中美英高中物理教材中內容選取與編排的對比分析*
——以“電磁感應”一章為例

鄭會敏　吳先球

(華南師范大學物理與電信工程學院　廣東 廣州　510006)

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教材與書評

中美英高中物理教材中內容選取與編排的對比分析*
——以“電磁感應”一章為例

鄭會敏吳先球

(華南師范大學物理與電信工程學院廣東 廣州510006)

以“電磁感應”一章為例，從教材內容的選取、構成關系和邏輯順序對粵教版高中《物理》教材、美國高中主流教材《Physics:PrinciplesandProblems》以及英國《CambridgeInternationalASandA-LevelPhysicsCourseBook》進行對比分析，為教學中內容的選取和編排提供借鑒，從而有效地引導學生建構知識體系和獲得學習方法.

電磁感應教材內容選取構成關系邏輯順序組織方式

教材是作為教育資料基本的、重要的組成部分，它不僅是教師與學生活動的主要媒體，更是重要的課程資源，是課程內容的集中體現[1].教材作為引導學生進行學習和探索的工具,不僅力圖向學生展示知識的內容,還逐步地向學生展示獲得知識的過程和學習的方法[2].目前有較多的文章對中學物理教材的對比研究是從教材欄目(如拓展欄目)的增設或內容的難易程度等方面著手，針對章節(jié)知識點選取和編排的研究并不多見.而教材中內容的選取和編排所反映的指導思想和教育理念是可以為教學提供參考和借鑒的.

本文選用粵教版高中《物理》教材[4](簡稱粵教版)、在美國的主流教材《物理：原理與問題》(即《Physics:PrinciplesandProblems》[5])(簡稱美國教材)，以及英國針對非英國本土的學生學習A-level課程開設時所用的《劍橋海外物理教材》(即《CambridgeInternationalASandA-LevelPhysicsCourseBook》[6])(簡稱英國教材).這3本教材在“電磁感應”章節(jié)前都已涉及力與運動、電場、磁場和電路等內容,即該章節(jié)的物理學習知識基礎是統(tǒng)一的，但內容選取和編排卻有所不同.因此，本文將從教材內容的選取、構成關系和邏輯順序對粵教版、美國教材以及英國教材的“電磁感應”章節(jié)進行對比分析.從教材編寫多樣性的角度認識和尋求教學的多樣性.通過了解各教材的內容選取和編排，結合其編寫指導思想和教育理念，為尋求有效引導學生建構知識體系的教學方法提供借鑒.

1　中美英高中物理教材對比分析

1.1教材內容的選取和構成關系

粵教版、美國教材以及英國教材中“電磁感應”一章的教材內容如表1.

不同之處主要集中在應用和實驗類型兩個部分：

(1)英美教材和粵教版的應用部分相比，以貼合學生日常生活為主，且以圖文相結合的形式呈現，以知識點解釋應用，有利于學生理解和鞏固知識.

粵教版教材中法拉第電磁感應現象的應用內容選取電磁流量計和電磁感應中的能量，自感現象和渦流現象的應用內容選取白光燈、電磁灶與渦流加熱和渦流制動與渦流探測，具體內容以拓寬學生知識面為主，國外兩本教材相關應用選取的則是電動機、發(fā)電機和變壓器.其中，美國教材在章節(jié)首頁就說到“therelationshipbetweenmagneticfieldsandcurrentmakespossiblethethreecornerstonesofelectricaltechnology:motors,generators,andtransformers”，英國教材是“usinginduction:eddycurrents,generatorsandtransformers”，具體內容以結合知識點描述其中的物理規(guī)律.

表1　教材內容

(2)美國教材除了設有與粵教版中實驗與探究相類似的PhysicsLab外，還有簡單、有趣、容易操作的MiniLab，以調動學生的學習興趣為主要目的.

在該章節(jié)中的MiniLab內容是“MakeaseriescircuitwithanefficientDCmotor,aminiaturelamp,andaammeter,thenrotatethehandle,ormotorshaft,totrytolightthelamp”，以簡單的操作步驟，培養(yǎng)學生動手和觀察能力并調動學習興趣.

1.2教材內容的邏輯順序

粵教版、美國教材以及英國教材中“電磁感應”一章教材內容的邏輯順序如圖1. 由圖1可以看出，3本教材都以實驗為主線，引導學生發(fā)現和理解物理規(guī)律，注重物理概念與規(guī)律的實際應用.

不同之處集中在知識點的呈現方式以及對應的應用內容和物理學史內容的編排位置：

(1)粵教版以學生實驗為基礎，歸納整理知識點.美國教材是運用知識詳盡解釋相關應用，以深入理解物理規(guī)律.英國教材則以電動機相對發(fā)電機的不同來展開教學.

實驗課程：寓能力培養(yǎng)于學生獨立實踐之中，幫助學生形成良好的實驗習慣，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維方式和創(chuàng)新設計技法。熟悉和掌握實驗儀器設備的功能和使用方法，培養(yǎng)學生的實驗設計、實驗分析與數據處理的能力。

如美國教材中描述motors時，依次描述產生EMF和back-EMF的過程以及back-EMF如何起作用.英國教材則從“amotorworksinreverseasagenerator”和“electromagneticinductionislikethemirrorimageofthemotoreffect”等展開相應內容.

(2)粵教版中知識點和應用分布明顯，將應用統(tǒng)一放在最后.美國教材和英國教材的知識點內容和應用是交叉呈現的.

如英國教材在電磁感應現象知識點后就有“useoftheideaofaconductorcuttingmagneticfieldlinestoexplainhowacurrentisinducedinabicyclegenerator”，美國教材在電動勢內容后就緊接著“applicationofinducedEMF”.

(3)英國教材與粵教版相類似，通過引入磁通量來解釋法拉第電磁感應定律和楞次定律.而美國教材則以法拉第發(fā)電機為實例開始楞次定律的學習，即“inagenerator,currentisproducedwhenthearmatureturnsthroughamagneticfield,theactofgeneratingcurrentproducesaforceonthewiresinthearmature” .

(4)粵教版和美國教材的物理學史豐富.美國教材在導入實驗后，以Faraday和Henry故事開篇.相關實驗中也會有“asFaradayconsidered”或“asFaradayshowed”等，而英國教材較少涉及物理學史.

圖1　教材內容的邏輯順序

2　教材編寫的多樣性對教學的啟示

總的來說，3本教材各具特色.粵教版教材知識體系完整清晰，注重以實驗探究培養(yǎng)學生探究性學習能力及知識應用.美國教材關于知識應用的描述詳細，且應用和實驗內容更貼近學生日常生活.英國教材知識點依次逐個呈現，以類比模仿學習為主.結合前文的對比分析和教材中滲透的指導思想和教育理念，為我們在教學中提供了以下的借鑒.

(1)結合實際教學內容，采取有效的教學方法

對于較脫離學生日常生活的應用，學生在理解上會存在一定困難，難以起到鞏固知識的作用.因此由美國教材的特點，可以認識到在教學中面對抽象難理解的內容時，可在知識點之間穿插物理規(guī)律的應用，應用內容由易到難地引入.一方面，能夠讓學生反復運用和鞏固知識，另一方面，更有利于學生建立牢固的知識體系.由英國教材的特點，可以認識到在教學中，在學生已有知識體系較為牢固的基礎上，可以通過啟發(fā)學生思考新、舊知識間的關系，以模仿學習結合對比歸納方法建立新知識體系.

當教學中實驗探究較多時，可適當利用簡易實驗.簡易實驗避免了場地和繁雜儀器的需求，操作簡單，更有利于學生自主實驗，建立對物理規(guī)律的學習興趣和實驗探究的基本思想.還可適當還原實驗背后的物理學史故事，有利于培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和精神.

(2)結合教材內容組織，選擇合適的教學方法

根據各教材特點，可以了解到粵教版的教材適合用于課上教學輔助，需要教師在探究中增加學習目標等引導性內容和思考討論等指導性內容，啟發(fā)學生進行思維活動.美國教材因其在各方面的詳盡圖文介紹和指導語以及簡易實驗，適合學生自學時使用.而英國教材中知識點的闡述較為簡略，且邏輯并不太清晰.因此，在教學中應著重引導學生聯系前后的知識內容.

1陳桂生.教育原理.上海：華東師范大學出版社，2000

2高凌飚.義務教育教材分析評估方案. 教育科學, 2000(5):25～33

3李新鄉(xiāng).物理教學論. 北京：科學出版社，2005

4保宗悌,等.普通高中課程標準實驗教科書物理·選修3-2.廣州：廣東教育出版社, 2005 .1～36

5Glencoe/McGraw-Hill.Physics:PrinciplesandProblems，2005.670～695

6DavidSang，GrahamJones，RichardWoodsideandGurinderChadha.CambridgeinternationalASandALevelPhysicsCoursebook, 2011.399～415

7高倩, 李富強. 中英高中物理教材拓展欄目比較研究. 物理教師, 2014, 35(4)：66～68

鄭會敏(1992-)，女，在讀研究生，研究方向為信息技術在物理教學中的應用.

指導教師：吳先球(1968-)，男，博士，教授，主要從事信息技術在物理實驗中的應用研究和物理實驗研究等工作.

2016-02-24)

*廣州市科技和信息化局科普計劃資助項目,項目編號：2014KP000043