中美初中物理教材例題比較研究

高艷榮 詹士昌

摘 ? 要：本研究以美國(guó)Glencoe科學(xué)模塊系列教科書(shū)物理部分和中國(guó)人教版初中物理教科書(shū)為研究對(duì)象，從例題的呈現(xiàn)方式和解答過(guò)程兩方面進(jìn)行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個(gè)版本教材在這兩方面存在較大的差異?；诓町惙治觯瑢?duì)我國(guó)教材例題編寫(xiě)提出了幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：初中物理;教材比較;例題比較;例題編寫(xiě)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1003-6148（2020）2-0018-4

例題是教材的組成部分，一般在講解某一概念、規(guī)律之后通過(guò)問(wèn)題解決的樣例呈現(xiàn)出來(lái)，是把知識(shí)、技能、思想、方法聯(lián)系起來(lái)的一條紐帶，是將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的橋梁[1]，具有典型性、示范性、啟發(fā)性、規(guī)律性、教育性等特點(diǎn)。教材中的例題呈現(xiàn)包括問(wèn)題的陳述、解決問(wèn)題的過(guò)程和問(wèn)題的答案，通過(guò)提供專(zhuān)家解答問(wèn)題的方法供學(xué)習(xí)者模仿與學(xué)習(xí)[2]，目的是鍛煉學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

張萍教授指出[3]：“例題學(xué)習(xí)過(guò)程是基于問(wèn)題解決培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神，發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的一個(gè)有效教學(xué)路徑?！蔽锢砝}教學(xué)的有效性關(guān)乎學(xué)生物理核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。分析不同版本教材例題設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，為本地區(qū)教材編寫(xiě)提出合理化建議，也是提高物理教學(xué)有效性的方法之一。基于此，筆者做了不同版本物理教材例題設(shè)計(jì)比較研究。

1 ? ?研究的對(duì)象和內(nèi)容

1.1 ? ?教科書(shū)的選取

美國(guó)的教育一直處于領(lǐng)先地位，縱觀我國(guó)有關(guān)教材對(duì)比的學(xué)術(shù)研究，很多都是選擇美國(guó)教材作為研究對(duì)象。因此，本研究選取了美國(guó)Glencoe科學(xué)模塊系列教科書(shū)[4]物理部分（以下簡(jiǎn)稱(chēng)美國(guó)版教材）以及我國(guó)選用率最高、最具代表性的人教版初中物理教科書(shū)[5]（以下簡(jiǎn)稱(chēng)人教版教材）作為研究對(duì)象。

兩國(guó)教材的具體信息如表1所示。

1.2 ? ?研究的內(nèi)容

“例題”是在教材的正文中呈現(xiàn)出來(lái)的，是理解概念、運(yùn)用規(guī)律的途徑，是具有詳細(xì)的步驟解決問(wèn)題的范例[6]。本研究在確定兩版教材例題時(shí)，按照以下規(guī)則：人教版教材正文中有“例”或者“例題”標(biāo)記的題目;美國(guó)版教材正文中有“Applying Math”標(biāo)記的題目。

由于美國(guó)版是科學(xué)綜合教科書(shū)，需要篩選出其中的物理例題，篩選原則為：解題過(guò)程中出現(xiàn)物理公式的運(yùn)用，如“density=mass/volume”“λ=ν/f ”。

2 ? ?研究方法

本研究主要從例題的呈現(xiàn)方式和解答過(guò)程兩個(gè)方面進(jìn)行分析，具體維度如下：

1.例題標(biāo)題。在“問(wèn)題”之前呈現(xiàn)，對(duì)該例題運(yùn)用知識(shí)點(diǎn)的總結(jié)。

2.有無(wú)插圖。例題中是否包含插圖，包括無(wú)插圖、裝飾圖、有意義插圖三類(lèi)。

3.例題點(diǎn)撥。依據(jù)例題解答中是否呈現(xiàn)解釋、提示或評(píng)論等 “點(diǎn)撥”內(nèi)容[5]，將例題分為無(wú)點(diǎn)撥、思路點(diǎn)撥和書(shū)寫(xiě)點(diǎn)撥三類(lèi)。

4.解題思維方式。例題解答中運(yùn)用的思維方式，大致分為推理演繹思維和逆向綜合思維兩種模式。

5.反思檢驗(yàn)。對(duì)例題答案正確與否的分析討論。

3 ? ?基本情況分析

根據(jù)上述編碼方法，本研究對(duì)兩版教材的例題進(jìn)行整理，得到的例題數(shù)量分別為：人教版教材17個(gè)，美國(guó)版教材14個(gè)。從統(tǒng)計(jì)例題的數(shù)量看，人教版教材只比美國(guó)版教材多3個(gè)，例題數(shù)量沒(méi)有太大差別。

3.1 ? ?例題標(biāo)題

人教版教材的例題均沒(méi)有例題標(biāo)題，教材在編寫(xiě)時(shí)，每一小節(jié)有明確的知識(shí)點(diǎn)，且用醒目的字體標(biāo)注，教材編寫(xiě)者認(rèn)為，例題出現(xiàn)在該小節(jié)，則是對(duì)本節(jié)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用。美國(guó)版教材中所有例題均有標(biāo)題，是在問(wèn)題之前用特殊顏色的字體標(biāo)明，簡(jiǎn)短、精煉，直接點(diǎn)明是對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，如“SPEED OF A SWIMMER”（游泳者的速度）、“CALCULATING WORK”（計(jì)算功）。

3.2 ? ?例題插圖

兩版教材例題插圖數(shù)量分布如表2所示。美國(guó)版教材物理例題均以文字形式呈現(xiàn)，問(wèn)題陳述簡(jiǎn)單、清晰，沒(méi)有過(guò)多的背景信息，大多以實(shí)際生活常見(jiàn)的物體作為研究對(duì)象。人教版教材例題以文字描述和圖文并茂兩種方式呈現(xiàn)。其中，圖文并茂的例題有7道，占例題總數(shù)的41%。帶有“裝飾圖”的例題多含有人文社科類(lèi)的背景信息，或研究對(duì)象選自科技工藝品;帶有“有意義插圖”的例題多包含電路圖、力學(xué)示意圖等輔助解題的插圖。

3.3 ? ?例題點(diǎn)撥

兩個(gè)版本教材中均出現(xiàn)了點(diǎn)撥，但例題點(diǎn)撥的數(shù)量大不相同。人教版教材例題“點(diǎn)撥”數(shù)量為3道，占例題總數(shù)的17.6%，包括2道書(shū)寫(xiě)點(diǎn)撥和1道思路點(diǎn)撥。書(shū)寫(xiě)點(diǎn)撥以特殊圖標(biāo)和文字呈現(xiàn)于例題的右側(cè)，思路點(diǎn)撥以“分析”形式呈現(xiàn)于解答過(guò)程中。而美國(guó)版教材每道例題解答過(guò)程的左側(cè)均設(shè)有思路點(diǎn)撥，每句提示語(yǔ)前編排了數(shù)字，并以特殊字體呈現(xiàn)，內(nèi)容都是按照“This is what you know（已知）;This is what you need to know（未知）;This is the procedure you need to use（用到的過(guò)程）;Check your answer（檢驗(yàn)答案）” 呈現(xiàn)的。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。

3.4 ? ?解題思維方式

解題思維方式是指在解決問(wèn)題過(guò)程中的分析流程，是確定先解決什么、后解決什么的思維過(guò)程。綜合兩版教材例題解題的思維方式，大致分為兩種：推理演繹思維和逆向綜合思維。推理演繹思維是指根據(jù)已知量求得結(jié)果，判斷該結(jié)果是否為例題的未知量，若不是，結(jié)果作為產(chǎn)生下一個(gè)結(jié)果的已知量繼續(xù)求解，直到得出最終答案。逆向綜合思維是指確定未知量及影響未知量的因素，判斷影響因素是否為已知，若不是，影響因素作為未知繼續(xù)按上述方式判斷，直到出現(xiàn)已知，再將已知量帶入公式求解得出最終結(jié)果。具體流程如圖1、圖2所示。

按照上述方式進(jìn)行編碼，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4所示。美國(guó)版教材例題解答過(guò)程均是按照逆向綜合思維的方式進(jìn)行的;人教版教材兩種方式均有涉及，但其中有14道例題是采用推理演繹思維的方式，僅有3道例題是按照逆向綜合思維的方式進(jìn)行[7]。根據(jù)鮑建生教授的難度分析量表對(duì)兩版教材例題運(yùn)用知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn)，美國(guó)版教材例題只涉及一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，例題難度低;人教版教材則有部分例題運(yùn)用多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，尤其是逆向綜合思維解題的3道例題，涉及知識(shí)點(diǎn)超過(guò)2個(gè)，難度較大。

3.5 ? ?反思檢驗(yàn)

反思檢驗(yàn)這一環(huán)節(jié)是對(duì)學(xué)生批判性思維的引導(dǎo)，是學(xué)生有目的地自我調(diào)節(jié)的判斷，并且這種判斷存在于對(duì)證據(jù)、概念、方法、標(biāo)準(zhǔn)或背景進(jìn)行的解讀、分析、評(píng)價(jià)、推論和解釋中[8]。美國(guó)版教材例題解答過(guò)程的最后一個(gè)步驟就是反思檢驗(yàn)，利用求得的結(jié)果反向求解例題題干中的任意一個(gè)物理量，并與題干已知數(shù)字信息相比較，從而檢驗(yàn)結(jié)果的正確與否。人教版教材例題解答沒(méi)有設(shè)置這一環(huán)節(jié)，直接從解題過(guò)程到求得結(jié)果。

4 ? ?關(guān)鍵問(wèn)題討論

4.1 ? ?例題的呈現(xiàn)

教材例題的呈現(xiàn)方式是指教材通過(guò)文字、圖像等將例題內(nèi)容或是要表達(dá)的意義展示給學(xué)生，使其能夠接收到要表達(dá)的信息的方法[9]。研究表明，兩版教材例題呈現(xiàn)方式大不相同，導(dǎo)致這一差異的主要原因是兩國(guó)教材編寫(xiě)者對(duì)本國(guó)學(xué)生的學(xué)情把控不同。美國(guó)版教材編寫(xiě)者認(rèn)為，本國(guó)學(xué)生在閱讀能力、理解能力、數(shù)學(xué)功底方面比較薄弱，因此，在例題編寫(xiě)時(shí)需要在問(wèn)題之前注明例題的標(biāo)題，引起學(xué)生注意的同時(shí)給學(xué)生提示。例題難度設(shè)置也較低，且選擇生活物體為研究對(duì)象，便于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用，因而在美國(guó)版教材中沒(méi)有圖片說(shuō)明。相比之下，我國(guó)學(xué)生數(shù)學(xué)功底較強(qiáng)，但在閱讀能力、實(shí)際經(jīng)驗(yàn)方面卻較為欠缺。人教版編寫(xiě)者考慮到為適應(yīng)我國(guó)大部分地區(qū)學(xué)生的實(shí)際情況，提高學(xué)生的理解能力和科技素養(yǎng)，例題難度設(shè)置有高有低，例題背景關(guān)注科技前沿和社會(huì)時(shí)事新聞，問(wèn)題陳述內(nèi)容較多，為此需要實(shí)物插圖或有意義的示意圖輔助理解，便于培養(yǎng)學(xué)生圖文轉(zhuǎn)化的能力，因此人教版教材部分例題采用圖文并茂的方式呈現(xiàn)。當(dāng)然，其中還有其他原因，比如兩版教材編寫(xiě)的知識(shí)內(nèi)容編排順序不同、知識(shí)內(nèi)容深淺不同，人教版教材在初中設(shè)置了力學(xué)示意圖和電路圖，比美國(guó)版教材例題的有意義插圖多一些。

4.2 ? ?解答過(guò)程

解題過(guò)程是書(shū)寫(xiě)格式的示范，是思維培養(yǎng)的途徑，是知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的紐帶。對(duì)比兩版教材的解題過(guò)程，發(fā)現(xiàn)在解題過(guò)程的點(diǎn)撥提示、采用的思維方式、反思檢驗(yàn)環(huán)節(jié)的設(shè)置三個(gè)方面存在較大差異。究其原因可能是由于教學(xué)目標(biāo)不同：美國(guó)版教材意在學(xué)生問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)，例題編寫(xiě)采用統(tǒng)一的點(diǎn)撥提示和相同的逆向綜合思維方式，從問(wèn)題入手，找尋解決問(wèn)題的條件，再逆向求解，并多次重復(fù)加深學(xué)生的理解和掌握，解題最后增加反思檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。而人教版教材目的則是培養(yǎng)學(xué)生信息處理的能力和應(yīng)試技巧，解題分析用文字呈現(xiàn)于解題過(guò)程中，用點(diǎn)撥提示重點(diǎn)突出計(jì)算書(shū)寫(xiě)的規(guī)范性。但人教版教材并未關(guān)注例題反思檢驗(yàn)環(huán)節(jié)的設(shè)置，可能是考慮到實(shí)際教學(xué)中，教師在課堂上會(huì)增加這一步驟。兩版教材解題過(guò)程差異較大的原因也可能是兩國(guó)學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)不同，中國(guó)學(xué)生自小培養(yǎng)邏輯思維和閱讀能力，美國(guó)學(xué)生更加注重創(chuàng)造力的培養(yǎng)。還可能是由于例題難度不同[7]，根據(jù)鮑建生教授的例題難度比較量表，兩版教材例題難度差別較大。

5 ? ?例題設(shè)計(jì)建議

基于以上研究，筆者對(duì)我國(guó)教材例題編寫(xiě)提出以下幾點(diǎn)建議。

5.1 ? ?例題的呈現(xiàn)方式進(jìn)一步符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展和心理特征

例題的呈現(xiàn)方式影響著學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解、鞏固和運(yùn)用[9]。研究表明，以圖文并茂的形式呈現(xiàn)例題能極大地激發(fā)學(xué)生的興趣，促進(jìn)學(xué)生理解。但不能一味地增加插圖的數(shù)量，插圖的呈現(xiàn)要符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展階段，適量增加有意義插圖更能提高教學(xué)效果。而對(duì)于裝飾圖，可以控制數(shù)量，避免學(xué)生重圖輕文。

刺激-反應(yīng)理論認(rèn)為，人們受到刺激，形成習(xí)慣，從而形成有組織、條件的反應(yīng)。美國(guó)版教材在例題問(wèn)題陳述之前設(shè)置標(biāo)題，通過(guò)特殊文字、特殊位置的呈現(xiàn)，極大地吸引了學(xué)生的注意力，刺激學(xué)生反應(yīng)例題應(yīng)用的知識(shí)，并在頭腦中再現(xiàn)，進(jìn)一步強(qiáng)化刺激知識(shí)的鞏固。不僅如此，例題的標(biāo)題是對(duì)問(wèn)題的高度概括，是確定未知物理量最準(zhǔn)確、最迅速的表達(dá)，對(duì)于鍛煉學(xué)生的概括能力也是很好的示范。通過(guò)小標(biāo)題的展現(xiàn)，給學(xué)生模仿的范例，從而提高學(xué)生的概括能力和科學(xué)語(yǔ)言素養(yǎng)。

5.2 ? ?增設(shè)點(diǎn)撥提示，注重思維能力的培養(yǎng)

在例題解答中的關(guān)鍵之處適當(dāng)?shù)亟o予點(diǎn)撥，有助于學(xué)生理清解題思路，并掌握解題的規(guī)范性步驟，也有助于教師更好地運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)思想[10]。中國(guó)傳統(tǒng)物理例題編寫(xiě)的特點(diǎn)：分析以文字為主，穿插于解題過(guò)程之中。學(xué)生往往只重視符號(hào)公式，而忽視了分析過(guò)程。這也是學(xué)生在獨(dú)立解決問(wèn)題時(shí)常常遇阻的原因之一。例題編寫(xiě)時(shí)，可以以點(diǎn)撥提示的形式呈現(xiàn)分析過(guò)程，分析的結(jié)果呈現(xiàn)于解答過(guò)程中，提示的內(nèi)容和形式可以一致，從而強(qiáng)化、提高學(xué)生的思維能力。按照點(diǎn)撥提示的特點(diǎn)，以特殊的文字描述，條理清晰地設(shè)置于解答過(guò)程一側(cè)，既可引起學(xué)生注意，又能更好地發(fā)揮提示作用，提供解題思維的樣例。當(dāng)然，教材原有的點(diǎn)撥內(nèi)容也是必不可少的，可以采用其他字體或顏色設(shè)置于解答過(guò)程的另一側(cè)。

5.3 ? ?設(shè)置梯度例題，增加反思檢驗(yàn)

教材是教師教和學(xué)生學(xué)的范例，教材要適用于全體學(xué)生。研究發(fā)現(xiàn)，人教版教材難度不同的例題卻只設(shè)置一個(gè)問(wèn)題目標(biāo)，由于學(xué)生的認(rèn)知水平和思維能力的不同，例題學(xué)習(xí)的效果大不相同。因此，例題設(shè)置帶有不同難度梯度的子目標(biāo)，既可以使不同層次水平的學(xué)生完成不同的目標(biāo)，提高學(xué)習(xí)效果，又可以幫助學(xué)生歸納樣例的基本目標(biāo)和結(jié)構(gòu)，鼓勵(lì)學(xué)生分析解決問(wèn)題。對(duì)于難度不同的子目標(biāo)采用不同的解題思維方式，尤其難度較大的子目標(biāo)，運(yùn)用逆向綜合解題思維方式，著重培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決的能力。

例題編寫(xiě)時(shí)適當(dāng)?shù)卦黾臃此紮z驗(yàn)環(huán)節(jié)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的批判思維，檢驗(yàn)是對(duì)知識(shí)、規(guī)律的再一次應(yīng)用，更能強(qiáng)化學(xué)生的理解和應(yīng)用。例題的檢驗(yàn)不僅要針對(duì)于結(jié)果，還要注意對(duì)解題過(guò)程中物理量符號(hào)、單位、公式書(shū)寫(xiě)得當(dāng)?shù)臋z驗(yàn)。

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（欄目編輯 ? ?劉 ? 榮）