中美課程標(biāo)準(zhǔn)中力學(xué)部分的比較研究

張寧馨 蘇玉成

（中央民族大學(xué)理學(xué)院，北京 100081）

·國外教育·

中美課程標(biāo)準(zhǔn)中力學(xué)部分的比較研究

張寧馨 蘇玉成

（中央民族大學(xué)理學(xué)院，北京 100081）

本文將美國新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)和我國的物理課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較研究，主要以高中階段力學(xué)部分的內(nèi)容為例，討論了兩國課程標(biāo)準(zhǔn)在高中階段力學(xué)部分的差異性，并提出了一些具體建議.

課程標(biāo)準(zhǔn)；力學(xué)；比較研究

課程標(biāo)準(zhǔn)是規(guī)定某一學(xué)科的課程性質(zhì)、課程目標(biāo)、內(nèi)容目標(biāo)、實(shí)施建議的教學(xué)指導(dǎo)性文件.美國《The Next Generation Science Standards（新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)）》［1］（以下簡(jiǎn)稱美國《標(biāo)準(zhǔn)》）明確了科學(xué)教育的指導(dǎo)思想，確立了具體規(guī)范的科學(xué)教育體系和教育環(huán)節(jié)，對(duì)實(shí)施科學(xué)教育活動(dòng)提供了重要的指導(dǎo)作用.我國《基礎(chǔ)教育課程改革綱要》中規(guī)定：課程標(biāo)準(zhǔn)是國家課程標(biāo)準(zhǔn)，是教材編寫、教學(xué)、評(píng)估和考試命題的依據(jù)，是國家管理和評(píng)價(jià)課程的基礎(chǔ).［2］

借鑒他國尤其是基礎(chǔ)教育領(lǐng)先的美國的科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)，將有助于我國科學(xué)教育理念和實(shí)踐的發(fā)展，更好地指導(dǎo)教育教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).［3～4］陳丹純、王全等人將美國《標(biāo)準(zhǔn)》與我國科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，得出了一些啟示；［56］郭玉英［7］等人對(duì)美國《標(biāo)準(zhǔn)》中科學(xué)教育內(nèi)容的整合理念進(jìn)行分析，探究了美國整合理念的實(shí)現(xiàn)和整合理念的設(shè)計(jì)過程對(duì)我國修訂課程標(biāo)準(zhǔn)的啟示；王磊［8］等人則將美國《標(biāo)準(zhǔn)》與美國舊版標(biāo)準(zhǔn)《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》［9］進(jìn)行對(duì)比，全面考察分析美國《標(biāo)準(zhǔn)》的研制背景和特點(diǎn).

力學(xué)部分是高中階段學(xué)習(xí)物理學(xué)的基礎(chǔ).本文將以高中階段的力學(xué)內(nèi)容為例，將美國《標(biāo)準(zhǔn)》和我國《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》［10］（以下簡(jiǎn)稱我國《標(biāo)準(zhǔn)》）進(jìn)行比較研究，發(fā)現(xiàn)兩國標(biāo)準(zhǔn)中力學(xué)內(nèi)容存在較大差異.

本文的第一部分介紹兩國《標(biāo)準(zhǔn)》的背景資料；第二部分比較兩國標(biāo)準(zhǔn)中高中階段力學(xué)內(nèi)容的差異；第三部分總結(jié)兩國標(biāo)準(zhǔn)中高中階段力學(xué)內(nèi)容的差異并提出具體建議.

1 背景資料

1996年，美國頒布了《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（National Science Education Standards），該標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)了美國科學(xué)教育界公認(rèn)的科學(xué)素養(yǎng)，并指出了“學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中必須實(shí)現(xiàn)的和能夠?qū)崿F(xiàn)的目標(biāo)”.［11］自《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》頒布后的15年，科學(xué)與科學(xué)教育的研究取得了很多的進(jìn)展.因而迫切需要將這些研究成果納入到課程標(biāo)準(zhǔn)中去.［12～13］2013年4月，美國頒布了《新一代國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》.《新一代國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》整合了科學(xué)與工程實(shí)踐、核心概念和跨學(xué)科概念3個(gè)維度，提出了一套連貫的學(xué)習(xí)預(yù)期以支持學(xué)生跨年級(jí)的學(xué)習(xí).［14］該《標(biāo)準(zhǔn)》旨在培養(yǎng)學(xué)生在日常生活中遇到與科學(xué)、技術(shù)密切相關(guān)的問題時(shí)嘗試?yán)每茖W(xué)教育的經(jīng)驗(yàn)做出更好的決斷，將所有的科學(xué)知識(shí)應(yīng)用到日常生活中去，更好地解決科學(xué)與技術(shù)問題.［15～16］

無獨(dú)有偶，我國于2001年推行基礎(chǔ)教育課程改革以來，科學(xué)教育的諸多方面發(fā)生了顯著的變化.2003年我國頒布了《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》，隨后也著手啟動(dòng)對(duì)各學(xué)科的課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂.［17］2011年我國頒布了修訂后的《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》、［18］《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》.［19］

2 高中階段力學(xué)內(nèi)容的比較研究

美國《標(biāo)準(zhǔn)》中高中階段的力學(xué)內(nèi)容分為以下4個(gè)板塊：（1）牛頓第二定律；（2）動(dòng)量守恒定律；（3）碰撞；（4）萬有引力.中國《標(biāo)準(zhǔn)》中高中階段的力學(xué)內(nèi)容主要包括：（1）運(yùn)動(dòng)的描述；（2）相互作用與運(yùn)動(dòng)規(guī)律；（3）拋體運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)；（4）經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性；（5）碰撞與動(dòng)量守恒等5個(gè)版塊.下面以美國《標(biāo)準(zhǔn)》的4個(gè)劃分維度為依據(jù)進(jìn)行比較.

2.1 牛頓第二定律

牛頓第二定律內(nèi)容的比較見表1.

表1 牛頓第二定律

由表1可以看出，中美《標(biāo)準(zhǔn)》在牛頓第二定律這部分內(nèi)容中，都提出了要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證牛頓第二定律.美國《標(biāo)準(zhǔn)》中“牛頓第二定律”部分詳細(xì)列出了對(duì)學(xué)生的具體實(shí)驗(yàn)要求，既包含了要求學(xué)生在一定的限制條件下設(shè)計(jì)牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)，并決定最佳實(shí)驗(yàn)方案再到實(shí)施實(shí)驗(yàn)；還包含了采用工具、模型以及圖像對(duì)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析.從表1＊標(biāo)記的內(nèi)容上看，美國《標(biāo)準(zhǔn)》要求學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并驗(yàn)證定律，注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力、自行進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)；而中國《標(biāo)準(zhǔn)》則僅僅要求學(xué)生進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，并未對(duì)實(shí)驗(yàn)過程做出具體要求，也沒有對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理做出詳細(xì)要求.從而這種不同要求帶來的是在該實(shí)驗(yàn)中兩國標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、探究能力的不同要求.美國《標(biāo)準(zhǔn)》中還強(qiáng)調(diào)了牛頓第二定律的適用條件即“適用于一維運(yùn)動(dòng)且只適用于參考系為慣性系、低速運(yùn)動(dòng)的宏觀物體”；而中國《標(biāo)準(zhǔn)》中則并未對(duì)牛頓第二定律的適用條件做出強(qiáng)調(diào).

2.2 動(dòng)量守恒定律

動(dòng)量守恒定律內(nèi)容的比較見表2.

由表2可以看出，在動(dòng)量守恒定律這部分內(nèi)容中，兩國標(biāo)準(zhǔn)都提到了理解和使用動(dòng)量守恒定律.從表2＊標(biāo)記的情況來看，美國《標(biāo)準(zhǔn)》中“動(dòng)量守恒定律”部分還強(qiáng)調(diào)學(xué)會(huì)運(yùn)用其數(shù)學(xué)表述并給出合理解釋以及學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)方法驗(yàn)證該定律，并要求學(xué)生理解該定律的本質(zhì)；中國《標(biāo)準(zhǔn)》則強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生通過動(dòng)量守恒定律的學(xué)習(xí)，“體會(huì)自然界的和諧和統(tǒng)一”，這體現(xiàn)了中國《標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生情感、態(tài)度、價(jià)值觀的教育，強(qiáng)調(diào)人文素養(yǎng)的培養(yǎng).由表2（4）內(nèi)容可以看出，美國標(biāo)準(zhǔn)中還強(qiáng)調(diào)了動(dòng)量守恒定律的適用條件；而中國標(biāo)準(zhǔn)中并未提及該定律的適用條件.

表2 動(dòng)量守恒定律

2.3 碰撞

碰撞內(nèi)容的比較見表3.

表3 碰撞

由表3可以看出，在碰撞這部分內(nèi)容中，美國《標(biāo)準(zhǔn)》要求學(xué)生利用所學(xué)的有關(guān)“碰撞”的知識(shí)，自行進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，并不斷改良設(shè)計(jì)，盡量使得“兩物體發(fā)生碰撞的過程中減少力的作用”.從＊標(biāo)記的情況以及所給的例子來看，美國標(biāo)準(zhǔn)很重視“碰撞”與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系以及“碰撞”在生活中的具體應(yīng)用實(shí)例；中國《標(biāo)準(zhǔn)》則要求學(xué)生“探究”碰撞的特點(diǎn)和了解“彈性碰撞”和“非彈性碰撞”兩種類型的碰撞，這反映了中國《標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)于重要知識(shí)點(diǎn)的重視.

2.4 萬有引力

萬有引力內(nèi)容的比較見表4.

表4 萬有引力

由表4可以看出，在萬有引力內(nèi)容中，兩國標(biāo)準(zhǔn)都提出了理解和掌握萬有引力定律以及理解“場(chǎng)”的概念.從＊標(biāo)記的內(nèi)容來看，美國《標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)運(yùn)用萬有引力定律并根據(jù)該定律對(duì)一些現(xiàn)象做出“合理解釋”.現(xiàn)實(shí)生活中很多現(xiàn)象可以用所學(xué)知識(shí)來解釋，這就反映了美國《標(biāo)準(zhǔn)》重視物理知識(shí)和生活現(xiàn)象的聯(lián)系.并明確強(qiáng)調(diào)“在力學(xué)領(lǐng)域，定律的量化表示和概念都非常重要”以及該定律的適用條件；而中國《標(biāo)準(zhǔn)》則強(qiáng)調(diào)萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)歷史以及在教學(xué)過程中滲透情感、價(jià)值觀等人文教育，并未明確提及該定律的重要性和適用條件.

3 總結(jié)及建議

根據(jù)第2部分的比較研究，中美《標(biāo)準(zhǔn)》中高中力學(xué)部分的內(nèi)容有很多相似之處，主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面.

（1）中美《標(biāo)準(zhǔn)》中都提到了對(duì)于“牛頓第二定律”、“動(dòng)量”、“動(dòng)量守恒定律”、“萬有引力定律”、“場(chǎng)”等重要定律和概念的理解和掌握.

（2）中美《標(biāo)準(zhǔn)》中都要求學(xué)生進(jìn)行部分實(shí)驗(yàn)操作，并分別提出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)要求.

（3）中美《標(biāo)準(zhǔn)》中都要求學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)生活中的相應(yīng)現(xiàn)象做出合理解釋.

中美《標(biāo)準(zhǔn)》高中力學(xué)的內(nèi)容也有很多不同之處，主要表現(xiàn)在以下5個(gè)方面.

（1）美國《標(biāo)準(zhǔn)》更加注重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并學(xué)會(huì)獨(dú)立分析數(shù)據(jù)、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的能力.在實(shí)驗(yàn)過程中逐步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒖茖W(xué)探究能力以及解決實(shí)際問題的能力；而中國《標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)于“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”卻很少提及.

（2）美國《標(biāo)準(zhǔn)》中非常重視培養(yǎng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用能力，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋生活現(xiàn)象.這就將物理知識(shí)與生活現(xiàn)象聯(lián)系起來，注重科學(xué)知識(shí)的實(shí)踐性；中國《標(biāo)準(zhǔn)》雖然也有提及，但欠缺對(duì)于科學(xué)知識(shí)實(shí)踐性的重視.

（3）美國《標(biāo)準(zhǔn)》還注重培養(yǎng)學(xué)生的合作能力、交流能力；而中國《標(biāo)準(zhǔn)》中并未明確提及對(duì)于學(xué)生合作能力、交流能力的培養(yǎng).

（4）中國《標(biāo)準(zhǔn)》中注重對(duì)科技史以及前沿科技的學(xué)習(xí)，注重在課堂活動(dòng)中滲透對(duì)學(xué)生情感、態(tài)度、價(jià)值觀的教育；美國標(biāo)準(zhǔn)并未提及了解科技史以及情感、態(tài)度、價(jià)值觀等人文素質(zhì)的教育.

（5）在美國《標(biāo)準(zhǔn)》中，對(duì)于每一條定律的適用條件都做出了具體說明，中國《標(biāo)準(zhǔn)》中則欠缺對(duì)定律適用條件的說明.

有鑒于此，在完善我國高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中力學(xué)部分的內(nèi)容，筆者提出如下建議.

（1）處理好書本知識(shí)和應(yīng)用的關(guān)系，重視書本知識(shí)與生活實(shí)踐的銜接性.

（2）重視對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、探究能力的培養(yǎng).

（3）加大對(duì)學(xué)生合作能力和交流能力的培養(yǎng).

（4）強(qiáng)調(diào)重要定律的適用條件.

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2017－01－11）