美國(guó)高中物理教材插圖的比較與分析

汪欣

摘 要：美國(guó)高中物理教材在編寫(xiě)中采用了大量的插圖，經(jīng)比較，不同版本教材的插圖存在著數(shù)量、類型、質(zhì)量以及涉及領(lǐng)域等方面的差異。同時(shí)，不同版本教材的插圖均較好地體現(xiàn)了以下4個(gè)特點(diǎn)：（1）來(lái)源廣泛，緊密貼合實(shí)際生活；（2）建構(gòu)模型，降低知識(shí)難度；（3）真實(shí)親切，體現(xiàn)多元文化價(jià)值；（4）活動(dòng)多樣，注重滲透科學(xué)探究。以美國(guó)高中物理教材中的“動(dòng)量”內(nèi)容為例，比較分析三版教材中插圖的異同點(diǎn)，所得結(jié)果為我國(guó)高中物理教材的修訂提供了一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：美國(guó)高中物理教材；插圖比較；特點(diǎn)分析

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）10-0023-4

近年來(lái)，美國(guó)相繼出版了一系列風(fēng)格迥異、形式多樣的優(yōu)質(zhì)高中物理教材。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于美國(guó)物理教材的研究一直源源不斷，研究?jī)?nèi)容主要包括教材的欄目、習(xí)題、探究活動(dòng)、插圖等。其中，對(duì)于美國(guó)物理教材插圖的研究主要針對(duì)于初中教材，且為數(shù)不多的對(duì)高中物理教材插圖的研究則聚焦于中美物理教材的對(duì)比。鑒于此，本文另辟蹊徑，以“動(dòng)量”內(nèi)容為切入點(diǎn)，對(duì)美國(guó)三版高中物理教材中的插圖進(jìn)行比較分析，力圖從中歸納出美國(guó)高中物理教材插圖的特點(diǎn)。一方面填補(bǔ)此領(lǐng)域的研究空白，另一方面也為我國(guó)高中物理教材的修訂帶來(lái)一定的啟示。

1 研究對(duì)象和研究方法

本文所選取的三版美國(guó)高中物理教材分別是《概念物理》（Conceptual Physics）、《豪特物理》（Holt Physics）和《物理：原理與問(wèn)題》（Physics：Principles and Problems），以下簡(jiǎn)稱CP、HP和3P教材，三版教材具體的一些信息如表1所示。

總體而言，三版教材各有特點(diǎn)。其中，CP教材難度較低，是針對(duì)非理工科學(xué)生學(xué)習(xí)的教材；HP教材作為美國(guó)高中物理教材中的后起之秀，近年來(lái)使用率呈逐年上升的趨勢(shì)；而3P教材影響力深遠(yuǎn)且一直是美國(guó)高中物理的主流教材。因此，三版教材在眾多美國(guó)高中物理教材中具有一定的代表性[1]。本文采用文獻(xiàn)分析法，對(duì)三版教材中“動(dòng)量”內(nèi)容的插圖進(jìn)行多方面的比較，分析和歸納美國(guó)高中物理教材中插圖的特點(diǎn)，以期為我國(guó)高中物理教材中插圖的選擇和修訂提供參考依據(jù)。

2 美國(guó)三版高中物理教材插圖的比較

人類信息的傳播主要通過(guò)符號(hào)、文字、圖片和聲音等多種方式進(jìn)行，教材中的插圖作為教材內(nèi)容的呈現(xiàn)方式之一，對(duì)于物理知識(shí)的傳播所發(fā)揮的作用至關(guān)重要，插圖合理使用的數(shù)量多少直接影響著學(xué)生學(xué)習(xí)的效果和興趣。隨著時(shí)代的發(fā)展，插圖的使用越來(lái)越受到高中物理教材編訂者的關(guān)注，本文將圍繞插圖使用的數(shù)量、類型、質(zhì)量及涉及領(lǐng)域等方面，對(duì)三版教材“動(dòng)量”內(nèi)容所使用的插圖進(jìn)行比較（如表2所示）。

通過(guò)表2可以看出，三版教材對(duì)于插圖的引用數(shù)量都很高，在總量上體現(xiàn)出對(duì)插圖的高度重視，其中CP教材引用的插圖數(shù)最多，達(dá)到了56張。就內(nèi)容占據(jù)的總頁(yè)數(shù)而言，三版教材相差較大，頁(yè)數(shù)最多的HP教材和頁(yè)數(shù)最少的CP教材的差值達(dá)到了20頁(yè)。三版教材頁(yè)均插圖數(shù)分別為3.5張、約1.1張和約1.6張。由此可知，CP教材的插圖總數(shù)和頁(yè)均插圖數(shù)均高于另外兩版教材，插圖數(shù)量上的優(yōu)勢(shì)和所具有的生動(dòng)形象的特點(diǎn)在一定程度上有利于學(xué)生理解知識(shí)。同時(shí)內(nèi)容總頁(yè)數(shù)較少可推測(cè)其知識(shí)點(diǎn)數(shù)量少，故CP教材的難度較低，這與其主要適用于非理工科學(xué)生的學(xué)習(xí)是相符的。

近年來(lái)，留心觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)教材上插圖的類型越來(lái)越豐富。不同類型的插圖可以帶給學(xué)生不同的視覺(jué)沖擊和情感體驗(yàn)，有助于拉近學(xué)生和教材之間的距離從而維持其身心愉悅的學(xué)習(xí)狀態(tài)。這些插圖大致可以分為四類：實(shí)物照片、分析物理情境的示意圖、趣味的簡(jiǎn)筆漫畫(huà)、揭示物理原理的數(shù)理模型圖及習(xí)題或例題的附圖。統(tǒng)計(jì)三版教材使用不同類型插圖的數(shù)量，匯總?cè)绫?。（注：某些插圖所屬不止一種類型，分別計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)）

由表3可以看出，三版教材插圖的類型覆蓋范圍比較廣，均涉及到了五種不同類型的插圖，但就各教材不同類型插圖使用的數(shù)量而言又有差別，反映了不同教材的特色。橫向上比較，三版教材均采用了大量的實(shí)物照片，其中HP教材中所使用的實(shí)物照片數(shù)量略為突出；3P教材對(duì)于分析物理情境的示意圖和揭示物理原理的數(shù)理模型圖的使用明顯高于另外兩版教材，由此可以看出作為主流的3P教材比較注重在教材中滲透物理模型建構(gòu)和物理情境分析的思想，通過(guò)給人以直觀體驗(yàn)的圖片將難以理解的物理問(wèn)題進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從而降低知識(shí)難度?？v向上看，CP教材使用的各類型圖片中簡(jiǎn)筆漫畫(huà)數(shù)量最多；HP教材使用的圖片較多集中于實(shí)物照片和示意圖，而另外三類圖片使用數(shù)量較低；3P教材中示意圖和模型圖較多，實(shí)物照片、簡(jiǎn)筆畫(huà)及習(xí)題或例題附圖使用數(shù)量相對(duì)較少，且數(shù)量上較為均衡。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，高中物理教材上的插圖不僅越來(lái)越多，清晰度越來(lái)越高，制作也越來(lái)越精美。對(duì)于教材采用插圖的要求已經(jīng)從數(shù)量上升到了質(zhì)量，具體表現(xiàn)為：由原始的黑白圖片變?yōu)榱瞬噬珗D片，由模糊不清的劣質(zhì)圖片變?yōu)榱讼袼馗咔迩屹|(zhì)感獨(dú)特的照片和美工圖。從質(zhì)量維度對(duì)三版教材使用插圖的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表4所示。

由表4可以看出：除了CP教材中還存在少量黑白插圖，其余兩版教材使用的插圖均為彩色圖，由于彩色插圖能給人更加鮮明的視覺(jué)沖擊和貼近真實(shí)生活的感受，故畫(huà)質(zhì)高清、印刷精美的彩色插圖逐漸取代了黑白插圖。另外，三版教材使用的實(shí)物照片數(shù)量大致相同，而美工圖使用的數(shù)量均多于實(shí)物圖。其原因可能是美工圖更具創(chuàng)造性和生動(dòng)性，不僅有利于將真實(shí)照片中復(fù)雜的物理原理轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單直觀的物理模型，也有利于從照片中提取有關(guān)物理知識(shí)的因素，幫助學(xué)生抓住重點(diǎn)，因此，美工圖越來(lái)越受到學(xué)生和教師的青睞。

圖片為教材服務(wù)，是一種寶貴的隱性課程資源，美國(guó)高中物理教材涉及的插圖來(lái)源十分豐富，涉及領(lǐng)域極其廣泛，主要包括物理與生活、體育運(yùn)動(dòng)、歷史人物、科學(xué)技術(shù)等，現(xiàn)在從涉及領(lǐng)域的維度對(duì)三版教材使用圖片的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表5所示。

由表5可以看出，三版教材“動(dòng)量”內(nèi)容的插圖涉及的領(lǐng)域都較為廣泛，大多數(shù)插圖都屬于物理與生活領(lǐng)域，體現(xiàn)了插圖選取與學(xué)科知識(shí)相結(jié)合，同時(shí)又與日常生活緊密聯(lián)系。除了上述領(lǐng)域之外，還可細(xì)分為很多其他的領(lǐng)域，由此體現(xiàn)了美國(guó)教育所蘊(yùn)含的多元價(jià)值觀，如發(fā)揚(yáng)體育精神、弘揚(yáng)歷史文化以及貫徹STS理念等。

3 美國(guó)三版高中物理教材插圖的特點(diǎn)

通過(guò)對(duì)三版教材插圖的比較分析，從中挖掘彼此的共性，將美國(guó)三版高中物理教材插圖的特點(diǎn)進(jìn)行歸納。

3.1 來(lái)源廣泛，緊密貼合實(shí)際生活

圖片選取貼近實(shí)際生活，有利于激起學(xué)生對(duì)教材強(qiáng)烈的認(rèn)同感，喚起學(xué)生頭腦中已有的生活經(jīng)驗(yàn)。就“動(dòng)量”這一內(nèi)容所采用的插圖來(lái)說(shuō)，三版教材共有138張圖片，其中描繪物理與生活的圖片多達(dá)107張，描繪體育運(yùn)動(dòng)的有36張，描繪科學(xué)技術(shù)的有14張，描繪歷史人物的有3張。圖片中有鄉(xiāng)村中常見(jiàn)的水輪車，學(xué)生熱愛(ài)的一系列體育運(yùn)動(dòng)（例如，滑板、足球、臺(tái)球、拳擊、蹦極等），師生關(guān)于物理問(wèn)題的探討及親身實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)景，蘊(yùn)含科學(xué)技術(shù)并運(yùn)用到實(shí)際生活中的發(fā)明（例如，對(duì)生命安全有重要作用的汽車安全氣囊、人類探索宇宙的航天飛機(jī)的運(yùn)行等）。這些圖片讓學(xué)生感受到自己身處于科學(xué)的時(shí)代，生活中蘊(yùn)含著科學(xué)知識(shí)，值得處處留心學(xué)習(xí)。

3.2 建構(gòu)模型，降低知識(shí)的難度

研究表明，對(duì)青少年來(lái)說(shuō)，讓他們充分地體驗(yàn)自然科學(xué)概念和規(guī)律的形成過(guò)程，形成對(duì)自然的正確觀念，比讓他們記住一些抽象的公式和概念要重要得多[2]。模型的建構(gòu)就是一種有助于理解科學(xué)概念和規(guī)律的方式，三版教材中使用的圖片，涉及揭示物理原理和分析物理情境的模型圖共計(jì)86張。例如，在介紹“動(dòng)量”這一概念時(shí)，HP教材中以圖片的形式描繪了一個(gè)騎手騎著賽車在下坡路上飛馳的場(chǎng)景，并告知學(xué)生具有一定質(zhì)量的騎手以一定的速度沖下坡，這個(gè)過(guò)程可以理解為他具有一定的動(dòng)量，如此形象的描繪和強(qiáng)烈的代入感，讓學(xué)生身臨其境地理解“動(dòng)量”這個(gè)抽象的概念。再如，學(xué)習(xí)“動(dòng)量定理”這一重要物理規(guī)律時(shí)，CP教材以兩幅漫畫(huà)生動(dòng)地建構(gòu)了物理模型，一幅是一個(gè)拳頭正在擊打?qū)κ值哪?，圖片描繪了對(duì)手向后移動(dòng)的場(chǎng)景（意味著延長(zhǎng)了被擊中的時(shí)間），而他的臉幾乎沒(méi)有變形（表明受到了比較小的力），另一幅所描繪的場(chǎng)景正好相反，兩幅漫畫(huà)基于幽默形象的物理模型，讓學(xué)生輕松地理解了“動(dòng)量定理”的規(guī)律。

3.3 真實(shí)親切，體現(xiàn)多元文化價(jià)值

內(nèi)涵豐富的圖片能展現(xiàn)物理現(xiàn)象、過(guò)程和科技成果背后的文化意韻，以可視化的手段幫助學(xué)生理解物理過(guò)程的本質(zhì)[3]。在三版教材中，選用的圖片一方面注意體現(xiàn)地方特色，另一方面也注重融合其他國(guó)家的文化因素，使學(xué)生使用教材時(shí)感到真實(shí)親切。例如，CP教材中采用了19世紀(jì)發(fā)明的水輪車，讓學(xué)生沿著歷史的軌跡感受科學(xué)家為人類社會(huì)所作出的貢獻(xiàn)；HP教材中采用的插圖描繪了少數(shù)民族喜愛(ài)的傳統(tǒng)游戲，讓學(xué)生體驗(yàn)不同地區(qū)和民族所具有的獨(dú)特的文化傳統(tǒng)，有利于開(kāi)闊視野；3P教材中采用的圖片涉及了深受美國(guó)人民喜愛(ài)的各項(xiàng)體育競(jìng)技活動(dòng)，如美式足球、花樣滑冰、高爾夫球等，從中體現(xiàn)了物理與人類文化生活的緊密聯(lián)系，洋溢著生活趣味，有助于實(shí)現(xiàn)多元文化的交流與融合。

3.4 活動(dòng)多樣，注重滲透科學(xué)探究

學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)是物理核心素養(yǎng)成功落實(shí)的重要一環(huán)，美國(guó)三版高中物理教材中使用的插圖也與時(shí)俱進(jìn)地融入了科學(xué)探究的思想。例如，三版教材在引入“動(dòng)量”內(nèi)容的教學(xué)時(shí)，CP教材選用了體現(xiàn)“動(dòng)量”概念的水輪車及其發(fā)明者的圖片；HP教材和3P教材分別選用了美國(guó)人熟悉的足球運(yùn)動(dòng)員踢球和兩個(gè)運(yùn)動(dòng)員擊劍的圖片，旨在引導(dǎo)學(xué)生思考和探究圖片中涉及的物理情境與本章即將學(xué)習(xí)的物理知識(shí)有什么聯(lián)系，圖片中的活動(dòng)背后又蘊(yùn)藏了怎樣的物理原理？除此之外，三版教材中的圖片還描繪了學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、教師演示物理儀器操作、師生探討物理問(wèn)題等情境，從中所體現(xiàn)的觀察和實(shí)驗(yàn)的技能、探討科學(xué)過(guò)程和結(jié)果的意識(shí)、與他人合作交流的能力、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度都是科學(xué)探究所必備的基本素質(zhì)。

4 結(jié) 語(yǔ)

20世紀(jì)80年代以來(lái)，美國(guó)高中物理教材在結(jié)合本國(guó)國(guó)情和汲取別國(guó)經(jīng)驗(yàn)后進(jìn)行了數(shù)次修訂，如今的教材內(nèi)容貼近日常生活、邏輯思路符合學(xué)生認(rèn)知、課題設(shè)計(jì)充分發(fā)揮不同信息傳播媒介的作用（如文字、插圖）?！八街梢怨ビ瘛?，美國(guó)三版高中物理教材插圖的比較分析為我國(guó)新課標(biāo)下的教材修訂帶來(lái)了一定的啟示。

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