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user: 4. 教材 以全球最大的英语书籍出版商柯林斯(Collins)出版社的A Level物理教材 [ 5 ] [ 6 ] 为例，其中几乎每个章节的课中或者课后任务都会出现结合日常生活甚至是重大社会问题的讨论和探究，这些问题大致可以分三个类别，层层递进，既培养了学生严谨的科学态度，又锻炼了学生使用科学手段自主的去寻求真理。 4.1. 相信科学 第一类是简单生活问题如表1所示，不需要太深入的逻辑思维，或者数学计算，只是将科学与生活建立一种内在的连接，可以称之为启智阶段。抽象的科学知识和理论具象化，映射到日常生活中遇到的问题上去。达到的效果是培养初步的科学精神，就是遇到问题，会自主的寻求科学的帮助，从科学的角度出发，去思考问题，并试图解决问题。而这些问题的解决又反过来强化了物理理论的实践基础，能够更好的消化理论的内涵。最终能够在理解科学的基础上相信科学。 Table 1 Examples of daily life problems in Collins A Level physics textbook (book 1 章节 实例 1. 测量宇宙 ① 冥王星半径、地球–月球距离、曼彻斯特到伦敦的距离 ② 电视信号的频率 ③ 计算泰坦尼克和勺子的尺寸比例 2. 原子内部 ① 电影“以眼杀人”场景 ② 温布利球场大小 ③ 烟雾报警器的原理 3. 反物质和中微子 估算一个普通美国家庭一年需要消耗多少千克的核燃料 4. 标准模型 无 5. 波 ① 我的车有一个显示速度表的液晶显示屏。如果我戴着我的宝丽来太阳镜， 并将我的头稍微放在一边，显示器变黑，我看不懂速度。我也注意到我可以在挡风 玻璃上看到彩色图案。我是否需要寻求医疗建议或购买一副新太阳镜？ ② 研究里氏震级的评定标准，理解每个等级的破坏力 6. 衍射与干涉 ① 利用智能手机APP中的发声器演示干涉效果 ② 眼镜的消除反光涂层原理 7. 折射与光纤 ① 钻石的折射率是2.42，计算钻石的临界角， 并解释为什么切割后的钻石会呈现闪烁的效果？ ② 研究dB的涵义，并找出不同的数值范围与对应的声音等级 ③ 以光纤传输为背景研究数据传输比特率、像素、分辨率和图像效果 ④ 研究光纤在医学中的应用例如MRI 8. 光谱、光子和波粒二象性 ① 夜视仪的原理 ② 荧光灯的原理 9. 运动公式 ① 根据卡迪夫和克里夫登的地图计算他们之间最短路径和位移、估算汽车启动时的加速度 ② 计算伦敦桥大厦顶上扔下一枚硬币需要多少时间着地 10. 平衡力 ① 走钢丝运动中的平衡问题 ② 儿童蹦床的受力分析 ③ 帆船运动中的力矩问题 ④ 芭蕾舞者表演垫脚尖的动作中脚各部位的受力分析 ⑤ 中耳在听声音的过程中骨骼各部位受力分析 11. 力和运动 ① 汽车椅背为什么在后部撞击中尤其有用？ ② 兰博基尼鬼怪车的加速度 ③ 高速公路的护栏为什么设计成遇撞变形而不是刚性的 ④ 电影中人中枪通常往后倒通过计算来估计实际结果 ⑤ 40 mph的速度能撞死儿童而20 mph就不会计算其差别 ⑥ 分析躺骑车为什么高效 12. 材料力学 计算某钓鱼线最多能掉多重的鱼 13. 电学(上) 讨论LED与荧光灯的能耗 14. 电学(下) ① 小夜灯的原理 ② 温度报警系统 ③ 设计饼干桶打开报警系统 表1. Collins A Level 物理上册(高二)教材中的生活化问题示例 4.2. 反思科学 将科学的生活化和应用性充分的融入学习之后，更进一步的要求是反思科学。辩证的思考科学给社会、经济、道德、伦理等带来的全面影响，除了积极的方面，也不可避免的有消极的方面。这样的课后任务通常不是以寻求答案为导向，而是以思考问题本身这个过程为导向，通常以小论文的形式，有正方有反方进行自我辩论，最后也没有标准答案。例如在第三章反物质和中微子中的课后任务： “烧钱？ 当科学家在研究物质的基本组成部分时，是为了知识而做的研究，而不是为了特定的应用。瑞士的CERN(欧洲核子组织)是许多基础研究的发源地，进行的是全世界最贵的研究。但是，我们需要这样的研究么？这些资金是否应该用于更直接有用的东西么？准备参加一个关于政府应该支持哪些研究的讨论。你想为欧洲核子研究中心的高昂加速项目提供资金吗？” 课后任务不仅提出了论文的题目和讨论内容，还从怎样开始讨论、组织讨论和结束讨论三个方面给出了详尽的指导。特别是最后怎样结束讨论，不仅需要总结讨论组的各个成员的观点和理由，还规定最后必须得出一个结论，这个结论的标准是：要么符合讨论组所有人的观点；要么符合讨论组大部分人的观点。这样，才能圆满的(round off)结束讨论。显然在这样一个任务里，学生在思考科学问题的同时还在思考经济问题；同时，科学问题还与民主意识相结合。这样，问题就更被赋予了丰富的层次和内涵。其他的反思问题还有例如科学与环境问题、科学与能源问题等等，可以说涉及社会生活的方方面面，有深度有广度。采用的背景介绍也与时俱进，基本是近几年媒体的热门话题，非常具有时效性，符合青少年追时髦赶潮流的特性，增强了趣味。 4.3. 输出科学 在相信科学而不迷信科学的基础上，学生就可以开始练习如何运用科学，不仅是科学技术方面，更是如何向社会输出科学。近几年来，随着互联网和智能手机的普及，谣言和伪科学可以说充斥着各种自媒体，带来的社会影响和危害及其严重；另一方面，科普和辟谣又是如此的举步维艰。究其原因，主要是自媒体数量众多，而科学工作者寡不敌众。青少年是很好的突破口，每个孩子背后都是一个家庭。同样在第三章反物质与中微子中有这样一个任务： PET扫描是怎样工作的？ 在进行PET扫描之前，回旋加速器中产生放射性药物。将这些药物放入天然化学物质中，例如葡萄糖，水或氨作为“标记”。这就是所谓的放射性示踪剂。一旦放射性示踪剂进入体内，就会随着这些天然物质进入身体各部位。例如一种名为uorodeoxyglucose (FDG)的放射性药物被放入葡萄糖内以制造放射性示踪剂。当进入体内时，它会进入使用葡萄糖获取能量的组织。PET扫描通过检测正电子释放的能量来工作。正电子是微小的粒子，是由于放射性示踪剂在体内分解而产生的。随着正电子被分解，它们会产生伽马射线。扫描仪检测这些伽马射线，从而产生三维图像。图像可以通过分解放射性示踪剂的方式显示身体各部分的工作方式。不同水平的正电子在PET图像上显示为不同的颜色和亮度。身体的某些部分比其他部分更快地分解葡萄糖等天然化学物质。PET扫描在检测癌症方面特别有用，因为大多数癌症比正常组织使用更多的葡萄糖。比较强烈的区域称为“热点”，显示较高的放射性示踪剂浓度。较不强烈的区域称为“冷点”，显示较小的放射性示踪剂浓度。放射科医师将查看PET扫描产生的图像，并将结果报告给医生。注：放射科医师是指在理解医学影像方面接受过培训的人。 以上是来自某医院患者网站的摘要，旨在解释PET扫描的用途以及工作原理。仔细并批判性的阅读，回答以下问题： 1) “正电子是微小的颗粒，随着放射性示踪物在体内被分解(原文break down也有破坏的意思)而产生。”解释为什么这会产生误导？ 2) 正电子是基本粒子，但上文将它们描述为“分解”以产生伽马射线，实际上伽马射线是如何产生的？ 3) 对于可能很少或根本没有物理知识的患者，准确而清楚地解释PET扫描非常重要。像“反物质”和“放射性”这样的术语可能令人担忧。写一段解释PET扫描的原理。准确同时试着安抚病人(你的书面沟通的质量也将计分)。 这个任务目的非常明确，旨在对公众做科普，尤其对科普的语言提出了高要求，不仅要求准确(第一问)，严谨(第二问)，更要求符合公众的理解层次(第三问)。有效的语言训练带给青少年的不仅是对科学知识的掌握，更对科学输出的灵活度和适用性有一定的理解。