美國高中物理教材配套網(wǎng)站的特點及其啟示

孫紅淼 陳凱

摘 要 教材配套網(wǎng)站是學(xué)科課程的重要技術(shù)支持和資源導(dǎo)引。以美國高中物理教材《物理：原理與問題》為例對其配套網(wǎng)站從三個角度探討：首先，分析“學(xué)生中心”的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)活動的主要應(yīng)用特點，在中美兩國教材配套網(wǎng)站的對比中，研究其學(xué)習(xí)材料選擇、問題情境設(shè)置及問題呈現(xiàn)方式上的差異。其次，對“教師中心”的欄目設(shè)置進行分類，客觀評價其特點和價值。最后，在分析比較的基礎(chǔ)上，對我國的教材配套網(wǎng)站建設(shè)從服務(wù)理念、資源開發(fā)、技術(shù)配套等方面提出策略性的建議。

關(guān)鍵詞 教材配套網(wǎng)站 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源 物理課程 信息技術(shù)

信息技術(shù)的進步為數(shù)字化學(xué)習(xí)的開展提供了有效的學(xué)習(xí)資源和環(huán)境，促進了學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)方式的變革。精品課程、慕課、微課都是近十年來熱門的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段，與之相比，對教材配套網(wǎng)站建設(shè)的重視程度卻不是太高，與基礎(chǔ)學(xué)科課程教學(xué)相適應(yīng)、與課程教材相配套的教學(xué)網(wǎng)站尤為缺乏。教材被看作是最重要的教學(xué)媒體之一，用來呈現(xiàn)課程核心內(nèi)容、幫助師生了解課程知識體系，往往由教育主管部門授權(quán)、組織專家編寫，其配套網(wǎng)站與一般的教育教學(xué)網(wǎng)站相比具有資源集中、指導(dǎo)針對性強等優(yōu)勢。以普遍使用的人教版教材為例，其配套網(wǎng)站（http：//www.pep.com.cn/）分設(shè)初中物理和高中物理兩個模塊。高中物理主要設(shè)置了教師中心和學(xué)生中心。教師中心包含同步教學(xué)資源、教材培訓(xùn)、教學(xué)研究等八個欄目，每一欄目通過鏈接均提供了大量的來自一線教師、教研專家及中國教育學(xué)會物理教學(xué)專業(yè)委員會的講座、論文，內(nèi)容理論性和實踐性兼?zhèn)?，具有較高的教學(xué)指導(dǎo)價值；學(xué)生中心包括同步學(xué)習(xí)資源、物理學(xué)家、物理小制作等五個欄目，既有教材相關(guān)知識點的整合和拓展，又有同步或綜合習(xí)題的示范。但各類教材配套網(wǎng)站幾乎都存在一個問題：無論呈現(xiàn)形式還是資源建設(shè)多局限在對教師層面的服務(wù)，忽略了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求，能真正實現(xiàn)師生網(wǎng)絡(luò)互動達(dá)到網(wǎng)絡(luò)助學(xué)目的的幾乎沒有。國外教材配套網(wǎng)站建設(shè)起步早、研究深入，學(xué)科教材教學(xué)資源的數(shù)字化不僅使得學(xué)科知識的呈現(xiàn)得到優(yōu)化，還滲透信息素養(yǎng)的培養(yǎng)，值得我國借鑒學(xué)習(xí)。

《物理：原理與問題》（Physics：Principles and Problems）是由美國麥格勞-希爾公司出版的高中主流教材，一直深受師生的歡迎，浙江教育出版社出版的翻譯版本為我國物理教師熟知，教材注重物理與技術(shù)、社會及其他學(xué)科的關(guān)系，如“迷你實驗”“技術(shù)與社會”“未來技術(shù)”“物理學(xué)的應(yīng)用”等，均具有強開放性，有利于拓展學(xué)習(xí)空間，發(fā)展學(xué)習(xí)者的思維和情感體驗[1]。教材配套網(wǎng)站（http：//physicspp.com）創(chuàng)設(shè)的在線教材補充資源、章節(jié)活動等欄目為學(xué)習(xí)者營造積極有效的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)習(xí)者的知識體系和認(rèn)知水平得以優(yōu)化和提升，調(diào)動學(xué)習(xí)者對網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)的主動性和探索的積極性。配套網(wǎng)站設(shè)置的教師中心為教師提供了實用的教學(xué)策略和材料，而不只局限于提供現(xiàn)成的試題和教案。

一、教材專用網(wǎng)站

《物理：原理與問題》使教師和學(xué)習(xí)者不再拘泥于紙質(zhì)教材的教和學(xué)，因為它還專門設(shè)置了配套的“物理在線學(xué)習(xí)中心”為教師和學(xué)習(xí)者提供了教和學(xué)的工具[2]。教材配套網(wǎng)站作為一種網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源，本著科學(xué)性、多元性與實用性的原則為教師和學(xué)習(xí)者建造了一個良好的學(xué)習(xí)互動平臺。

1.學(xué)生中心

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的主體是學(xué)習(xí)者，學(xué)習(xí)者自身的學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)途徑、學(xué)習(xí)方法都是教材配套網(wǎng)站設(shè)計的出發(fā)點和設(shè)計參考?！段锢恚涸砼c問題》專門設(shè)置“學(xué)生中心”（Student Center），為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)評價、視野拓展、思考訓(xùn)練、資源指引的服務(wù)。

（1）教材資源

要使用“教材資源（Textbook Resources）”的學(xué)習(xí)者需要在線注冊賬號。該資源主要是教材章節(jié)配套的習(xí)題資源，分自檢測試、章節(jié)測試和標(biāo)準(zhǔn)化測試。以《能量和能量守恒》一章為例，自檢測試注重對基礎(chǔ)知識，如“能量的形式”和“能量守恒定律”的測試，根據(jù)兩個主題分別設(shè)置一定數(shù)目的測試題，可全面客觀地評價學(xué)習(xí)者對每個知識點掌握的真實情況；章節(jié)測試是一個總結(jié)性測驗重在考查本章的重點知識，促使學(xué)習(xí)者進一步反思對本章內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況；標(biāo)準(zhǔn)化測試更具有代表性，是在章節(jié)測試的基礎(chǔ)上強化對知識的理解，如“一個質(zhì)量為4.5kg的巖石從高處下落時的勢能為375J，問當(dāng)這塊巖石剛好要降落到地面時的速度是多少？”要解決這個問題學(xué)習(xí)者需要將所學(xué)習(xí)的動能、勢能及能量守恒知識遷移到該問題所設(shè)置的情境中。為了體現(xiàn)助學(xué)功能，每一道題都隱藏有小提示，必要時會進行知識擴充；學(xué)習(xí)者根據(jù)測試結(jié)果還可以選擇重新測試，并把最終的測試結(jié)果發(fā)到自己和教師的郵箱中，實現(xiàn)良好的互動。

（2）每周問題

物理的學(xué)習(xí)不止依賴于常規(guī)習(xí)題的演練，更需要對原始物理問題的思考。原始問題是指自然界及社會生活、生產(chǎn)中客觀存在的，能夠反映科學(xué)概念、規(guī)律本質(zhì)且未被加工的科學(xué)現(xiàn)象與事實的描述[3]。欄目中的“每周問題（Problem of the Week）”就是原始問題的典范，該欄目通過創(chuàng)設(shè)問題情境為不同主題設(shè)置系列問題，情境素材新穎且富有啟發(fā)性，并搭配豐富的圖片以可視化的手段引導(dǎo)學(xué)習(xí)者思考，促使學(xué)習(xí)者對物理學(xué)科本質(zhì)和知識應(yīng)用開展積極探索，旨在引導(dǎo)學(xué)習(xí)者關(guān)注不同學(xué)科間知識與方法的聯(lián)系與滲透，從而關(guān)心科學(xué)技術(shù)的新進展和新思想[4]。例如，“二維運動”學(xué)習(xí)任務(wù)中創(chuàng)設(shè)的問題情境：“如果你看過電影《深度撞擊》（Deep Impact）或《世界末日》（Armageddon）你就會看到一個結(jié)果即一個大型天體撞擊地球，在《深度撞擊》中它是一顆彗星，在《世紀(jì)末日》中是一顆小行星，巨大的影響常常會帶來毀滅性的破壞。行星防御：你將如何處理一個以50公里/秒的速率運動的大物體撞擊地球？方法通常有兩個即破壞或偏轉(zhuǎn)。破壞就是將物體分成小塊，但是一些小塊可能還會撞擊地球；偏轉(zhuǎn)意味著保持對象完整使它靠近地球但不會接觸?！痹O(shè)問：“在三個月內(nèi)天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一個巨大的行星與地球相撞。計劃是將行星偏轉(zhuǎn)，首先要計算運動問題，在此之前要分析問題并建立坐標(biāo)系。為了不讓這顆小行星撞擊地球你能計算出這顆行星的最小速度嗎？”從該問題中可以看出原始物理問題與常規(guī)習(xí)題顯著不同的是它以文字的形式對真實鮮活的科學(xué)現(xiàn)象進行了描述，沒有已知量和未知量，學(xué)習(xí)者在解決問題時只有通過獨立思考、不斷嘗試對問題進行探索，才能根據(jù)需要去設(shè)置條件進而使問題得以解決[5]。

（3）新聞中的物理

“新聞中的物理（In the News）”注重物理與實際的研究應(yīng)用相結(jié)合，在學(xué)習(xí)者的書本世界和生活世界之間架起了橋梁。例如，在物理學(xué)工具中介紹如何用科學(xué)計數(shù)法記錄大數(shù)字、二維力中講解了賽車的輪胎和摩擦力、萬有引力中介紹了通信衛(wèi)星、電波一章對世界上最大的機器——電力系統(tǒng)做了詳細(xì)的介紹等，通過深入淺出的語言將物理學(xué)中的理論知識和生活、生產(chǎn)、科技中的問題與成果融合在一起，同時為考察學(xué)習(xí)者對新聞中的物理信息的理解還特地設(shè)置了問題并對時事新聞的出處加以鏈接。國內(nèi)人教版高中物理教材中的“科學(xué)漫步”“STS”“科學(xué)足跡”欄目與該部分的內(nèi)容有著相似之處，形式上不只限于單純的描述，內(nèi)容豐富多彩，如《相互作用》一章的“科學(xué)漫步”描述了流體的阻力，通過閱讀材料可以了解到影響液體阻力的因素，但缺少引導(dǎo)學(xué)習(xí)者靈活思考的環(huán)節(jié)即沒有結(jié)合實際設(shè)置相應(yīng)的問題。相反《物理：原理與問題》網(wǎng)站在《二維力》一章中用具有針對性、啟發(fā)性和趣味性的語言向?qū)W習(xí)者介紹了賽車輪胎中的摩擦力，用科學(xué)的思維方法啟發(fā)學(xué)習(xí)者去思考、分析與歸納賽車與物理知識的聯(lián)系并設(shè)法通過知識遷移解決問題，這對提升學(xué)習(xí)者的思維能力有著巨大的促進作用。

（4）優(yōu)秀鏈接網(wǎng)站及活動介紹

網(wǎng)絡(luò)是一個動態(tài)的工具，它不僅可以幫助學(xué)習(xí)者隨時隨地檢索到有用的學(xué)習(xí)資源，還可以使其獲得在傳統(tǒng)課堂上難以獲得的經(jīng)驗和信息[6]?！拔锢碓诰€學(xué)習(xí)中心”與其他的科學(xué)教育網(wǎng)站一樣運用超鏈接豐富了學(xué)習(xí)內(nèi)容。這些站內(nèi)鏈接有些是針對課程中的活動需求而創(chuàng)建的，有些是知識的拓展通過超鏈接完成對應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)。如在《運動的描述》一章中請學(xué)習(xí)者通過學(xué)習(xí)鏈接上的內(nèi)容解釋向量與標(biāo)量并用專業(yè)術(shù)語描述速度與速率、位移與距離；《電場》一章在計算機圖形庫中提供了一個講解油滴實驗的視頻，學(xué)習(xí)者通過鏈接學(xué)習(xí)并解釋實驗中的噴霧器的作用等。

物理學(xué)是一門建立在實驗基礎(chǔ)上的科學(xué)，科學(xué)理論是建立在很多觀測現(xiàn)象的基礎(chǔ)上且有相關(guān)實驗證明的一種說明[7]。教材中部分需借助虛擬實驗室來體驗的實驗在網(wǎng)站（http：//physicspp.com/internet_lab）上做了補充，通過訪問互聯(lián)網(wǎng)完成實驗探究即實現(xiàn)了將信息技術(shù)與物理實驗的良好融合（見表1）。

表1 實驗案例

（5）教材配套網(wǎng)站支持的其他學(xué)習(xí)活動

《物理：原理與問題》中的每一章都為學(xué)習(xí)者安排了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)活動，使學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)的過程中不僅要學(xué)會查閱資料，而且還要學(xué)會通過運用比較、分類、歸納、概括等方法對信息進行篩選加工。教材配套網(wǎng)站利用小應(yīng)用程序?qū)F(xiàn)代科技的內(nèi)容納入物理的學(xué)習(xí)活動中，學(xué)習(xí)者可通過安裝Java（TM）插件觀看多維動畫或視頻，為學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)概念規(guī)律構(gòu)建了親切的情境，輕松學(xué)習(xí)重、難點知識。這種在人機交互基礎(chǔ)上的教學(xué)模式折射出了先進的教學(xué)理念和教學(xué)設(shè)計思想，突出了學(xué)習(xí)者的主體地位。為了更形象的說明這種模式的優(yōu)越性，列舉了部分示例（見表2）。

2.教師中心

“物理學(xué)習(xí)中心”中的“教師中心”（Teacher Center）以其便捷的溝通、豐富的資源兼具開放性的獨特優(yōu)勢為教師提供了學(xué)習(xí)交流的平臺，成為教師教學(xué)和成長過程中不可忽視的一部分。通過列表對該板塊的欄目進行了分類整理和評價（見表3）。

二、基于教材配套網(wǎng)站建設(shè)的思考

美國教材《物理：原理與問題》的配套網(wǎng)站中呈現(xiàn)的各類技術(shù)支持學(xué)習(xí)活動，對我國教科書數(shù)字化、信息技術(shù)與課程的整合提供了新穎、實用的導(dǎo)向和借鑒作用。

1.教材配套網(wǎng)站應(yīng)立足于服務(wù)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)

物理學(xué)是對生活中具體事物的抽象和歸納，學(xué)習(xí)者在課堂上對教材的了解更多是在教師的解讀之下完成的。大數(shù)據(jù)時代，學(xué)科的學(xué)習(xí)還可以通過信息技術(shù)助力，拓展知識獲取途徑，強化技術(shù)對知識表征的支持作用?！段锢恚涸砼c問題》配套網(wǎng)站不局限于單純的資料提供，更多從技術(shù)層面指引閱讀中的思考、探究中的反思，有利于形成一套獨特且卓有成效的思維方法。

我國中學(xué)物理教材的配套網(wǎng)站在建設(shè)過程中，大都從教師的視角出發(fā)，為教師提供了現(xiàn)成的教學(xué)設(shè)計、教學(xué)視頻、電子教案等教學(xué)資源，卻忽視了學(xué)習(xí)者的主體地位，既使是面向?qū)W習(xí)者的資料，也多停留在陳舊過時的閱讀文章和單純應(yīng)試的試題。筆者建議將更多的經(jīng)費和精力投入到對物理學(xué)習(xí)資源的建設(shè)上。既然學(xué)習(xí)者為學(xué)習(xí)的主體，那么當(dāng)他們在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)疑難、需要查漏補缺時，如何才能通過教材配套網(wǎng)站獲取最全面的信息指引呢？當(dāng)學(xué)習(xí)者對于物理實驗產(chǎn)生思維火花、萌發(fā)創(chuàng)新思路時，如何通過配套網(wǎng)站獲取最權(quán)威的指導(dǎo)或者應(yīng)用現(xiàn)成資源進行基于模擬實驗的思考呢？網(wǎng)站建設(shè)如何基于真實問題解決的情境讓學(xué)習(xí)者體驗學(xué)習(xí)的重要性呢？學(xué)習(xí)者如何通過配套網(wǎng)站的平臺與教材編寫者直接對話來表達(dá)他們對教材使用學(xué)習(xí)的意見呢？筆者認(rèn)為分別服務(wù)于教師和學(xué)習(xí)者兩類群體有針對性地提供資源是未來配套網(wǎng)站的發(fā)展方向。

2.在配套網(wǎng)站建設(shè)中拓展課程內(nèi)容

基于課程標(biāo)準(zhǔn)的國內(nèi)教材建設(shè)往往限于篇幅而過分精簡，只能凸顯經(jīng)典內(nèi)容、核心概念而不能過于鋪展，只能呈現(xiàn)靜態(tài)的文字內(nèi)容而忽視科學(xué)類學(xué)習(xí)對象的立體感和形象性，片面壓縮學(xué)習(xí)內(nèi)容往往陷入講解不清晰、呈現(xiàn)問題和規(guī)律不夠深入、學(xué)習(xí)者閱讀理解困難的境地，阻礙了學(xué)習(xí)者認(rèn)知能力的全面性和連貫性的發(fā)展。但配套網(wǎng)站可以不拘泥于文字的束縛，以分類將海量學(xué)科知識體系化，以超鏈接和搜索引擎縱橫串聯(lián)便于學(xué)習(xí)者檢索查閱，以科技進展、社會新聞、創(chuàng)新問題等發(fā)散學(xué)習(xí)者的思維，以虛擬現(xiàn)實、學(xué)科游戲等激發(fā)學(xué)習(xí)者的興趣。通過教材配套網(wǎng)站，教材編寫者可以大大拓展課程內(nèi)容，將那些紙質(zhì)材料無法呈現(xiàn)的知識和問題一一供給學(xué)習(xí)者自主篩選、尋找感興趣的主題深入探討，也更有利于教學(xué)者全面科學(xué)理解課程標(biāo)準(zhǔn)和教材編寫意圖。

3.教材配套網(wǎng)站可以開發(fā)針對智能手機的APP，拓寬學(xué)習(xí)途徑

隨著智能手機的普及化，教材配套網(wǎng)站還可以加大技術(shù)建設(shè)，開發(fā)出相應(yīng)的配套APP程序，不僅呈現(xiàn)配套網(wǎng)絡(luò)版的內(nèi)容，還有解決具體物理問題的小程序，利用智能手機的自帶設(shè)備或外接設(shè)備，學(xué)習(xí)探究身邊常見的系列物理問題，這也是移動學(xué)習(xí)的需要。

教材配套網(wǎng)站建設(shè)過程中，我們必須重視中美學(xué)習(xí)者網(wǎng)上學(xué)習(xí)方式、思維習(xí)慣、學(xué)習(xí)材料、導(dǎo)學(xué)方式等方面存在的差異[8]，既要結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)狀，又要在充分借鑒美國國家科學(xué)教育改革的進展以及成熟的科學(xué)教材配套網(wǎng)站建設(shè)經(jīng)驗基礎(chǔ)上，努力、大膽地改革。教材配套網(wǎng)站建設(shè)單憑學(xué)科課程專家或教育技術(shù)專家是難以改變現(xiàn)狀的，需兩者結(jié)合起來共同建設(shè)教材配套網(wǎng)站。

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【責(zé)任編輯 郭振玲】