美國AP物理1課程教學(xué)思想及核心內(nèi)容簡(jiǎn)介

陳紅君 于海波

摘 要：經(jīng)濟(jì)的全球化、教育的全球化已儼然成為21世紀(jì)發(fā)展的一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。因此，越來越多的高中生選擇去國外學(xué)習(xí)進(jìn)修，尤其是發(fā)達(dá)國家（例如美國等），所以了解美國的課程及考試體系等就顯得尤為重要。本文將從美國AP物理課程及其教學(xué)思想等方面進(jìn)行分析，使讀者能夠?qū)γ绹鳤P物理課程以及改革后的AP物理1有初步的了解。希望可以為將來想從事AP物理雙語教學(xué)的老師和準(zhǔn)備留學(xué)美國的高中生提供一些借鑒和幫助。

關(guān)鍵詞：AP物理；課程；核心思想

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2016）3-0008-5

1 AP課程及AP物理課程介紹

近幾年來，有關(guān)于出國留學(xué)的國際課程和考試制度應(yīng)運(yùn)而生，美國AP考試就是其中的一種，AP的全稱是Advanced Placement，也叫做美國大學(xué)預(yù)修課程。AP課程及考試始于1955年，得益于快出人才的加速教育理念，由美國大學(xué)理事會(huì)（College Board）主辦，為學(xué)有余力的優(yōu)秀高中生提供可以選修大學(xué)程度的基礎(chǔ)課程，共有22個(gè)門類，37個(gè)學(xué)科。AP考試目前已經(jīng)在全球80多個(gè)國家舉行。AP 課程體現(xiàn)了對(duì)高中課程學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)的超越性，極大地增強(qiáng)了大學(xué)教育的效率。選修AP課程的學(xué)生會(huì)在每年的5月份參加統(tǒng)一考試。AP 課程考試屬于標(biāo)準(zhǔn)參照考試，內(nèi)容全球統(tǒng)一，成績(jī)?cè)u(píng)定實(shí)行5分制。一般得 3 分（qualified）及以上的成績(jī)?yōu)榇蠖鄶?shù)大學(xué)接受， 可以在以后進(jìn)入大學(xué)時(shí)折抵大學(xué)的學(xué)分。少數(shù)頂尖大學(xué)要求 4 分（well qualified）或 5 分（extremely well qualified）才能折抵大學(xué)學(xué)分。在國內(nèi)選修AP課程，一方面有利于學(xué)生選擇學(xué)習(xí)其他課程，另一方面可以節(jié)約學(xué)生選修學(xué)分的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)（因?yàn)槊绹拇髮W(xué)的一門本科課程平均為 3 個(gè)學(xué)分，一個(gè)學(xué)分約為1000 美元，學(xué)生選了3門AP 課程并通過考試，就可以獲得 9 個(gè)學(xué)分），并且會(huì)更快地完成大學(xué)本科的學(xué)業(yè)，增加獲得頂尖大學(xué)的錄取概率，且更容易獲得獎(jiǎng)學(xué)金。

2014年5月份，美國就AP物理課程AP Physics B（AP Physics 1、AP Physics 2）和AP物理C進(jìn)行了改革，由原來的AP Physics B變成了AP Physics 1、AP Physics 2。就AP Physics B（AP Physics 1、AP Physics 2）的整體要求而言，學(xué)生需要有基本的運(yùn)算技能，具體包括三角函數(shù)，簡(jiǎn)單圖形的面積計(jì)算，數(shù)值的除法計(jì)算等。AP物理1的學(xué)習(xí)對(duì)物理基礎(chǔ)要求不是很高，可以說是最簡(jiǎn)單的AP物理課程。AP物理2的學(xué)習(xí)需要建立在物理1學(xué)習(xí)完的基礎(chǔ)上或者學(xué)習(xí)完相關(guān)課程的基礎(chǔ)上。AP物理C的課程需要建立在熟練掌握微積分的基礎(chǔ)之上。AP物理C分為力學(xué)和電磁學(xué)版本，力學(xué)版本對(duì)于中國學(xué)生來說難度不是很大，但是電磁學(xué)版本需要很好的物理基礎(chǔ)。本文重點(diǎn)論述AP物理1，因?yàn)橹袊鴮W(xué)生既要克服學(xué)科的問題又要克服語言的障礙并且考慮到中國雙語教師的現(xiàn)有水平，所以適合選修AP物理1，而所修學(xué)分也為美國部分大學(xué)所承認(rèn)。本文主要根據(jù)《College Board AP Physics 1 Course and Exam Description for May 2015》的課程描述，對(duì)AP物理課程的教學(xué)思想，以及相應(yīng)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行分析及描述。

2 AP物理1課程的七大教學(xué)思想及其學(xué)習(xí)目標(biāo)分析

2.1 AP物理課程教學(xué)思想介紹

AP physics1 ：algebra-based 和 AP physics 2： algebra-based 是美國大學(xué)理事會(huì)（College Board）的綱領(lǐng)性文件，所以是了解美國物理課程的必要前提基礎(chǔ)。2014年5月份，AP物理課程進(jìn)行了改革，由原來的AP Physics B變成了AP Physics 1、AP Physics 2，目的是進(jìn)一步細(xì)化AP物理課程內(nèi)容，利于教師和學(xué)生的識(shí)別和理解。AP物理課程遵循以下七大教學(xué)思想，這七大教學(xué)思想的內(nèi)容分別如下：Big Idea 1（第一大思想） ： Objects and systems have properties such as mass and charge. Systems may have internal structure. （物體和系統(tǒng)有類似質(zhì)量和電荷的性質(zhì)。系統(tǒng)有內(nèi)部結(jié)構(gòu)。） Big Idea 2（第二大思想） ： Fields existing in space can be used to explain interactions. （相互作用由于空間場(chǎng)的存在。）Big Idea 3（第三大思想）：The interactions of an object with other objects can be described by forces. （一個(gè)物體與其他物體之間的相互作用可以用力來描述。）Big Idea 4（第四大思想）： Interactions between systems can result in changes in those systems. （系統(tǒng)間的相互作用可以使系統(tǒng)間發(fā)生變化。）Big Idea 5（第五大思想）： Changes that occur as a result of interactions are constrained by conservation laws. （由于相互作用而產(chǎn)生的變化，這種變化遵循守恒定律。）Big Idea 6（第六大思想） ： Waves can transfer energy and momentum from one location to another without the permanent transfer of mass and serve as a mathematical model for the description of other phenomena. （波可以從一個(gè)地方到另一個(gè)地方傳播能量和動(dòng)量，并且不隨質(zhì)點(diǎn)的遷移，而且被用作描述其他現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型。） Big Idea 7（第七大思想） ： The mathematics of probability can be used to describe the behavior of complex systems and to interpret the behavior of quantum mechanical systems. （用數(shù)學(xué)概率來描述復(fù)雜系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和詮釋量子力學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。）這七大思想是整個(gè)AP物理課程的核心思想，而不僅僅是AP物理1的核心思想。通過對(duì)這七大教學(xué)思想的解讀，我們可以發(fā)現(xiàn)這些思想是整個(gè)AP物理課程的靈魂所在，在某種意義上相當(dāng)于我們物理新課程標(biāo)準(zhǔn)的核心理念及內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)部分，所以未來想從事AP物理雙語教育的教師有必要了解。

2.2 基于核心思想的AP物理課程學(xué)習(xí)目標(biāo)分析

AP 物理課程的七大教學(xué)思想，每個(gè)思想下都有一個(gè)核心內(nèi)容（core concepts）領(lǐng)域，每個(gè)領(lǐng)域下又下設(shè)不同維度的一級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)和二級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)。這里分析Big Idea 1：（Objects and systems have properties such as mass and charge. Systems may have internal structure. ）物體和系統(tǒng)有類似質(zhì)量和電荷的性質(zhì)。系統(tǒng)有內(nèi)部結(jié)構(gòu)。下設(shè)4個(gè)維度的一級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)，每個(gè)一級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)下又分別包含數(shù)量不等的二級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)，也就是對(duì)一級(jí)目標(biāo)的細(xì)化，目的是指引教師對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)的整體與局部的把握。一級(jí)目標(biāo)分別是：第一，一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了這個(gè)系統(tǒng)的性質(zhì)（包含以下二級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)：一個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)物體或一系列物體，物體被認(rèn)為沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)所具有的性質(zhì)由組成它們的原子和分子的亞結(jié)構(gòu)的相互作用的性質(zhì)決定。）；第二，電荷是一個(gè)物體或系統(tǒng)的性質(zhì)，會(huì)影響與其他帶電荷的物體或系統(tǒng)的相互作用（包含以下二級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)：電荷是守恒的，一個(gè)系統(tǒng)的凈電荷等于系統(tǒng)中所有物體的電荷之和；電荷只有兩種，不帶電的物體或系統(tǒng)的正電荷和負(fù)電荷數(shù)相等；電荷的最小單位是電子，也被稱作元電荷。）；第三，物體和系統(tǒng)都有慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量的性質(zhì)，并且實(shí)驗(yàn)證實(shí)慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量是一樣的而且遵循守恒定律（包含以下二級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)：慣性質(zhì)量是一個(gè)物體或系統(tǒng)的性質(zhì)，決定這個(gè)物體與別的物體或系統(tǒng)發(fā)生相互作用的時(shí)候運(yùn)動(dòng)如何變化；引力質(zhì)量是一個(gè)物體或系統(tǒng)的性質(zhì)，決定了與其他物體系統(tǒng)或引力場(chǎng)發(fā)生引力相互作用的強(qiáng)度；物體和系統(tǒng)具有慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量的性質(zhì)，而且實(shí)驗(yàn)證實(shí)慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量是一樣的，也滿足守恒定律。）；第四，經(jīng)典力學(xué)不能描述物體的所有性質(zhì)。其余各大思想設(shè)置和big idea1類似。作為從事中國雙語教育的物理教師應(yīng)該對(duì)各大思想下的一級(jí)目標(biāo)和二級(jí)目標(biāo)都了解，以期達(dá)到通過思想思考目標(biāo)，通過目標(biāo)思考教材，通過教材思考教學(xué)，通過教學(xué)思考學(xué)生，通過學(xué)生思考課程，通過課程思考發(fā)展。循序漸進(jìn)，逐層發(fā)展。

3 AP物理1內(nèi)容安排及核心思想的體現(xiàn)

3.1 AP物理1中課程框架及核心知識(shí)點(diǎn)

AP物理1：

AP Physics 1 course contents包括以下10個(gè)chapters的內(nèi)容（ten chapters）每個(gè)chapter都有對(duì)應(yīng)的核心內(nèi)容，而核心思想分別在核心內(nèi)容中有所體現(xiàn)。由于第七大思想（big idea7）是The mathematics of probability can be used to describe the behavior of complex systems and to interpret the behavior of quantum mechanical systems. （用數(shù)學(xué)概率來描述復(fù)雜系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和詮釋量子力學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。）而在AP物理1中沒有涉及這部分的內(nèi)容，所以在表1中沒有具體體現(xiàn)big idea 7。

從表1可以看出，每章節(jié)（chapters）的內(nèi)容體現(xiàn)的是各大核心思想的滲透而不只是個(gè)別思想的集中體現(xiàn)，所呈現(xiàn)的知識(shí)并不是獨(dú)立存在，而是相互滲透、融為一體的。只有個(gè)別章節(jié)，比如chapter10體現(xiàn)的思想主要是big idea6。另外，由考試各部分內(nèi)容所占的比重可以看出：動(dòng)力學(xué)牛頓定律與電荷和電場(chǎng)力占同等最大比重（16%）。動(dòng)力學(xué)牛頓定律的核心內(nèi)容是牛頓運(yùn)動(dòng)三大定律，電荷和電場(chǎng)力的這一章的核心內(nèi)容是庫侖定律和電場(chǎng)的基本性質(zhì)，以及導(dǎo)體與絕緣體的一些性質(zhì)。運(yùn)動(dòng)學(xué)和直流電路同等重要，占第二比重（12.5%）。運(yùn)動(dòng)學(xué)部分的核心內(nèi)容是勻加速直線運(yùn)動(dòng)的5個(gè)公式，運(yùn)動(dòng)學(xué)圖像（定量和定性分析圖表），自由落體運(yùn)動(dòng)和拋體運(yùn)動(dòng)（平拋運(yùn)動(dòng)和斜拋運(yùn)動(dòng)）。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，功和能量守恒定律與機(jī)械波和聲音這幾章占同等比重（10%左右）。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)部分的核心內(nèi)容是彈簧振子的水平運(yùn)動(dòng)和豎直運(yùn)動(dòng)以及單擺的運(yùn)動(dòng)。功和能量守恒定律的核心內(nèi)容是：明確功是標(biāo)量，但是有正功與負(fù)功之分；利用F-s圖像可以求出變力所做的功是多少；最重要的是動(dòng)能定理（合外力所做的功等于動(dòng)能的變化量）以及能量守恒定律。機(jī)械波和聲音這一章的核心內(nèi)容是橫波和縱波的概念，波的疊加原理，駐波和聲波，聲波的共振和多普勒效應(yīng)。其次，從所占比重來看，沖量、動(dòng)量和動(dòng)量守恒定律（7%）這部分的核心內(nèi)容是動(dòng)量和沖量原理，碰撞的三種情況，尤其是彈性碰撞的時(shí)候，遵循動(dòng)量和動(dòng)能守恒定律。從勻速圓周運(yùn)動(dòng)和萬有引力定律與轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)所占比重（4%）來看，這部分的核心內(nèi)容是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力定律的運(yùn)用；轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分的核心內(nèi)容是轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的概念和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和角動(dòng)量守恒定律。毋庸置疑，所占比重較大的部分即是易考的知識(shí)點(diǎn)。

3.2 AP物理1涉及到的科學(xué)實(shí)驗(yàn)

AP 物理科學(xué)實(shí)驗(yàn)部分在AP 物理課程框架及考試說明上主要包括實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)的種類兩方面。一般來說，實(shí)驗(yàn)至少占指導(dǎo)時(shí)間的四分之一。實(shí)驗(yàn)分為指導(dǎo)型實(shí)驗(yàn)和開放型實(shí)驗(yàn)兩種。指導(dǎo)型實(shí)驗(yàn)是學(xué)生研究老師給定的問題（用學(xué)生設(shè)計(jì)的程序）；開放型實(shí)驗(yàn)是學(xué)生對(duì)與研究問題有關(guān)的課題進(jìn)行研究，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)程序并進(jìn)行操作。在AP物理課程中，內(nèi)容、研究和論證是同等重要的。AP物理1只考察學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的理解，并不會(huì)考察具體的操作問題。AP物理1中的實(shí)驗(yàn)及核心思想如表2所示。

AP物理 1 涉及到的科學(xué)實(shí)驗(yàn)要求，如表3所示。

從表3可以看出，AP物理1涉及到的實(shí)驗(yàn)要求對(duì)學(xué)生的能力要求越來越高。顯然，國內(nèi)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)的要求已不能滿足AP物理1的學(xué)習(xí)。AP物理1要求學(xué)生用學(xué)過的知識(shí)、做過的實(shí)驗(yàn)來設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行新實(shí)驗(yàn)的原理討論、數(shù)據(jù)處理。為了適應(yīng)AP物理課程的要求，AP物理教師應(yīng)把培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和批判性思維作為AP物理教學(xué)的一個(gè)重要任務(wù)。

照方抓藥的機(jī)械做法在AP物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)顯然行不通，取而代之的應(yīng)是突出學(xué)生主體地位的教學(xué)。在這里引入美國大學(xué)理事會(huì)在項(xiàng)目導(dǎo)論（AP and Higher Education）中的一段話：“美國大學(xué)理事會(huì)的原則是為每個(gè)學(xué)生提供追求卓越的機(jī)會(huì)。對(duì)于學(xué)生而言，在機(jī)會(huì)面前是人人平等的。這意味著每個(gè)學(xué)生都有權(quán)利去追求卓越，擁有平等的可能性去開發(fā)自己最大的潛能，去成就自己的杰出人生?！盵2]據(jù)此我們能夠看出，美國AP物理課程的設(shè)置是全面考慮到人的發(fā)展，體現(xiàn)人本思想。而且，教師要明確學(xué)生的發(fā)展是教師發(fā)展、學(xué)校發(fā)展的根本出發(fā)點(diǎn)和最后歸宿。

4 總 結(jié)

通過以上對(duì)于AP物理1課程內(nèi)容及核心思想的分析，但鑒于物理學(xué)科素養(yǎng)和英語水平的限制，國內(nèi)很多學(xué)校的國際部在高二和高三才開設(shè)AP課程。而美國的學(xué)生可以自由選擇自己感興趣的科目學(xué)習(xí)，并根據(jù)自己將來的發(fā)展進(jìn)一步選擇學(xué)習(xí)所選科目的深度。比如physics B和physics C，學(xué)生可以根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇比較淺顯的physics B 或者更深的physics C。美國的這種教學(xué)“政策”不僅讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)的快樂，而且可以培養(yǎng)各個(gè)領(lǐng)域的專業(yè)型人才。所以，對(duì)于我國從事雙語教學(xué)的老師，要把學(xué)生培養(yǎng)成具有中華民族底蘊(yùn)的國際人才，就要求老師在精通英語，具備國際視野的同時(shí)，還應(yīng)努力鉆研國內(nèi)外課程的差別與聯(lián)系，更好地把握國際教育的潮流，從而找出一套適合我國學(xué)生的教學(xué)方法。

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（欄目編輯 趙保鋼）