流的协商过程，需要将生态学与哲学价值和经济动机相结合。

五、语文表达的科学态度

美国先进科学协会颁布的《2061计划》中提出，科学教育的儿童应该具有的科学态度是：好奇心——善于提出问题，并且积极地去寻求答案；尊重实证——思路开阔，积极主动地去考虑不同的、有冲突的实证；批判地思考——权衡、观察和对观察到的事实进行评价：灵活性——积极主动地接受经证实的结论和重新考虑自己的认识；对变化世界敏感——有尊重生命和环境的觉悟。

《只有一个地球》从人类生存的角度介绍了地球的有关知识，阐明了人类的生存“只有一个地球”的事实，用真诚的态度呼吁人类应该珍惜资源，保护地球：

科学家已经证明，至少在以地球为中心40万亿千米的范围内，没有适合人类居住的第二个星球。

课文引用了科学家的研究成果，用数字说明的方式，证实“只有一个地球”适合人类居住。阅读课文，学生“积极主动地接受经证实的结论和重新考虑自己的认识”，并产生“尊重生命和环境的觉悟”，增强了珍惜资源、保护地球生态环境的科学素养，产生了保护地球的意识并付诸行动的科学态度。

六、语文表达的科学道德

《蟋蟀的住宅》有一段童话般的描写：

在儿童时代，我到草地上去捉蟋蟀，把它们养在笼子里，用菜叶喂它们。现在为了研究蟋蟀，我又搜索起它们的巢穴来。

在朝着阳光的堤岸上，青草丛中隐藏着一条倾斜的隧道，即使有骤雨，这里也立刻就会干的。隧道顺着地势弯弯曲曲，最多不过九寸深，一指宽，这便是蟋蟀的住宅。出口的地方总有一丛草半掩着，就像一座门。蟋蟀出来吃周围的嫩草，决不去碰这一丛草。那微斜的门口，经过仔细耙扫，收拾得很平坦。这就是蟋蟀的平台。当四周很安静的时候，蟋蟀就在这平台上弹琴。

法国动物行为学家、文学家让·亨利·卡西米尔·法布尔(Jean-Henri Casimir Fabre)为什么能够写出如此栩栩如生的科学美文？一是仔细观察，二是文学纪实。他年幼的时候就被乡间的蝴蝶与蝈蝈这些可爱的昆虫所吸引。他朴实地、精确地记录了自己进行的试验，揭开了昆虫生命与生活习惯中的许多秘密，不但展现了他科学观察研究方面的才能和文学才华，同时还向读者传达了他的人文精神以及对生命的无比热爱。达尔文称法布尔为“无法效仿的观察家”，当然，他也是科学道德的楷模。

科学道德，一要科学，二要道德。科学的境界主于真，道德的境界主于善，艺术的境界主于美。《实施方案》指出，要“大力开展科学道德和学风建设”。对科学家而言，要“弘扬科学道德，形成鼓励创新、宽容失败、防止造假的科技创新环境，推动形成更好的学术环境，激励广大科技工作者投身创新实践。”对小学生而言，就是善于观察，表达真情实感，不说空话、套话、假话，不抄袭别人的作品，做到“我口表我心，我笔抒我情，我手写我文”，具有求真务实的科学道德素养。

七、语文表达的科学精神

《实施方案》要求“大力倡导科学精神，努力践行社会主义核心价值观”。科学精神（scientific spirit）是人们在长期的科学实践活动中所形成的共同信念、价值标准和行为规范的总称，是由科学性质所决定并贯穿于科学活动之中的基本的精神状态和思维方式，是体现在科学知识中的思想或理念。科学精神需要逐渐渗入学生的意识深层，使其具有坚持力，以及不怕困难、不辞辛劳、勇于创新的精神。《真理诞生于一百个问号之后》有这样一段精彩片段：

最有趣的是一位奥地利医生。一次儿子睡觉时，他发现儿子的眼珠忽然转动起来。他感到很奇怪，连忙叫醒儿子，儿子说他刚才做了个梦。这位医生想，眼珠转动会不会与做梦有关呢?会是什么关系呢？他百思不得其解。于是，带着一连串的疑问，他以儿子、妻子、邻居为实验对象，进行了反复的观察实验，最后得出结论：当睡觉的人眼珠转动时，他确实正在做梦。如今，人们研究梦的生理学，便根据眼珠转动的次数和时间，来测量人做梦的次数与梦的长短。

学生阅读，从奥地利医生那里可以获得“虚心接受科学遗产”的科学精神，包括学习、传承、发扬科学家的——理性精神：科学活动是从经验认识层次上升到理论认识层次的科学抽象的过程；实证精神：科学的实践活动是检验科学理论真理性的唯一标准；求实精神：“实事求是”是科学精神的核心，科学须正确反映客观现实，实事求是，克服主观臆断；可重复和可检验精神：研究在一定条件下就必然出现的事情，应具备可重复、可检验原则；求真精神；探索精神：有方向和信心；创新精神：这是科学的生命，科学活动的灵魂。“开拓进取”是科学精神的活力；严格精确的分析精神：确定性或精确性是科学的显著特征之一；实践精神：离开实践，科学毫无意义和真实性；锲而不舍的精神：善于“打破砂锅问到底”的人，才能从中有所发现，有所发明，有所创造，有所成就。

八、语文表达的科学价值

关于科学价值，《实施方案》提出：弘扬科学家科技报国的高尚情操、无私奉献的爱国情怀和坚守创新的科学精神，大力弘扬社会主义核心价值观。例如《千年梦圆在今朝》，表达的科学素养要点是：

其一，读出科学的追梦价值。追求梦想，可以产生不竭的科研动力。

飞离地球，遨游太空是中华名族很久以来的梦想。在中国的古代，早就流传着“嫦娥奔月”的神话，人飞于天、车走空中的传说，以及“鲲鹏展翅”九天揽月的奇妙想象。富有激情和超凡想象力的炎黄子孙不只是在简单地描绘着瑰丽绚丽的飞天之梦，他们于千百年的岁月流传之中，不断地尝试实现自己的美好愿望。

其二，读出科学的影响价值。重大科研成果，是国家综合实力强大的表现，是国家繁荣昌盛的象征，是捍卫国家安全的重器，是提升国际影响力的法宝。

1949年，新中国的成立使中华民族的历史掀开了崭新的一页，中国的航天事业也呈现出勃勃生机。毛泽东主席在苏联第一颗人造卫星上天之后的第二年——1958年，就庄重地表示：“我们也要搞人造卫星。”经过十多年的努力，1970年4月24日,寂寞而辽阔的茫茫太空中,第一次响起了中国人的声音,那穿越苍穹的《东方红》乐曲，让海内外华人振奋不已，中国成为世界上第五个能够发射卫星的国家。

其三，读出科学的应用价值。科学的价值在于应用。科学是为人类服务的，要为国家经济建设和社会发展作出贡献。

在准备发射人造卫星的同时,中国科学家满怀希望地开始了载人航天技术的探索。

除此之外，科学价值还有：

科学的经济价值。科学知识使人们能制造许多产品、做许多事业。科学知识产生巨大影响的能力本身就是一种价值。如参考消息网2016年10月5日报道：“英媒称，就连中国也无法抗拒太空旅游的吸引力。据本刊了解，一家有政府背景的中国机构正在研制巨型太空飞机。这架飞机最多可搭载20名游客，并在一天之内飞抵太空边缘——其承诺搭载游客的人数将大大超过目前任何其他商业宇航公司。”

科学的享受价值。科学可以提供智慧与思辨的享受。这种享受，学生可以从阅读、学习、思考中得到，而科学家则要从真正的深入研究中方能满足。

科学的创新价值。科学创新改变了人们对世界的概念。由于科学的发展，学生可以想象无穷奇妙的东西，比诗人和梦想者的想象要丰富离奇千万倍。

九、语文表达的信息素养

信息素养更确切的名称应该是信息文化，它是一种适应信息社会的综合能力，涉及信息的意识、信息的能力和信息的应用，它包含人文的、技术的、经济的、法律的诸多因素，和许多学科有着紧密的联系。对学生科学素养的培养，《实施方案》提出三条“措施”：一是加强信息素养教育，帮助青少年正确合理使用互联网；二是大力开展线上线下相结合的青少年科普活动，满足青少年对科技、教育信息的个性化需求；三是面向农村学生特别是农村留守儿童，开展科技辅导、心理疏导、安全健康等方面的志愿服务，帮助他们提高科学素质、丰富生活阅历、增长见识。《综合性学习：走进信息世界》一文表达了信息素养的三个要点：了解信息传递的方式，了解信息搜集的方式，了解信息处理的方式。

十、语文表达的科学观念

科学素养的测试由三个方面组成：科学基本观念、科学实践过程、科学场景。科学观念指的是人们对某一科学对象或科学过程的本原和本体的见解和意识。《假如没有灰尘》表达的科学观念是灰尘鲜为人知的另一面：人类的生息离不开灰尘。

提出假设：假如没有灰尘。

验证假设：假如大气中没有灰尘，强烈的阳光将使人无法睁开眼睛；假如大气中没有灰尘，天空将始终是蔚蓝色的一片；假如空中没有灰尘，地面上的万物都将是湿漉漉的，更为严重的是，大气中的相对湿度不断上升，就会影响生物的生存。假如没有灰尘，大自然将多么单调。

科学结论：人类的生息离不开灰尘。

一种科学观念的成立，包括“为什么想”“怎样想”和“想出了什么”这样一些问题，如果学生对这些基本问题都领悟到了，就反映学生具有了科学观念。

十一、语文表达的科学道理

“黄河之水天上来”，在李白诗句里，是夸张；在《黄河是怎样变化的》，却讲了一个科学道理：

黄河是世界上含沙量最大的河，其含沙量相当于长江的68倍。黄河每年从中上游带到下游的泥沙总重量达16亿吨，其中12亿吨被搬到了大海，4亿吨则沉积在下游河道中。问题就出在这4亿吨泥沙上。它使黄河的河床逐年升高，结果有的河段高出两岸农田3－4米，有的甚至高出10米以上，使黄河成了悬河。每到洪水季节，黄河这些地段的堤坝很容易决口，造成可怕的大水灾。

课文讲的科学道理，从逻辑上看,是黄河变化的、简明的、有清楚界定的应用范畴的理论；从经验上看,讲述的是科学家用实验或观察加以检验的预测、在实际上已有了被证实的、改造黄河的设计方案的理由。

十二、语文表达的科学研究过程

《琥珀》表达的要点是，科学家研究琥珀里为什么有一只蜘蛛和小苍蝇的过程：

蜘蛛刚扑过去，忽然发生了一件可怕的事情。一大滴松脂从树上滴下来，刚好落在树干上，把苍蝇和蜘蛛一齐包在里头。

小苍蝇不能掸翅膀了，蜘蛛也不再想什么美餐了。两只小虫都淹没在老松树的黄色的泪珠里。它们前俯后仰地挣扎了一番，终于不动了。

松脂继续滴下来，盖住了原来的，最后积成一个松脂球，把两只小虫重重包裹在里面。

科学研究过程，包含着科学家科学探究的知识、科学探究的能力以及关于科学技术对人类生活和工作所产生影响的认识。学生了解科学家研究琥珀形成的过程，获得了语文素养，也培育了科学素养。

法国著名哲学家、科学史家米歇尔·塞尔在《拇指一代》一书中，将科技发展融入哲学思考，预测未来社会将会出现“新人类”。新人类的认知方式和诸多领域将会获得空前的解放，从而完成人类文明的突变。新人类必定是科学素养、语文素养的珠联璧合。科学包括自然科学和社会科学。利用语文教材普及学生的科学知识和科学方法，激发青少年的科学兴趣，培养青少年的科学思想和科学精神，提升科学素养，是语文教学责无旁贷的义务。

[1]国务院.全民科学素质行动计划纲要实施方案（2016—2020年）[G].国务院办公厅，2016-2-25.

[2]张安民.新编十万个为什么（第10册）：为什么有的花早晨开有的晚上开？[M].内蒙古人民出版社，2001.

[3]（美） 迈克尔·文森特·麦金尼斯（Michael Vincent McGinnis）.科学与情感（Science and Sensibility）[M].美国加州大学出版社，2016.

[4]中国新闻周刊.中国网民总数已达7.1亿,低于10岁网民超2059万[J].2016-8-26.

[5]郭思乐.论科学观念教育在学科教育中的地位[J].教育研究1995(4):66-69.

(责任编辑：李阳)

袁昌仁，四川省遂宁市安居区磨溪镇中心小学校教师。