中美高中物理教材對(duì)比

李林森 郝睿 彭宗欣

摘 要

物理教材是連接物理課程與物理教學(xué)的媒介，其編寫質(zhì)量很大程度上影響著教師的教與學(xué)生的學(xué).通過將美國高中物理教材《物理學(xué)：原理與問題》和我國人教版高中《物理》（必修1）中的“加速度”部分的內(nèi)容呈現(xiàn)方式、習(xí)題和例題、欄目設(shè)置等方面進(jìn)行分析，歸納總結(jié)兩版教材的特點(diǎn)，擬為教師在教學(xué)中內(nèi)容的選取和編排提供借鑒，從而幫助學(xué)生更好地建構(gòu)知識(shí)，掌握學(xué)習(xí)技巧。

關(guān)鍵詞

中美教材;高中物理;教材對(duì)比

中圖分類號(hào)： G633.7 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 14 . 47

0 引言

《物理學(xué)：原理與問題》目前是大部分美國高中的指定教材，而人教版高中物理教材是我國使用率最高的物理課本?！凹铀俣取边@部分內(nèi)容發(fā)揮著承前啟后的作用，連接著“運(yùn)動(dòng)學(xué)”與“動(dòng)力學(xué)”部分的物理知識(shí)。因此，各國物理教科書都非常注重對(duì)這一章節(jié)知識(shí)的編排，想通過對(duì)此章節(jié)的有合理呈現(xiàn)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)勻變速直線運(yùn)動(dòng)及其相關(guān)物理概念的學(xué)習(xí)。中美兩版教材都將“加速度”編排在“運(yùn)動(dòng)的描述”后面、“勻加速直線運(yùn)動(dòng)”之前。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)前的元認(rèn)知基本相似，學(xué)習(xí)該節(jié)內(nèi)容的目標(biāo)和作用也基本相同。下面就美國的《原理和問題》和我國人教版《物理》（必修1）中關(guān)于“加速度”內(nèi)容的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比研究。

1 教材對(duì)比研究

1.1 教材插圖內(nèi)容對(duì)比

物理概念具有抽象性和描述性的特點(diǎn)，為了滿足建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的要求，教師在進(jìn)行具體教學(xué)活動(dòng)時(shí)，需創(chuàng)設(shè)合理的教學(xué)情境。所以，在物理概念的教學(xué)活動(dòng)中，教師應(yīng)當(dāng)創(chuàng)造一個(gè)適應(yīng)教學(xué)要求，有助于啟迪學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提出、探索、解決問題的學(xué)習(xí)情境。美國的《原理與問題》和人教版物理《必修1》在教材“加速度”物理概念引入部分，都很看重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)，兩版教材都引用了相對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)類型的圖片，但兩版教材對(duì)插圖的引入存在著較大的差異，現(xiàn)將其進(jìn)行對(duì)比（見下表1）。

由上面的圖表可以發(fā)現(xiàn)，中美兩版教材在“加速度”物理概念知識(shí)的引入部分都放置了相關(guān)的實(shí)物照片和模型圖片。實(shí)物照片的擺放能使學(xué)生直觀地體會(huì)到物體在速度上的變化過程，有助于學(xué)生將所學(xué)的物理知識(shí)與實(shí)際生活相聯(lián)系。《原理與問題》中的模擬圖片，學(xué)生可以通過觀察運(yùn)動(dòng)員跑步的狀態(tài)，并結(jié)合圖片下方運(yùn)動(dòng)員的物理質(zhì)點(diǎn)模型，對(duì)學(xué)生在“加速度”這一概念上，進(jìn)行物理知識(shí)的建構(gòu)，為學(xué)生接下來的學(xué)習(xí)奠定一定的基礎(chǔ)。而人教版《必修1》中的模型圖片只呈現(xiàn)出卡通小汽車和卡通火車的加速運(yùn)動(dòng)，并未將運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的細(xì)節(jié)描述出來，不利于學(xué)生直觀的感受物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，對(duì)教師的物理教學(xué)幫助較小。

從兩版教材的插圖比較可以發(fā)現(xiàn)，中美兩版教材都在一定程度上使用了實(shí)物圖片，幫助學(xué)生直觀感受并理解“加速度”的物理意義，但美國教材中模型圖片的設(shè)置，更善于選用物理中質(zhì)點(diǎn)模型，將物理問題與實(shí)際情況有效結(jié)合，有利于培養(yǎng)學(xué)生建立物理模型的能力，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維能力的提高。

1.2 教材例題、習(xí)題部分比較

例題是物理教材的重要組成部分，合理有效的例題設(shè)置，對(duì)學(xué)生物理基礎(chǔ)知識(shí)的理解，物理答題步驟的規(guī)范性，物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)的完善都起著十分重要的作用。同時(shí)，教材中的例題還可以幫助學(xué)生完善學(xué)習(xí)技能，有助于學(xué)生物理思維能力的提高。

習(xí)題是為鞏固課堂學(xué)習(xí)效果而安排的作業(yè)，是課堂教學(xué)過程中的十分重要的組成部分，是鞏固新授知識(shí)，培養(yǎng)良好思維習(xí)慣，發(fā)展學(xué)生智力的重要途徑，是課堂教學(xué)過程中不可缺失的重要環(huán)節(jié)。

由上表可見，人教版物理《必修1》在該節(jié)例題部分的編排上，沒有設(shè)置相關(guān)例題，相比較而言，美國教材在“加速度”這一節(jié)中，設(shè)置了兩道例題，且每道例題都設(shè)置在學(xué)生學(xué)習(xí)完該知識(shí)點(diǎn)的后面，每道例題都附有十分完善的解題步驟，加深了學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解。中國教材雖然沒有編排相關(guān)例題，但結(jié)合相關(guān)的教學(xué)案例，教師在進(jìn)行實(shí)際課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中，還是會(huì)當(dāng)堂給出一些例題，幫助學(xué)生理解、組織所學(xué)知識(shí)，并學(xué)會(huì)如何運(yùn)用。由于中國教師在課堂中展示的例題沒有以課本為載體，所以在很大程度上會(huì)造成學(xué)生對(duì)該例題的遺忘。而反觀美國教材，就不會(huì)出現(xiàn)類似學(xué)生遺忘相關(guān)例題的情況。相反，美國學(xué)生在遇到一個(gè)新的物理問題時(shí)，他們可以通過翻閱教材，在教材中找到相關(guān)的例題，進(jìn)行知識(shí)的躍遷，舉一反三，來解決新的物理問題。

從表2可以發(fā)現(xiàn)，美國教材在習(xí)題布置的數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于中國教材，這與大多數(shù)人認(rèn)為的美國輕松式教學(xué)環(huán)境，沒有太多課后作業(yè)的看法大相徑庭。美國教材在“加速度”這部分共布置了17道作業(yè)題，相比于中國教材課后的4道作業(yè)題，美國教材在數(shù)量上遙遙領(lǐng)先。再來比較，兩版教材習(xí)題的類型，不難發(fā)現(xiàn)，物理計(jì)算題在兩版教材中都占了很大的比重，可見中、美兩國都很重視培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算能力。在圖像分析和作圖題上，兩國教材就出現(xiàn)了比較明顯的差異。中國人教版《必修1》在圖像分析類的習(xí)題上，只設(shè)置了1道，并且沒有設(shè)置相關(guān)的作圖題，但是在美國《原理與問題》教材中，圖像分析題和作圖題所占比重與物理計(jì)算題相比，沒有太大的差異。這說明，美國教材不僅重視學(xué)生的計(jì)算能力，還注重學(xué)生學(xué)會(huì)看圖像、讀懂圖像，數(shù)形結(jié)合能力的培養(yǎng)，而在中國教材中圖像分析和作圖題不算是重點(diǎn)，較看重的還是對(duì)學(xué)生做題、計(jì)算能力的培養(yǎng)。其他的一些題型，如概念填空題、選擇題等，中美兩版教材在“加速度”這節(jié)知識(shí)中，都沒過多設(shè)置。

比較兩版教材在例題和習(xí)題部分，可以發(fā)現(xiàn)，美國版教材在數(shù)量上要多于中國教材，而且美版教材的題目在考察學(xué)生的數(shù)形結(jié)合能力、數(shù)學(xué)計(jì)算能力、與實(shí)際生活緊密聯(lián)系方面，較中國教材而言，也有很大的優(yōu)勢(shì)。

1.3 教材欄目設(shè)置方面對(duì)比

人教版《必修1》設(shè)置了“科學(xué)漫步”欄目，將水果的成熟過程、樹木的成長和河流水位的變化等生活實(shí)際與“變化率”相聯(lián)系，使學(xué)生將“描述變化快慢的量就是變化率”和“加速度”的物理意義理解得更加透徹，《原理與問題》并未設(shè)置該欄目。中國教材在“科學(xué)漫步”這一欄目的設(shè)置上較美國教材而言，有助于拓展學(xué)生的知識(shí)范圍，鼓勵(lì)學(xué)生將物理知識(shí)與實(shí)際生活相結(jié)合，運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際生活中的問題，從而促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展。

美國教材更加注重學(xué)生對(duì)物理圖像的分析，因此美版教材設(shè)置了“速度時(shí)間圖像”、“在運(yùn)動(dòng)圖上表現(xiàn)加速度”、“根據(jù)v-t圖像判斷加速度”這一系列小標(biāo)題。這些環(huán)節(jié)在教材的編排上，合理選取物理模型，并將物理問題與生活中的實(shí)際案例有效結(jié)合，不僅讓學(xué)生對(duì)物理圖像有了更深刻的理解，讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析、處理物理圖像，還將學(xué)生的物理知識(shí)進(jìn)行了更加完整地建構(gòu)，使學(xué)生善于運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)，解決實(shí)際生活中的物理問題。

兩版教材在教材欄目的編排上，各有特色。中、美教材都很注重將物理知識(shí)與實(shí)際生活相聯(lián)系，但美版教材在物理模型的選擇以及物理圖像的設(shè)置上顯得更加合理有效，在與實(shí)際生活案例的結(jié)合上也顯得更加自然。

2 對(duì)教師物理教學(xué)與教材編寫的建議

綜合以上內(nèi)容的比較研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，中美兩國教材的編寫各有特色。在教材插圖的選擇上，中、美國教材都使用了實(shí)物照片，這有助于學(xué)生將所學(xué)的物理知識(shí)與實(shí)際生活相聯(lián)系。但人教版物理教材在模型圖片的設(shè)置上，沒有選擇相應(yīng)的物理模型，因此教師在進(jìn)行實(shí)際教學(xué)時(shí)，可在教學(xué)過程中合理選取物理模型，幫助鍛煉學(xué)生的物理思維和物理建模能力。

在教材例題編排上，美國教材在學(xué)生學(xué)習(xí)一部分知識(shí)點(diǎn)后，將這些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合，合理編排例題。而中國教材在“加速度”這一節(jié)中，沒有設(shè)置例題，教師會(huì)在實(shí)際教學(xué)過程中，當(dāng)堂布置相關(guān)例題。但不同的教師會(huì)有不同的解題思路與解題步驟供學(xué)生參考，所以，在例題解答的規(guī)范程度上，美國教材更優(yōu)于中國教材。在教材習(xí)題的設(shè)計(jì)上，中國教材側(cè)重對(duì)學(xué)生利用公式解決計(jì)算類問題能力的培養(yǎng)，美國教材不僅看重學(xué)生物理計(jì)算能力的提升，也重視學(xué)生的數(shù)形結(jié)合、建立物理模型以及物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ@是我們?cè)诮窈蟮慕虒W(xué)中應(yīng)當(dāng)借鑒的。

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