从诺贝尔物理奖所想到的

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  法国科学家艾尔伯—费尔和德国科学家皮特—克鲁伯格因发现巨磁电阻效应而荣获2007年诺贝尔物理学奖。所谓“巨磁电阻”效应,是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。根据这一效应开发的小型大容量计算机硬盘已得到广泛应用。瑞典皇家科学院在评价这项成就时表示,2007年的诺贝尔物理学奖主要奖励“用于读取硬盘数据的技术,得益于这项技术,硬盘在近年来迅速变得越来越小”。这一对信息技术产生了巨大作用的科学发现应该及时成为我们信息技术教师培养学生信息素养的典型素材。然而,在新闻播出后的几周中,笔者在许多信息技术课上,并没有听到教师向学生介绍这一科学发现以及对信息技术产生的影响。笔者不由地思考:在信息技术教学中要不要渗透科学教育,如何进行科学教育?
  首先,技术课程与科学课程的融合是当今课程改革的一个重要趋势。美国全国研究委员会于1999年公布一份题为“信息技术通晓”的报告,对信息技术有一个更加宽泛的定义:信息技术不但包括传统的信息技术部分 (例如计算机设备、外围设备、操作环境、应用软件),而且也包括计算设备、通讯设备以及蕴藏在技术中的科学。任何一项技术发明,必须以科学原理为基础,如内燃机技术是以热力学定律为依据,无线电通讯技术是以电磁理论为基础。反之,不符合科学原理的技术是注定要失败的。想当初,有多少人想发明永动机,最后无不是以失败而告终的——因为它不符合能量的转化与守恒定律这一科学原理。信息技术是以微电子和光电技术为基础,以计算机和通信技术为支撑,所有这些技术都是建立在科学原理基础之上的。例如,没有麦克斯韦关于电磁波的预言并被赫兹所证实,就不可能有利用电磁波传播信息的时代;没有固体物理学、半导体理论,就不可能有晶体管技术,从而就不可能有今天的计算机。科学日益呈现出技术化的趋势,其发展越来越依赖于技术的进步;技术日益呈现出科学化的趋势,它开始更加自觉地以科学为指导。可以这样说,虽然信息技术不是由科学的发明而产生的,但没有今天科学的发展,就没有今天的信息技术。所以,二十世纪90年代以来,世界课程改革的一个重要动向就是重视技术课程,并谋求技术课程与科学课程的融合。
  其次,在信息技术教育中让学生了解科学的最新发展以及它对信息技术产生的巨大作用,进行科学思想与方法的教育,是培养学生信息素养的需要。信息素养“包括信息技术的一般思想、理念、原理、共性、规律等”。只有了解、掌握与信息技术有关的科学原理,才能“描述和举例说明有关信息技术的基本原理;能用基本原理解释、推理与预测有关的现象和结果”。信息技术课程标准中有这样一个例子:访问某个在线数据库,譬如“科学数据库”,就某一个主题进行查询,如“眼睛与视力”,并对查询资料进行统计和分析,就资料的准确性、丰富性、权威性等进行讨论。试想,如果学生对现代科学技术的知识及发展状况不了解,又怎样对资料进行分析与讨论呢? “科学、技术与社会”的关系表现为科学提供知识,技术提供运用这些知识的方法和手段,社会则要求以一定的价值观念作为指导,使科学技术的运用有一个合理的限度。由此可见,在信息技术中进行科学教育,同新课程改革所强调的“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三维教学目标是一致的。
  再次,信息技术的学习有利于学生对科学原理的理解。技术与学生的生活联系比较密切,更容易引起学生的兴趣。从技术中简单的概念出发,可以使学生了解科学中深奥的原理。仍以巨磁电阻效应为例,如果我们就从字面上,学生已不容易理解什么是巨磁电阻效应,但我们从信息技术的角度来讲,学生就容易理解多了。我们知道,从本质上讲,计算机硬盘上记录的信息是以0和1方式来表示的,要在较小的表面积来记录更多的0和1,就需要当磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时发生巨大变化,通俗地说,磁性材料要有较高的灵敏度,这就是巨磁电阻效应。
  新课程改革十分强调“改变课程结构过于强调学科本位、科目过多和缺乏整合的现状”。在信息技术教学中,进行科学教育,能扩大学生的想象力和视野,激发和强化学生学习信息技术的动机,保持学习信息技术浓厚兴趣;能促使学生形成对问题的一些独到的见解和视野,并养成学生对问题进行仔细分析和探究的习惯。信息技术与科学相整合,一是要结合信息技术的有关内容有机渗透;二是所选内容必须符合学生的知识水平、心理特征和思维能力,否则适得其反;三是不仅要发展学生的科学知识与方法,还要培养学生的科学价值观与态度、责任感。只有这样,我们才能摆脱基于“工具论”、“技能论”的简单训练,从计算机教育走向信息技术教育。
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