美國高中物理教材習(xí)題特點及啟示

陳野

摘 要 從結(jié)構(gòu)、題型、題量等方面概述了美國高中物理教材《物理：問題與原理》習(xí)題設(shè)置的情況，并分析了其結(jié)構(gòu)完善、分層設(shè)置、重視學(xué)法、重視圖表、取材生活等特點，最后從教材編寫、課堂教學(xué)、融合使用教材等方面提出對我國教材編寫的啟示。

關(guān)鍵詞 美國 物理教材 習(xí)題 特點 啟示

美國的高中物理教材《physics——Principles and Problems》（物理：問題與原理）是由美國密執(zhí)安—迪爾伯恩大學(xué)的著名物理學(xué)教授保羅·奇策維茨博士編著，美國麥格勞—希爾公司2002年出版的最受美國師生歡迎、使用最廣泛的高中物理教材[1]。《物理：問題與原理》重視習(xí)題的編排，認(rèn)真研究其習(xí)題的設(shè)置并分析其特點，可以給我國教材編寫和課堂教學(xué)提供有益啟示。

一、美國主流高中教材習(xí)題設(shè)置概述

1.習(xí)題的結(jié)構(gòu)

《物理：問題與原理》一書習(xí)題的設(shè)置主要有如下欄目：例題、練一練、本節(jié)復(fù)習(xí)題、測評、標(biāo)準(zhǔn)化測試。在每節(jié)重要知識點之后，都會配有一個詳細解答的例題，例題后面則對應(yīng)“練一練”欄目，每一節(jié)之后是“本節(jié)復(fù)習(xí)題”，測評和標(biāo)準(zhǔn)化測試則是針對全章的知識點?！皽y評”欄目有：繪制概念圖、理解概念、應(yīng)用概念、問題解決、復(fù)習(xí)提高、理性思維、科技寫作、日積月累等子欄目；“標(biāo)準(zhǔn)化測試”有選擇題和拓展題兩個子欄目。

2.習(xí)題的題型

《物理：問題與原理》一書習(xí)題的類型有：計算題、簡答題、作圖題、分析判斷題、概念辨析題、實驗探究題、選擇題、科技寫作題。

3.習(xí)題的題量

《物理：問題與原理》一書例題、習(xí)題不僅類型比較豐富，而且試題數(shù)量也比較多。如“加速運動”一章共有例題5題，練一練、本節(jié)復(fù)習(xí)題、測評等欄目習(xí)題122題，標(biāo)準(zhǔn)化測試題10題，合計137題。

二、美國主流高中物理教材習(xí)題特點分析

1.結(jié)構(gòu)完善

《物理：問題與原理》習(xí)題結(jié)構(gòu)完善，體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，欄目多。共有例題、練一練、本節(jié)復(fù)習(xí)題、測評、標(biāo)準(zhǔn)化測試題等5個一級欄目，其中測評包含有：繪制概念圖、理解概念、應(yīng)用概念、問題解決、復(fù)習(xí)提高、理性思維、科技寫作、日積月累等8個二級欄目，標(biāo)準(zhǔn)化測試題則包含選擇題和拓展題2個二級欄目。第二，題型多。美國教材共有計算題、簡答題、作圖題、分析判斷題、概念辨析題、實驗探究題、選擇題、科技寫作題等8種題型。第三，題量多。美國教材習(xí)題、例題數(shù)量都比較多，能夠較好發(fā)揮通過用好教材習(xí)題鞏固基礎(chǔ)知識、提升思維水平的重要作用。

2.分層設(shè)置

《物理：問題與原理》重視習(xí)題的層次性。在重要知識點之后一般都編寫有例題，例題后是針對該知識點“練一練”欄目中的習(xí)題，該欄目習(xí)題相對基礎(chǔ)，和例題相似度高。在“本節(jié)復(fù)習(xí)題”欄目中，一般安排有6到8個習(xí)題，先是對概念、規(guī)律的簡單理解與應(yīng)用的習(xí)題，最后一題“理性思維”難度略大。在章末“測評”欄目，從繪制概念圖、理解概念、應(yīng)用概念、問題解決、復(fù)習(xí)提高、理性思維，到科技寫作等習(xí)題的難度和綜合性呈上升趨勢，對學(xué)生的知識與能力要求越來越高?！皹?biāo)準(zhǔn)化測試題”先是選擇題，后拓展題，難度也是逐步上升。

3.重視學(xué)法

《物理：問題與原理》習(xí)題設(shè)置引導(dǎo)學(xué)生重視學(xué)習(xí)方法的總結(jié)和提升學(xué)生的元認(rèn)知水平，其目的是要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)。這主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

第一，例題的解題步驟清晰。解題步驟分為3步：分析概括問題、求解未知量、驗證答案。分析概括問題需要認(rèn)真分析題意，概述情境、畫出運動的示意圖或矢量圖或受力分析圖、羅列已知和未知物理量；求解未知量則是根據(jù)前面的分析，利用相關(guān)物理規(guī)律求解；驗證答案則需要從單位是否正確？符號是否有意義？數(shù)值是否合理？三個方面檢驗答案。清晰完整的步驟，為學(xué)生解決其他習(xí)題提供了較好的示范，有利于學(xué)生良好解題習(xí)慣的養(yǎng)成。

第二，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)方法，提升學(xué)生的元認(rèn)知水平。例題解決中先分析概括問題，可以培養(yǎng)學(xué)生審題的良好習(xí)慣，避免了不認(rèn)真看題，急忙下筆，最后離題萬里。在例題的解決中，美國教材非常重視畫圖（運動圖、圖象、受力等），養(yǎng)成畫圖的習(xí)慣可以讓學(xué)生在解決問題時，更容易理解題意，更容易找到解決問題的策略。在例題中的驗證答案則是培養(yǎng)學(xué)生反思問題解決過程，提升學(xué)生的元認(rèn)知水平的重要措施。在習(xí)題設(shè)置中也重視通過一些習(xí)題引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，比如每章的“測評”第一題都是要求學(xué)生繪制概念圖，這有利于學(xué)生構(gòu)建完整的知識體系，形成知識網(wǎng)絡(luò)。

第三，考試小貼士對學(xué)生進行學(xué)法和考法指導(dǎo)。每章的標(biāo)準(zhǔn)化測試題后面都會有一個“考試小貼士”介紹一種學(xué)法或考試方法。例如第三章“加速運動”設(shè)置了名為“表格”的考試小貼士，具體內(nèi)容為“如果考題中含有表格，在審題前先瀏覽它。讀一下標(biāo)題、行名稱和列名稱，然后再根據(jù)問題理解表格中的信息”。這一考試小貼士，既是介紹考試方法，更是介紹學(xué)習(xí)方法。無論是考試還是平時學(xué)習(xí)，通過表格獲取、處理信息是對學(xué)生的一個重要要求，該小貼士介紹了從表格獲取和處理信息的方法、步驟，可提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力和應(yīng)試能力。

4.重視圖表

通過圖和表來表達信息具有直觀形象的特點，可以降低學(xué)生理解的難度，有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有效突破教學(xué)疑難，也有利于學(xué)生解決物理問題?！段锢恚簡栴}與原理》在編制習(xí)題的過程中，非常重視圖表的運用。這主要體現(xiàn)在兩個方面：第一，例題習(xí)題的編制重視以圖表為背景。在“勻加速運動”一章中有2道例題和18道習(xí)題是以圖像為背景的，還有4道習(xí)題以表格為背景。第二，在問題的解決過程中，重視通過畫運動的示意圖分析問題。在5道例題中有3道題目涉及運動的速度——時間圖像，有3道通過畫運動圖分析問題。這不僅有利于問題的解決，而且滲透了處理問題方法和數(shù)理結(jié)合的思想。

5.取材生活

《物理：問題與原理》在“勻加速運動”一章有5道例題和127道習(xí)題，按習(xí)題中研究對象分類，如表1所示[2]。endprint

從表1可看出，該章共有95題取材于生活中的常見物品或人，占全部例題、習(xí)題總數(shù)的72%，其中交通工具類和體育運動類占比最多。在這95道習(xí)題中，共有人（運動員）、汽車等32個研究對象，改變了習(xí)題中“某物體”“某小球”等枯燥無味的敘述，更易引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、美國高中物理教材習(xí)題的啟示

1.教材編寫：完善習(xí)題設(shè)置

雖然教材不是教學(xué)的唯一資源，教學(xué)也不應(yīng)該照本宣科，而需要教師對教材習(xí)題進行二次開發(fā)，但教材習(xí)題越完善，越能彌補教師對教材習(xí)題處理能力的不足，越有利于教學(xué)中創(chuàng)造性地使用教材，在領(lǐng)會教材編者意圖的基礎(chǔ)上，個性化地設(shè)計教學(xué)。分析了美國教材習(xí)題的設(shè)置特點，我國在教材編寫時應(yīng)從以下幾個方面進一步完善習(xí)題的編制。

第一，完善習(xí)題設(shè)置。我國現(xiàn)在使用的教材普遍存在例題偏少的情況，比如人教版必修1第一章第5節(jié)“速度變化快慢的描述——加速度”非常重要，但沒有例題。美國教材每節(jié)后面有“本節(jié)復(fù)習(xí)題”，每章結(jié)束有“測評”和“標(biāo)準(zhǔn)化測試題”，這更值得我國教材編寫者借鑒。以人教版為例，只有例題和每節(jié)后面的“問題與練習(xí)”，沒有章末習(xí)題和測試題。

第二，增加習(xí)題數(shù)量。習(xí)題太少不能滿足訓(xùn)練學(xué)生的目的會導(dǎo)致一些教師在教學(xué)中棄用教材習(xí)題。例如，國內(nèi)使用最廣泛的人教版物理教材的加速度和勻變速運動的內(nèi)容，第一章第5節(jié)“速度變化快慢的描述——加速度”，以及第二章“勻變速直線運動的研究”只有4個例題、22個課后習(xí)題，合計26題，僅為美國教材的五分之一。

第三，完善教材習(xí)題的題型，讓習(xí)題的呈現(xiàn)多樣化。除了傳統(tǒng)的選擇題、計算題、簡答題，還應(yīng)該借鑒美國教材習(xí)題增加作圖題、科技寫作、日積月累、辨析題、知識歸納類的簡答題等。作圖題對學(xué)生要求較高，不僅考查學(xué)生的智慧技能，還有動作技能，教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)這是學(xué)生的弱項?？萍紝懽髟谖覈慕滩牧?xí)題和考試題中都是空白，然而這類習(xí)題不僅對學(xué)生理解、深化物理知識有重要助推作用，也對學(xué)生聯(lián)系物理與生活、提升書面表達能力、激發(fā)探索科學(xué)的興趣有重要作用。日積月累中的習(xí)題一般不多，只有2題或3題，是復(fù)習(xí)本章之前的所學(xué)內(nèi)容，這樣的安排不僅可以促進學(xué)生復(fù)習(xí)所學(xué)知識，也能培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成復(fù)習(xí)的習(xí)慣，而及時復(fù)習(xí)才能為后續(xù)學(xué)習(xí)新知識掃清障礙。

第四，習(xí)題的設(shè)置應(yīng)該有針對性?！段锢恚簡栴}與原理》每節(jié)重要知識點后都有例題，且配有“練一練”，針對性很強，值得借鑒。

第五，習(xí)題設(shè)置應(yīng)該有層次性?！段锢恚簡栴}與原理》每節(jié)內(nèi)容之后的“本節(jié)復(fù)習(xí)題”難度逐漸上升，章末“測評”從繪制概念圖、理解概念、應(yīng)用概念、問題解決、復(fù)習(xí)提高、理性思維到科技寫作，難度逐步增加，對學(xué)生的物理知識、綜合素養(yǎng)要求逐漸提升，梯度明顯，有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。

第六，習(xí)題編制給出關(guān)鍵詞提示學(xué)生?！段锢恚簡栴}與原理》在章末“測評”習(xí)題中會給出一些關(guān)鍵詞提示，這有利于初學(xué)者快速找到本題考查的物理知識或研究對象。提示方式有：在“理解概念”每一題后面標(biāo)注本題考查的知識在第幾節(jié)，如從第54題到第60題標(biāo)注“3.1”，意思是這幾個題考查的是第三章第1節(jié)的內(nèi)容。在“問題解決”欄目，標(biāo)第幾節(jié)，然后配習(xí)題，如標(biāo)“3.1加速度”后設(shè)置第79到84題。在大部分習(xí)題之前標(biāo)清本題的研究對象，如第110題標(biāo)“雪橇”。習(xí)題關(guān)鍵詞的呈現(xiàn)會刺激學(xué)生對本題所需知識點的反應(yīng)，強化學(xué)生對所學(xué)知識的記憶，提高學(xué)習(xí)效率。

第七，加強習(xí)題與生活的聯(lián)系。物理習(xí)題以生活中常見的情景、物品為素材能讓學(xué)生體會到“物理來源于生活”，“來源于生活的實際問題最能調(diào)動學(xué)生的積極性，它使學(xué)生感到親切，容易激活學(xué)生的已有的生活經(jīng)驗和知識儲備”[3]。學(xué)生越是熟悉的事物，越覺得親切，越有求知和探索的欲望，習(xí)題取材于學(xué)生生活可以讓學(xué)生真切地體驗到物理和生活、和自己的密切聯(lián)系，能夠真切感受到物理大有用處，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)情趣和解決問題的積極性。

2.課堂教學(xué)：借鑒例題呈現(xiàn)方式

習(xí)題、例題的講解在課堂教學(xué)中必不可少。美國教材例題解題步驟呈現(xiàn)十分詳細，一個例題按照分析概括問題、求解未知量、驗證答案等三步。分析概括問題可培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真審題的習(xí)慣，物理過程分析為學(xué)生提供了清晰的問題解決結(jié)構(gòu)，有利于學(xué)生將理解了的陳述性知識轉(zhuǎn)化為程序性知識。美國高中物理教材在求解未知量時代值的過程十分詳細，這也值得借鑒。詳細的代值過程相比較國內(nèi)教材例題中的“代值得”“解之得”可以提升學(xué)生的數(shù)學(xué)運算能力。驗證答案環(huán)節(jié)，顯化科學(xué)方法教育，既可以讓學(xué)生習(xí)得方法，又降低了學(xué)習(xí)的難度，還可以提升元認(rèn)知能力。我國教學(xué)中普遍重視第二步未知量的求解，對分析概括問題和驗證答案重視不夠，其實這兩步非常重要。習(xí)題教學(xué)中有必要借鑒美國教材例題的優(yōu)點，提高教學(xué)效率。

3.課后作業(yè)：融合使用各版本教材習(xí)題

我國地區(qū)、學(xué)校之間教育發(fā)展不均衡，學(xué)生基礎(chǔ)、能力、素養(yǎng)等參差不齊。教材編寫要體現(xiàn)通性，這決定了其起點必須要低。所以，教材習(xí)題在題量上不可能太多，在難度上也不很大。在教學(xué)中教師就要想辦法發(fā)揮教材習(xí)題的最大作用，其中最好的辦法就是融合使用各版本教材的習(xí)題。比如，選用人教版的物理教材，覺得習(xí)題不夠時，增加教科版、魯科版、滬科版、粵教版相關(guān)章節(jié)的習(xí)題。須要注意的是融合使用不等于簡單的照搬，也不是簡單的堆砌，而應(yīng)該以所選的人教版教材上習(xí)題為主，根據(jù)教學(xué)需要從其余版本中尋找，或者以其余版本中的習(xí)題為基礎(chǔ)進行改編，以增加知識覆蓋面、提升綜合性、針對性等。

參考文獻

[1] 陸永華.中美高中物理教材“電磁感應(yīng)”的比較研究[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2016（5）.

[2] Zitzewitzl P.W.物理原理與問題（上冊）[M].錢振華，譯.杭州：浙江教育出版社，2008.

[3] 傅雪平.從習(xí)題到問題解決[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2011（1-2）.

【責(zé)任編輯 郭振玲】endprint