中方物理教材與AP課程物理教材緒論的對比

張延偉

一、人教版的緒論編寫

人教版教材緒論可以認為由兩部分組成：趙凱華老師的文章《走進物理課堂之前》和《物理學(xué)與人類文明》?！蹲哌M物理課堂之前》這一文章通過幾個熱愛自然、勇于探索的學(xué)生（黑娃、白胖、紅孩等）在老師的指導(dǎo)下探究蘋果下落的規(guī)律的故事，鼓勵學(xué)生們要對大自然充滿好奇、要勇于創(chuàng)造條件進行探索、要善于將發(fā)現(xiàn)的規(guī)律數(shù)學(xué)化、要相信自然規(guī)律本身的優(yōu)美簡潔，并且通過老師之口說出了物理探索的過程：觀察、實驗、建立理想模型、新的實驗、對物理模型的肯定或修正。老師還講了達·芬奇的名畫《蒙娜麗莎》，點出了科學(xué)和藝術(shù)的相通性……

《物理學(xué)與人類文明》首先講述了什么是物理、物理的研究方法，然后通過電視機、放射線治療癌癥、半導(dǎo)體芯片、激光束、超導(dǎo)磁懸浮、量子圍欄、DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)等科技成果講述了物理學(xué)對其他科學(xué)技術(shù)的帶動、引領(lǐng)作用；然后通過蒸汽機車、高壓輸電、電子管、集成電路、光導(dǎo)纖維、互聯(lián)網(wǎng)講述了物理學(xué)對社會進步巨大的推動作用；接著通過宇宙觀念的變遷、蝴蝶效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)、核電站的利與弊，講述了物理學(xué)對人們思維觀念所帶來的巨大沖擊、科學(xué)技術(shù)這把雙刃劍所帶來的利與弊；最后，物理學(xué)的未來這一節(jié)，描述了物理學(xué)史上劃時代的發(fā)現(xiàn)以及在其中做出重大貢獻的年輕的物理學(xué)家，向中學(xué)生提出倡議，鼓勵他們學(xué)習(xí)科學(xué)、革新科學(xué)、利用科學(xué)為人類造福。

二、美國選修物理教材（A Custom Publication）的緒論編寫

美國選修物理教材（A Custom Publication）的緒論分簡介（Intra-duction）、測量（Measurement）和評估（Estimating）三大部分，共8小節(jié)。第1小節(jié)：科學(xué)的本質(zhì)中講了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的三個手段：觀察（Observation）、物理理論（Theories）、實驗（Testing）。第2小節(jié)：物理學(xué)和其他科學(xué)技術(shù)的關(guān)系中，講了物理學(xué)與化學(xué)、物理學(xué)與建筑學(xué)、物理學(xué)與動物學(xué)等諸多學(xué)科的關(guān)系，甚至指出：物理學(xué)與其他領(lǐng)域的關(guān)系是“無限延伸的”。第3 小節(jié)：物理模型、物理理論、物理定律中，提出了理想模型的精髓；物理理論的定義；物理定律的定義。第4小節(jié)：測量和誤差、有效數(shù)字中，指出精確測量是物理學(xué)中重要的一部分；如何減小誤差；有效數(shù)字的讀取。第5小節(jié)：單位、標準和國際單位制中，介紹了長度、時間、質(zhì)量等物理標準定義的變遷，介紹了國際單位制。第6小節(jié)：單位的轉(zhuǎn)換中，介紹了英寸與厘米、英尺與米等單位的換算關(guān)系。第7小節(jié)：快速估算中，講了如何對物理數(shù)據(jù)進行數(shù)量級的估算，這實際上是微分的方法。這個方法很具有挑戰(zhàn)性，很重要，是培養(yǎng)高級思維能力、大局觀解決問題能力的方法。第8小節(jié)……

三、兩版教材緒論的異同和啟發(fā)

總的來看，人教版緒論面對的是高中生，通過趙凱華老師的文章《走進物理課堂之前》將物理學(xué)的研究方法講授給學(xué)生；通過《物理學(xué)與人類文明》將物理學(xué)的特點及對其他科學(xué)、技術(shù)甚至對人類思維的巨大沖擊講授給學(xué)生，鼓勵學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)，勇攀高峰！美國選修物理教材（A Custom Publication）的緒論，其立足點就是面對美國大學(xué)理科專業(yè)（非物理專業(yè)）的大學(xué)生，用了19 頁的篇幅把物理學(xué)的基本而又重要的問題悉數(shù)囊括，比較專業(yè)和系統(tǒng)。

就筆者的教學(xué)和感受所言，人教版趙凱華老師的文章《走進物理課堂之前》經(jīng)常被高中老師所忽略，而是直接講《物理學(xué)與人類文明》，內(nèi)容看似活潑和現(xiàn)代化，但里面少了物理學(xué)的重要研究方法（觀察、探索、實驗、建立理想物理模型、修正模型），也缺乏了物理學(xué)最基本的問題（測量、誤差、單位制、估算）。建議人教版教材能否在保持原有優(yōu)點的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)和借鑒美國選修物理教材（A Custom Publication）的緒論，將物理學(xué)最基本的問題（測量、誤差、單位制、估算）前移，放到緒論中，加大緒論比重，使學(xué)生對物理學(xué)的體系可以有系統(tǒng)性、整體性的認識，從而對如何學(xué)習(xí)物理成竹在胸、信心十足。

參考文獻：

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[2]羅 敏.中美兩套高中物理教材的比較、反思與啟示[D].天津：天津師范大學(xué)，2013.