鄭會(huì)敏　吳先球

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院　廣東 廣州　510006)

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教材與書評(píng)

中美英高中物理教材中內(nèi)容選取與編排的對(duì)比分析*
——以“電磁感應(yīng)”一章為例

鄭會(huì)敏吳先球

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院廣東 廣州510006)

以“電磁感應(yīng)”一章為例，從教材內(nèi)容的選取、構(gòu)成關(guān)系和邏輯順序?qū)浗贪娓咧小段锢怼方滩摹⒚绹咧兄髁鹘滩摹禤hysics:PrinciplesandProblems》以及英國《CambridgeInternationalASandA-LevelPhysicsCourseBook》進(jìn)行對(duì)比分析，為教學(xué)中內(nèi)容的選取和編排提供借鑒，從而有效地引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)知識(shí)體系和獲得學(xué)習(xí)方法.

電磁感應(yīng)教材內(nèi)容選取構(gòu)成關(guān)系邏輯順序組織方式

教材是作為教育資料基本的、重要的組成部分，它不僅是教師與學(xué)生活動(dòng)的主要媒體，更是重要的課程資源，是課程內(nèi)容的集中體現(xiàn)[1].教材作為引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)和探索的工具,不僅力圖向?qū)W生展示知識(shí)的內(nèi)容,還逐步地向?qū)W生展示獲得知識(shí)的過程和學(xué)習(xí)的方法[2].目前有較多的文章對(duì)中學(xué)物理教材的對(duì)比研究是從教材欄目(如拓展欄目)的增設(shè)或內(nèi)容的難易程度等方面著手，針對(duì)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)選取和編排的研究并不多見.而教材中內(nèi)容的選取和編排所反映的指導(dǎo)思想和教育理念是可以為教學(xué)提供參考和借鑒的.

本文選用粵教版高中《物理》教材[4](簡稱粵教版)、在美國的主流教材《物理：原理與問題》(即《Physics:PrinciplesandProblems》[5])(簡稱美國教材)，以及英國針對(duì)非英國本土的學(xué)生學(xué)習(xí)A-level課程開設(shè)時(shí)所用的《劍橋海外物理教材》(即《CambridgeInternationalASandA-LevelPhysicsCourseBook》[6])(簡稱英國教材).這3本教材在“電磁感應(yīng)”章節(jié)前都已涉及力與運(yùn)動(dòng)、電場、磁場和電路等內(nèi)容,即該章節(jié)的物理學(xué)習(xí)知識(shí)基礎(chǔ)是統(tǒng)一的，但內(nèi)容選取和編排卻有所不同.因此，本文將從教材內(nèi)容的選取、構(gòu)成關(guān)系和邏輯順序?qū)浗贪妗⒚绹滩囊约坝滩牡摹半姶鸥袘?yīng)”章節(jié)進(jìn)行對(duì)比分析.從教材編寫多樣性的角度認(rèn)識(shí)和尋求教學(xué)的多樣性.通過了解各教材的內(nèi)容選取和編排，結(jié)合其編寫指導(dǎo)思想和教育理念，為尋求有效引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)知識(shí)體系的教學(xué)方法提供借鑒.

1　中美英高中物理教材對(duì)比分析

1.1教材內(nèi)容的選取和構(gòu)成關(guān)系

粵教版、美國教材以及英國教材中“電磁感應(yīng)”一章的教材內(nèi)容如表1.

不同之處主要集中在應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)類型兩個(gè)部分：

(1)英美教材和粵教版的應(yīng)用部分相比，以貼合學(xué)生日常生活為主，且以圖文相結(jié)合的形式呈現(xiàn)，以知識(shí)點(diǎn)解釋應(yīng)用，有利于學(xué)生理解和鞏固知識(shí).

粵教版教材中法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用內(nèi)容選取電磁流量計(jì)和電磁感應(yīng)中的能量，自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象的應(yīng)用內(nèi)容選取白光燈、電磁灶與渦流加熱和渦流制動(dòng)與渦流探測(cè)，具體內(nèi)容以拓寬學(xué)生知識(shí)面為主，國外兩本教材相關(guān)應(yīng)用選取的則是電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和變壓器.其中，美國教材在章節(jié)首頁就說到“therelationshipbetweenmagneticfieldsandcurrentmakespossiblethethreecornerstonesofelectricaltechnology:motors,generators,andtransformers”，英國教材是“usinginduction:eddycurrents,generatorsandtransformers”，具體內(nèi)容以結(jié)合知識(shí)點(diǎn)描述其中的物理規(guī)律.

表1　教材內(nèi)容

(2)美國教材除了設(shè)有與粵教版中實(shí)驗(yàn)與探究相類似的PhysicsLab外，還有簡單、有趣、容易操作的MiniLab，以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為主要目的.

在該章節(jié)中的MiniLab內(nèi)容是“MakeaseriescircuitwithanefficientDCmotor,aminiaturelamp,andaammeter,thenrotatethehandle,ormotorshaft,totrytolightthelamp”，以簡單的操作步驟，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手和觀察能力并調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)興趣.

1.2教材內(nèi)容的邏輯順序

粵教版、美國教材以及英國教材中“電磁感應(yīng)”一章教材內(nèi)容的邏輯順序如圖1. 由圖1可以看出，3本教材都以實(shí)驗(yàn)為主線，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和理解物理規(guī)律，注重物理概念與規(guī)律的實(shí)際應(yīng)用.

不同之處集中在知識(shí)點(diǎn)的呈現(xiàn)方式以及對(duì)應(yīng)的應(yīng)用內(nèi)容和物理學(xué)史內(nèi)容的編排位置：

(1)粵教版以學(xué)生實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，歸納整理知識(shí)點(diǎn).美國教材是運(yùn)用知識(shí)詳盡解釋相關(guān)應(yīng)用，以深入理解物理規(guī)律.英國教材則以電動(dòng)機(jī)相對(duì)發(fā)電機(jī)的不同來展開教學(xué).

實(shí)驗(yàn)課程：寓能力培養(yǎng)于學(xué)生獨(dú)立實(shí)踐之中，幫助學(xué)生形成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維方式和創(chuàng)新設(shè)計(jì)技法。熟悉和掌握實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的功能和使用方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)分析與數(shù)據(jù)處理的能力。

如美國教材中描述motors時(shí)，依次描述產(chǎn)生EMF和back-EMF的過程以及back-EMF如何起作用.英國教材則從“amotorworksinreverseasagenerator”和“electromagneticinductionislikethemirrorimageofthemotoreffect”等展開相應(yīng)內(nèi)容.

(2)粵教版中知識(shí)點(diǎn)和應(yīng)用分布明顯，將應(yīng)用統(tǒng)一放在最后.美國教材和英國教材的知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容和應(yīng)用是交叉呈現(xiàn)的.

如英國教材在電磁感應(yīng)現(xiàn)象知識(shí)點(diǎn)后就有“useoftheideaofaconductorcuttingmagneticfieldlinestoexplainhowacurrentisinducedinabicyclegenerator”，美國教材在電動(dòng)勢(shì)內(nèi)容后就緊接著“applicationofinducedEMF”.

(3)英國教材與粵教版相類似，通過引入磁通量來解釋法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律.而美國教材則以法拉第發(fā)電機(jī)為實(shí)例開始楞次定律的學(xué)習(xí)，即“inagenerator,currentisproducedwhenthearmatureturnsthroughamagneticfield,theactofgeneratingcurrentproducesaforceonthewiresinthearmature” .

(4)粵教版和美國教材的物理學(xué)史豐富.美國教材在導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)后，以Faraday和Henry故事開篇.相關(guān)實(shí)驗(yàn)中也會(huì)有“asFaradayconsidered”或“asFaradayshowed”等，而英國教材較少涉及物理學(xué)史.

圖1　教材內(nèi)容的邏輯順序

2　教材編寫的多樣性對(duì)教學(xué)的啟示

總的來說，3本教材各具特色.粵教版教材知識(shí)體系完整清晰，注重以實(shí)驗(yàn)探究培養(yǎng)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)能力及知識(shí)應(yīng)用.美國教材關(guān)于知識(shí)應(yīng)用的描述詳細(xì)，且應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更貼近學(xué)生日常生活.英國教材知識(shí)點(diǎn)依次逐個(gè)呈現(xiàn)，以類比模仿學(xué)習(xí)為主.結(jié)合前文的對(duì)比分析和教材中滲透的指導(dǎo)思想和教育理念，為我們?cè)诮虒W(xué)中提供了以下的借鑒.

(1)結(jié)合實(shí)際教學(xué)內(nèi)容，采取有效的教學(xué)方法

對(duì)于較脫離學(xué)生日常生活的應(yīng)用，學(xué)生在理解上會(huì)存在一定困難，難以起到鞏固知識(shí)的作用.因此由美國教材的特點(diǎn)，可以認(rèn)識(shí)到在教學(xué)中面對(duì)抽象難理解的內(nèi)容時(shí)，可在知識(shí)點(diǎn)之間穿插物理規(guī)律的應(yīng)用，應(yīng)用內(nèi)容由易到難地引入.一方面，能夠讓學(xué)生反復(fù)運(yùn)用和鞏固知識(shí)，另一方面，更有利于學(xué)生建立牢固的知識(shí)體系.由英國教材的特點(diǎn)，可以認(rèn)識(shí)到在教學(xué)中，在學(xué)生已有知識(shí)體系較為牢固的基礎(chǔ)上，可以通過啟發(fā)學(xué)生思考新、舊知識(shí)間的關(guān)系，以模仿學(xué)習(xí)結(jié)合對(duì)比歸納方法建立新知識(shí)體系.

當(dāng)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)探究較多時(shí)，可適當(dāng)利用簡易實(shí)驗(yàn).簡易實(shí)驗(yàn)避免了場地和繁雜儀器的需求，操作簡單，更有利于學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，建立對(duì)物理規(guī)律的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)驗(yàn)探究的基本思想.還可適當(dāng)還原實(shí)驗(yàn)背后的物理學(xué)史故事，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和精神.

(2)結(jié)合教材內(nèi)容組織，選擇合適的教學(xué)方法

根據(jù)各教材特點(diǎn)，可以了解到粵教版的教材適合用于課上教學(xué)輔助，需要教師在探究中增加學(xué)習(xí)目標(biāo)等引導(dǎo)性內(nèi)容和思考討論等指導(dǎo)性內(nèi)容，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思維活動(dòng).美國教材因其在各方面的詳盡圖文介紹和指導(dǎo)語以及簡易實(shí)驗(yàn)，適合學(xué)生自學(xué)時(shí)使用.而英國教材中知識(shí)點(diǎn)的闡述較為簡略，且邏輯并不太清晰.因此，在教學(xué)中應(yīng)著重引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系前后的知識(shí)內(nèi)容.

1陳桂生.教育原理.上海：華東師范大學(xué)出版社，2000

2高凌飚.義務(wù)教育教材分析評(píng)估方案. 教育科學(xué), 2000(5):25～33

3李新鄉(xiāng).物理教學(xué)論. 北京：科學(xué)出版社，2005

4保宗悌,等.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理·選修3-2.廣州：廣東教育出版社, 2005 .1～36

5Glencoe/McGraw-Hill.Physics:PrinciplesandProblems，2005.670～695

6DavidSang，GrahamJones，RichardWoodsideandGurinderChadha.CambridgeinternationalASandALevelPhysicsCoursebook, 2011.399～415

7高倩, 李富強(qiáng). 中英高中物理教材拓展欄目比較研究. 物理教師, 2014, 35(4)：66～68

鄭會(huì)敏(1992-)，女，在讀研究生，研究方向?yàn)樾畔⒓夹g(shù)在物理教學(xué)中的應(yīng)用.

指導(dǎo)教師：吳先球(1968-)，男，博士，教授，主要從事信息技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究和物理實(shí)驗(yàn)研究等工作.

2016-02-24)

*廣州市科技和信息化局科普計(jì)劃資助項(xiàng)目,項(xiàng)目編號(hào)：2014KP000043