基于微觀發(fā)生法的高中物理教科書內(nèi)容比較

陳宇

引言：為了從微觀和細(xì)致的角度去研究高中物理教科書內(nèi)容的呈現(xiàn)過程及其背后的原因，本研究基于微觀發(fā)生法對(duì)中美高中教科書的“靜電場(chǎng)”內(nèi)容進(jìn)行比較分析。通過所得結(jié)果發(fā)現(xiàn)在變化的路徑、變化的廣度和變化的速率上均存在差異，這些差異體現(xiàn)了教科書的特色，反映兩國(guó)課程理念和學(xué)生先前知識(shí)水平的不同。

物理教科書是承載物理知識(shí)的重要載體，是教師教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中重要的參考的學(xué)習(xí)材料，因此物理教科書內(nèi)容的呈現(xiàn)能夠影響教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容的選擇和處理。通過對(duì)不同國(guó)家教科書的相近內(nèi)容進(jìn)行比較，反映其物理教學(xué)的思想，可以為教學(xué)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化提供一定的借鑒。

本研究選用的中國(guó)教科書是人民教育出版社在2007年出版的普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書《物理選修3-1》，美國(guó)教科書是2008年浙江教育出版社翻譯出版的美國(guó)高中主流理科教材科學(xué)發(fā)現(xiàn)者《物理原理與問題 下冊(cè)》。

1 研究方法

“發(fā)生法”在心理學(xué)中是指對(duì)心理現(xiàn)象發(fā)生的過程及原因進(jìn)行縱向研究的方法。微觀發(fā)生法是在發(fā)生法的基礎(chǔ)上，從微觀、細(xì)致的角度進(jìn)行探究事物發(fā)生的過程及其背后的原因。微觀發(fā)生法適用于研究知識(shí)、能力和策略等的形成過程及轉(zhuǎn)化機(jī)制，不僅能反映變化前后的狀況，對(duì)中間變化過程及機(jī)制都能做出精確的解釋。微觀發(fā)生法將獲取的信息按照5個(gè)維度來考察，分別是變化的路徑、變化的速率、變化的廣度、變化模式的多樣性和變化的來源。因?yàn)樽兓Ｊ降亩鄻有允轻槍?duì)個(gè)體的變化模式差異，因此本研究不作考慮，而從其他四個(gè)角度進(jìn)行研究。

2 結(jié)果與分析

2.1 “靜電場(chǎng)”內(nèi)容變化的路徑

從整體上看，兩本教科書“靜電場(chǎng)”內(nèi)容變化的路徑基本保持一致，均是按照“電荷的基本概念”、“電荷間力的作用規(guī)律”、“靜電場(chǎng)的基本規(guī)律”和“電勢(shì)能”的順序進(jìn)行編排。對(duì)于“靜電場(chǎng)的應(yīng)用”的編排，中國(guó)教科書將其單獨(dú)安排在一節(jié)內(nèi)容之中，而美國(guó)教科書將其內(nèi)容分散在各節(jié)內(nèi)容之中。具體來看，兩國(guó)教科書對(duì)電場(chǎng)的相關(guān)內(nèi)容均是依據(jù)“功能關(guān)系”來設(shè)計(jì)，即按照“電勢(shì)能-電勢(shì)-電勢(shì)差”的順序進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于電勢(shì)能這一概念的引入方式，中國(guó)教科書是先是通過靜電力做功的特點(diǎn)分析得出“靜電力做功與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)”這一結(jié)論，然后參照重力的特點(diǎn)自然地過渡到電勢(shì)能。美國(guó)教科書先介紹克服重力做功使得重力勢(shì)能增加，再類比到電荷做功所產(chǎn)生的能量，并規(guī)定這種能量以電勢(shì)能的方式存儲(chǔ)。從這可以看出，兩國(guó)教科書的總體思路保持一致，但在具體處理上存在差異。

2.2 “靜電場(chǎng)”內(nèi)容變化的廣度

本研究按照內(nèi)容的章節(jié)安排提取知識(shí)點(diǎn)，知識(shí)點(diǎn)的指標(biāo)體系參照美國(guó)各州教育委員會(huì)調(diào)查規(guī)范中列出的知識(shí)分類體系，對(duì)兩本教科書“靜電場(chǎng)”內(nèi)容中部分知識(shí)點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其結(jié)果如圖1所示。

在整體上，中國(guó)和美國(guó)教科書知識(shí)點(diǎn)總數(shù)分別是50個(gè)和37個(gè)。具體來看，中國(guó)教科書在“電荷的基本概念”、“靜電場(chǎng)”和“電勢(shì)能”等三部分的廣度均高于美國(guó)教科書，而美國(guó)教科書在“靜電力”部分的廣度高于美國(guó)教科書，這反映兩國(guó)教科書的側(cè)重有所不同。

2.3 “靜電場(chǎng)”內(nèi)容變化的速率

本文按照教科書知識(shí)點(diǎn)的抽象程度劃分標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行賦值，分為3個(gè)層次從0.5—3.5進(jìn)行賦值，分別是術(shù)語事實(shí)、概念方法和原理通則，并參照內(nèi)容變化的路徑制成圖表反映變化的速率，如圖2所示。

從學(xué)生的認(rèn)知水平來看，場(chǎng)的內(nèi)容偏于抽象，學(xué)習(xí)“靜電場(chǎng)”內(nèi)容符合學(xué)生該階段的認(rèn)知水平。從圖2可以看出，鑒于學(xué)生的認(rèn)知水平，兩國(guó)“靜電場(chǎng)”主題各部分內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)平均抽象程度都在逐步提高。具體來看，兩國(guó)節(jié)課書在“電荷的基本概念”和“電勢(shì)能”部分的抽象程度相差無幾；美國(guó)教科書在“靜電力”部分的抽象程度高于中國(guó)教科書，而在“靜電場(chǎng)”部分低于中國(guó)教科書。

2.4 “靜電場(chǎng)”內(nèi)容變化的來源

三本教科書在“靜電場(chǎng)”內(nèi)容變化的路線、變化的廣度以及變化的速率三個(gè)維度均存在差異，其本背后的原因涉及到變化的來源。變化的來源較為復(fù)雜，本研究主要通過在課程理念和學(xué)生先前知識(shí)水平這兩個(gè)方面因素進(jìn)行分析。

2.4.1 課程理念不同

從課程理念來看，課程標(biāo)準(zhǔn)是教科書指導(dǎo)思維的重要參考依據(jù)。我國(guó)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2003）》指出在課程目標(biāo)上注重提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，在課程內(nèi)容上體現(xiàn)時(shí)代性、基礎(chǔ)性、選擇性。反映在教科書中，“靜電場(chǎng)”主題內(nèi)容中包括物理學(xué)史、科學(xué)漫步、演示等內(nèi)容。美國(guó)1996年版的國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)提出科學(xué)教育的核心理念是：1.科學(xué)教育面向所有學(xué)生；2.學(xué)習(xí)科學(xué)是能動(dòng)的過程：3.科學(xué)教育要培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的精神。反映在教科書的是設(shè)置物理學(xué)的應(yīng)用、挑戰(zhàn)性問題和迷你實(shí)驗(yàn)等欄目。

2.4.2 學(xué)生先前知識(shí)水平不同

從學(xué)生已經(jīng)掌握知識(shí)來看，高中階段“靜電場(chǎng)”內(nèi)容是對(duì)初中階段所學(xué)內(nèi)容的延伸，因此先前經(jīng)驗(yàn)影響高中階段所學(xué)內(nèi)容的要求。中國(guó)初中物理教學(xué)書只是通過生活事例對(duì)靜電現(xiàn)象進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，而美國(guó)初中教科書已經(jīng)對(duì)“電荷”、“靜電力”和“感應(yīng)電荷”這些概念進(jìn)行了介紹，因此兩國(guó)教科書在高中階段中體現(xiàn)的知識(shí)點(diǎn)也有所不同。

3 研究結(jié)論

本研究借助微觀發(fā)生法對(duì)“靜電場(chǎng)”內(nèi)容進(jìn)行了比較分析，兩本教科書的呈現(xiàn)方式基本一致，但是從變化的廣度和速率上看，中國(guó)教科書和美國(guó)教科書存在差異。上述差異背后的原因主要是課程理念和學(xué)生先前知識(shí)水平存在差異，體現(xiàn)其教科書的特色，可以為教科書編寫者以及教師提供一定的借鑒。

（作者單位：延邊大學(xué)師范學(xué)院）