孔興隆+金邦建

摘 要：美國高中選用率接近50%的理科物理主流教材《物理：原理和問題》2005年最新版本的學生實驗有值得借鑒的地方。本文以其中的《對運動中的物體的探究》為例，介紹了美國教材的學生實驗，得出其特點：緊密結合生活實際，充分利用網(wǎng)絡資源，引導學生深入探究。并得到相應的啟示：加強實驗與生活的聯(lián)系，用視頻起好輔助作用，借網(wǎng)絡平臺促進交流討論，為進行實驗的進一步拓展服務。

關鍵詞：美國；物理教材；學生實驗；聯(lián)系生活；網(wǎng)絡資源；探究

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）11（S）-0068-3

美國高中選用率接近50%的理科物理主流教材《物理：原理和問題》2005年最新版本（以下簡稱美國教材）的學生實驗有值得借鑒的地方。本文以其中的《對運動中的物體的探究》為例，介紹了美國教材的學生實驗，得出其特點，并得到相應的啟示，以供教師參考。

1 美國教材的物理實驗介紹

對運動中的物體的探究

物理學是一門建立在實驗基礎上的科學。許多被用來描述和理解（諸如：做線性運動的物體）力學系統(tǒng)的基本原理，以后也可以用來描述更復雜的自然現(xiàn)象。現(xiàn)在請你思考：你該如何測量錄像片中所示的機動車的速度？

問題

采用什么類型的測量方式，可以求出機動車的速度？

目標

觀察錄像片中機動車的運動情況。

描述機動車的運動情況。

收集并整理機動車運動的有關數(shù)據(jù)。

計算機動車的速度。

實驗器材

互聯(lián)網(wǎng)上提供的錄像片。

手表或其他計時器。

實驗步驟

（1）請登錄網(wǎng)站：physicspp.com/internet_lab，觀看第一部分的實驗室錄像片段。

（2）上述錄像片是在美國中西部接近中午時段拍攝到的。在路面的右側(cè)邊緣，每隔0.322km就會出現(xiàn)一大段白色的長方形標記。許多州在進行空中交通觀測時，都用這類標記作為參照物。

（3）觀察 要知道機動車的行駛速度，你可以采取什么樣的測量方法？準備一個類似表1所示的數(shù)據(jù)表，記錄你對環(huán)境、其他的機動車以及白色標記的觀察。比如，攝像機對準的是什么顏色的機動車？左邊車道的貨車又是什么顏色的（圖1）？

（4）測量與估計 再看一次錄像片，留意更多的細節(jié)。比如，路面是否平滑？機動車都朝哪個方向行駛？每輛機動車駛過兩個白色標記需要多少時間？記錄你的觀察結果及數(shù)據(jù)（表1）。

分析

（1）定性地總結你的觀察結果。

（2）定量地總結你的觀察結果。

（3）繪制和運用圖像 在同一坐標系上作出兩組數(shù)據(jù)的圖像。

（4）估計 機動車的速度為多大？請分別用km/s和km/h表示。

（5）預測 各輛車在5 min內(nèi)行駛了多遠的距離？

結論和應用

（1）測量 距離和時間的測量值的精確度分別為多少？

（2）測量 你的速度測量值的精確度是多少？它與什么有關？

（3）使用變量、常量和控制量 描述本實驗中的自變量和因變量。

（4）對比與比較 哪一輛車得出的圖線的斜率更大？這個斜率等于什么？

（5）推斷 如果圖像上出現(xiàn)的是一條水平線，那么表示什么意思？若是一條有較大斜率的直線呢？

進一步探索

速度等于位移除以通過這段位移所用的時間。設計一個實驗，在教室里測量遙控車的速度。你會用什么作為標記？你測量的位移和時間的精確度為多少？在測量小車經(jīng)過標記時，如果你的視線與小車存在一個角度，它對測量結果會產(chǎn)生影響嗎？影響又是多大？你該如何改進你的測量？哪些單位對速度有意義？你最遠能預測到的小車的位置在何處？如果可能，請完成這個實驗，并總結你的結果。

生活中的物理學

副駕駛座上的乘客、駕駛員、駕駛員身后座位上的乘客同時看車上的時速表，所得到的讀數(shù)分別是90 km/h、100 km/h和110 km/h。請解釋這種差異產(chǎn)生的原因。

交流數(shù)據(jù)

設計實驗

登錄網(wǎng)站：physicspp.com/internet_lab。張貼你在教室里進行的測量遙控車速度的實驗。內(nèi)容包括材料清單、具體步驟以及對實驗準確度的預測。如果你已完成了實驗，把數(shù)據(jù)和結果也張貼出來。

物理在線

若想了解更多關于測量的內(nèi)容，請登錄網(wǎng)站：physicspp.com。

2 美國教材學生實驗的特點

2.1 緊密結合生活實際

物理來源于生活、應用于生活，培養(yǎng)學生在實際生活中學物理、用物理，是物理教學中的一個重要內(nèi)容，也是激發(fā)學生興趣的重要手段。《普通高中物理課程標準（實驗稿）》指出：高中物理課程在內(nèi)容上應精選學生終身學習必備的基礎知識與技能，加強與學生生活、現(xiàn)代社會及科技發(fā)展的聯(lián)系?！叭私贪妗苯滩闹械牧W實驗，大多都使用電磁打點計時器或電火花計時器。但是學生在生活實際中，很少用到這兩種計時器。由此，“人教版”力學實驗與學生的生活實際結合并不密切。

認知心理學研究指出，我們每個人都有一個詳細的自我圖示，它是一個與我們自己、我們的態(tài)度以及我們的個人經(jīng)歷相關的、有組織的內(nèi)部信息系統(tǒng)。因此，我們可以充分地、詳細地對與我們自己有關的信息進行編碼，這勝于任何其他主題的信息。同樣，我們可以很輕松就組織好那些與我們自己有關的新信息。根據(jù)認知心理學的研究成果，當實驗與學生的生活實際結合得并不密切時，學生較難對實驗進行編碼。這或許是我們不少學生學不好實驗的原因之一。相比之下，美國教材的實驗比“人教版”教材更緊密結合了生活實際。

以《對運動中的物體的探究》為例，本實驗并不采用電磁打點計時器或電火花計時器，而是采用手表、路面上行駛的汽車。就從實驗器材來看，都是學生日常生活中經(jīng)常接觸到的。在進一步探索中，采用遙控車，是學生喜聞樂見的?！吧钪械奈锢韺W”所設置的時速表的讀數(shù)情景，也是學生在乘車時會遇到的。當生活實際多次與物理實驗結合，學生會感覺到物理就在身邊，不僅提高了學生學習物理的熱情和興趣，還使學生在提取相關物理知識時會更有效。

2.2 充分利用網(wǎng)絡資源

“人教版”的物理實驗器材，幾乎都取自實驗室。美國教材給我們提供了另一條使用實驗器材的途徑，那就是網(wǎng)絡資源。本實驗中，美國教材以網(wǎng)絡視頻中的汽車為研究對象，取代了小車、斜面等較枯燥無味的實驗器材，拉近了實驗與生活的距離。在“交流數(shù)據(jù)”這一欄目，美國教材充分利用了網(wǎng)絡的共享性、便捷性，有利于學生快速地分享、交流、討論數(shù)據(jù)。

2.3 引導學生深入探究

教育家施瓦布指出“如果要學生學習科學的方法，那么有什么學習比通過積極地投入到探究的過程中去更好呢？”美國教材中不僅在“分析”欄目提供探究，而且在“進一步探索”、“生活中的物理學”等欄目中進行更為深入的探究。

施瓦布對教材和實驗手冊的編寫提供了三種建議：實驗手冊或教學材料只提出問題和描述研究問題的方法而不告訴學生實驗的結果，這樣能夠讓學生發(fā)現(xiàn)他們事先不知道的關系。教學材料可以提出問題，但是研究方法和結論可以是開放的，讓學生們根據(jù)自己的實驗做出判斷。最為開放的設計是，學生實驗可以不限于教材或?qū)嶒炇謨灾兄付ǖ膯栴}，而是自己提出要研究的問題，收集證據(jù)，根據(jù)他們自己的實驗提出科學的解釋。

從美國教材可以看出，美國教材剛開始就給出了實驗器材和實驗步驟，但沒有告訴學生實驗的結果。之后在進一步探究中，只是提出問題：設計一個實驗，在教室里測量遙控車的速度。換言之，美國教材從剛開始提供各種支架到慢慢減少支架，逐漸增大探究的空間，這有助于學生探究能力的提高。

3 美國教材對學生實驗的啟示

3.1 加強實驗與生活的聯(lián)系

“人教版”教材的物理實驗與生活的聯(lián)系不多，為此，教師可以在實驗教學中借鑒美國教材的內(nèi)容，加強實驗與生活的聯(lián)系。將實驗、生活聯(lián)系在一起，可以拉近實驗與生活的距離，體驗到實驗的親切感，從而激發(fā)學生的學習興趣。

3.2 用好視頻，起好輔助作用

教師大多能應用視頻于物理課堂教學之中，起到了較好的輔助教學的作用。但視頻資源在物理實驗中的應用，則相對欠缺。無疑，美國教材給我們提供了很好的示范。例如：我們可以把電梯里人在體重計上的示數(shù)變化拍攝好，制作成視頻，讓學生研究人的體重的最大讀數(shù)、最小讀數(shù)，研究電梯在超重、失重時的最大加速度。

3.3 網(wǎng)絡平臺促進交流討論

美國教材有配套的網(wǎng)絡平臺，學生可以把實驗的數(shù)據(jù)放在網(wǎng)絡上，供大家分享和討論。縱觀美國教材的實驗，大多都有“交流數(shù)據(jù)”這一欄目。例如，美國教材中測量出自由落體運動的重力加速度后，鼓勵學生把得到的g的平均值與大家交流。并找出一張州地圖或國家地圖，把其他同學張貼在網(wǎng)上的g值數(shù)據(jù)記錄在地圖的相應位置上。并引導學生：你是否可以看出不同的位置、區(qū)域和海拔對重力加速度有什么影響？教材的實驗結合網(wǎng)絡平臺，不僅有助于分享和討論數(shù)據(jù)，也有助于學生開展更為深入的探究。

為此，我國教材也可以建設與教材相配套的網(wǎng)絡平臺，以便學生交流討論。

3.4 進行實驗的進一步拓展

美國教材不僅對實驗進行“分析”，還有“結論和應用”，“進一步探索”，“生活中的物理學”，“交流數(shù)據(jù)”等欄目。所有這些欄目，都是對實驗的進一步拓展，都有助于讓學生的探究能力得到培養(yǎng)和提高。

為此，我國教材也可以對實驗展開進一步拓展，讓學生在更豐富的情境中理解實驗，應用實驗中的相關知識和規(guī)律解決問題。

參考文獻：

[1]Rorbert J.Sternberg.認知心理學[M].上海：華東師范大學出版社，2009.120.

[2]張亮.“探究”教學的歷史嬗變[J].當代教育科學.2008（12）：60.

[3]張密密.高中物理課堂探究性學習的實踐研究[D].濟南：山東師范大學碩士學位論文，2011.

（欄目編輯 鄧 磊）

以《對運動中的物體的探究》為例，本實驗并不采用電磁打點計時器或電火花計時器，而是采用手表、路面上行駛的汽車。就從實驗器材來看，都是學生日常生活中經(jīng)常接觸到的。在進一步探索中，采用遙控車，是學生喜聞樂見的?！吧钪械奈锢韺W”所設置的時速表的讀數(shù)情景，也是學生在乘車時會遇到的。當生活實際多次與物理實驗結合，學生會感覺到物理就在身邊，不僅提高了學生學習物理的熱情和興趣，還使學生在提取相關物理知識時會更有效。

2.2 充分利用網(wǎng)絡資源

“人教版”的物理實驗器材，幾乎都取自實驗室。美國教材給我們提供了另一條使用實驗器材的途徑，那就是網(wǎng)絡資源。本實驗中，美國教材以網(wǎng)絡視頻中的汽車為研究對象，取代了小車、斜面等較枯燥無味的實驗器材，拉近了實驗與生活的距離。在“交流數(shù)據(jù)”這一欄目，美國教材充分利用了網(wǎng)絡的共享性、便捷性，有利于學生快速地分享、交流、討論數(shù)據(jù)。

2.3 引導學生深入探究

教育家施瓦布指出“如果要學生學習科學的方法，那么有什么學習比通過積極地投入到探究的過程中去更好呢？”美國教材中不僅在“分析”欄目提供探究，而且在“進一步探索”、“生活中的物理學”等欄目中進行更為深入的探究。

施瓦布對教材和實驗手冊的編寫提供了三種建議：實驗手冊或教學材料只提出問題和描述研究問題的方法而不告訴學生實驗的結果，這樣能夠讓學生發(fā)現(xiàn)他們事先不知道的關系。教學材料可以提出問題，但是研究方法和結論可以是開放的，讓學生們根據(jù)自己的實驗做出判斷。最為開放的設計是，學生實驗可以不限于教材或?qū)嶒炇謨灾兄付ǖ膯栴}，而是自己提出要研究的問題，收集證據(jù)，根據(jù)他們自己的實驗提出科學的解釋。

從美國教材可以看出，美國教材剛開始就給出了實驗器材和實驗步驟，但沒有告訴學生實驗的結果。之后在進一步探究中，只是提出問題：設計一個實驗，在教室里測量遙控車的速度。換言之，美國教材從剛開始提供各種支架到慢慢減少支架，逐漸增大探究的空間，這有助于學生探究能力的提高。

3 美國教材對學生實驗的啟示

3.1 加強實驗與生活的聯(lián)系

“人教版”教材的物理實驗與生活的聯(lián)系不多，為此，教師可以在實驗教學中借鑒美國教材的內(nèi)容，加強實驗與生活的聯(lián)系。將實驗、生活聯(lián)系在一起，可以拉近實驗與生活的距離，體驗到實驗的親切感，從而激發(fā)學生的學習興趣。

3.2 用好視頻，起好輔助作用

教師大多能應用視頻于物理課堂教學之中，起到了較好的輔助教學的作用。但視頻資源在物理實驗中的應用，則相對欠缺。無疑，美國教材給我們提供了很好的示范。例如：我們可以把電梯里人在體重計上的示數(shù)變化拍攝好，制作成視頻，讓學生研究人的體重的最大讀數(shù)、最小讀數(shù)，研究電梯在超重、失重時的最大加速度。

3.3 網(wǎng)絡平臺促進交流討論

美國教材有配套的網(wǎng)絡平臺，學生可以把實驗的數(shù)據(jù)放在網(wǎng)絡上，供大家分享和討論。縱觀美國教材的實驗，大多都有“交流數(shù)據(jù)”這一欄目。例如，美國教材中測量出自由落體運動的重力加速度后，鼓勵學生把得到的g的平均值與大家交流。并找出一張州地圖或國家地圖，把其他同學張貼在網(wǎng)上的g值數(shù)據(jù)記錄在地圖的相應位置上。并引導學生：你是否可以看出不同的位置、區(qū)域和海拔對重力加速度有什么影響？教材的實驗結合網(wǎng)絡平臺，不僅有助于分享和討論數(shù)據(jù)，也有助于學生開展更為深入的探究。

為此，我國教材也可以建設與教材相配套的網(wǎng)絡平臺，以便學生交流討論。

3.4 進行實驗的進一步拓展

美國教材不僅對實驗進行“分析”，還有“結論和應用”，“進一步探索”，“生活中的物理學”，“交流數(shù)據(jù)”等欄目。所有這些欄目，都是對實驗的進一步拓展，都有助于讓學生的探究能力得到培養(yǎng)和提高。

為此，我國教材也可以對實驗展開進一步拓展，讓學生在更豐富的情境中理解實驗，應用實驗中的相關知識和規(guī)律解決問題。

參考文獻：

[1]Rorbert J.Sternberg.認知心理學[M].上海：華東師范大學出版社，2009.120.

[2]張亮.“探究”教學的歷史嬗變[J].當代教育科學.2008（12）：60.

[3]張密密.高中物理課堂探究性學習的實踐研究[D].濟南：山東師范大學碩士學位論文，2011.

（欄目編輯 鄧 磊）

以《對運動中的物體的探究》為例，本實驗并不采用電磁打點計時器或電火花計時器，而是采用手表、路面上行駛的汽車。就從實驗器材來看，都是學生日常生活中經(jīng)常接觸到的。在進一步探索中，采用遙控車，是學生喜聞樂見的?！吧钪械奈锢韺W”所設置的時速表的讀數(shù)情景，也是學生在乘車時會遇到的。當生活實際多次與物理實驗結合，學生會感覺到物理就在身邊，不僅提高了學生學習物理的熱情和興趣，還使學生在提取相關物理知識時會更有效。

2.2 充分利用網(wǎng)絡資源

“人教版”的物理實驗器材，幾乎都取自實驗室。美國教材給我們提供了另一條使用實驗器材的途徑，那就是網(wǎng)絡資源。本實驗中，美國教材以網(wǎng)絡視頻中的汽車為研究對象，取代了小車、斜面等較枯燥無味的實驗器材，拉近了實驗與生活的距離。在“交流數(shù)據(jù)”這一欄目，美國教材充分利用了網(wǎng)絡的共享性、便捷性，有利于學生快速地分享、交流、討論數(shù)據(jù)。

2.3 引導學生深入探究

教育家施瓦布指出“如果要學生學習科學的方法，那么有什么學習比通過積極地投入到探究的過程中去更好呢？”美國教材中不僅在“分析”欄目提供探究，而且在“進一步探索”、“生活中的物理學”等欄目中進行更為深入的探究。

施瓦布對教材和實驗手冊的編寫提供了三種建議：實驗手冊或教學材料只提出問題和描述研究問題的方法而不告訴學生實驗的結果，這樣能夠讓學生發(fā)現(xiàn)他們事先不知道的關系。教學材料可以提出問題，但是研究方法和結論可以是開放的，讓學生們根據(jù)自己的實驗做出判斷。最為開放的設計是，學生實驗可以不限于教材或?qū)嶒炇謨灾兄付ǖ膯栴}，而是自己提出要研究的問題，收集證據(jù)，根據(jù)他們自己的實驗提出科學的解釋。

從美國教材可以看出，美國教材剛開始就給出了實驗器材和實驗步驟，但沒有告訴學生實驗的結果。之后在進一步探究中，只是提出問題：設計一個實驗，在教室里測量遙控車的速度。換言之，美國教材從剛開始提供各種支架到慢慢減少支架，逐漸增大探究的空間，這有助于學生探究能力的提高。

3 美國教材對學生實驗的啟示

3.1 加強實驗與生活的聯(lián)系

“人教版”教材的物理實驗與生活的聯(lián)系不多，為此，教師可以在實驗教學中借鑒美國教材的內(nèi)容，加強實驗與生活的聯(lián)系。將實驗、生活聯(lián)系在一起，可以拉近實驗與生活的距離，體驗到實驗的親切感，從而激發(fā)學生的學習興趣。

3.2 用好視頻，起好輔助作用

教師大多能應用視頻于物理課堂教學之中，起到了較好的輔助教學的作用。但視頻資源在物理實驗中的應用，則相對欠缺。無疑，美國教材給我們提供了很好的示范。例如：我們可以把電梯里人在體重計上的示數(shù)變化拍攝好，制作成視頻，讓學生研究人的體重的最大讀數(shù)、最小讀數(shù)，研究電梯在超重、失重時的最大加速度。

3.3 網(wǎng)絡平臺促進交流討論

美國教材有配套的網(wǎng)絡平臺，學生可以把實驗的數(shù)據(jù)放在網(wǎng)絡上，供大家分享和討論?？v觀美國教材的實驗，大多都有“交流數(shù)據(jù)”這一欄目。例如，美國教材中測量出自由落體運動的重力加速度后，鼓勵學生把得到的g的平均值與大家交流。并找出一張州地圖或國家地圖，把其他同學張貼在網(wǎng)上的g值數(shù)據(jù)記錄在地圖的相應位置上。并引導學生：你是否可以看出不同的位置、區(qū)域和海拔對重力加速度有什么影響？教材的實驗結合網(wǎng)絡平臺，不僅有助于分享和討論數(shù)據(jù)，也有助于學生開展更為深入的探究。

為此，我國教材也可以建設與教材相配套的網(wǎng)絡平臺，以便學生交流討論。

3.4 進行實驗的進一步拓展

美國教材不僅對實驗進行“分析”，還有“結論和應用”，“進一步探索”，“生活中的物理學”，“交流數(shù)據(jù)”等欄目。所有這些欄目，都是對實驗的進一步拓展，都有助于讓學生的探究能力得到培養(yǎng)和提高。

為此，我國教材也可以對實驗展開進一步拓展，讓學生在更豐富的情境中理解實驗，應用實驗中的相關知識和規(guī)律解決問題。

參考文獻：

[1]Rorbert J.Sternberg.認知心理學[M].上海：華東師范大學出版社，2009.120.

[2]張亮.“探究”教學的歷史嬗變[J].當代教育科學.2008（12）：60.

[3]張密密.高中物理課堂探究性學習的實踐研究[D].濟南：山東師范大學碩士學位論文，2011.

（欄目編輯 鄧 磊）