呂舒欣 周 萍

(1. 廣西民族大學(xué)理學(xué)院,廣西 南寧 530006; 2. 廣西民族大學(xué)量子信息與量子光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西 南寧 530006)

·國(guó)外教育·

中美高中物理教材對(duì)比與分析
——以“磁學(xué)”為例

呂舒欣1周 萍2

(1. 廣西民族大學(xué)理學(xué)院,廣西 南寧 530006; 2. 廣西民族大學(xué)量子信息與量子光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西 南寧 530006)

教材的比較研究是實(shí)施有效教學(xué)的途徑之一.教材的選擇關(guān)系到物理教育的途徑和方向,關(guān)系到教育能否適應(yīng)學(xué)校的需要和社會(huì)的發(fā)展.本文以美國(guó)高中物理教材《物理:原理與問(wèn)題》和人教版高中物理教材為例,從教材的章節(jié)安排、內(nèi)容編排、STS(science、technology、society)欄目呈現(xiàn)方式及例題、習(xí)題部分著手進(jìn)行分析.通過(guò)對(duì)兩套教材各自優(yōu)勢(shì)及差異的對(duì)比分析,提出了我國(guó)物理教材內(nèi)容的選取和編排的幾點(diǎn)建議.

中美物理教材;磁學(xué);分析;STS 欄目

中學(xué)物理教材是向?qū)W生傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力的載體,是提供教學(xué)活動(dòng)所使用的資料,體現(xiàn)了中學(xué)物理課程的目標(biāo)和要求.因此,教材的選擇至關(guān)重要.這不僅直接關(guān)系到物理教育的方向和途徑,也關(guān)系到教育能否適合學(xué)校的需要和社會(huì)的發(fā)展.[1]研究分析物理教材,對(duì)教材本身以及社會(huì)的發(fā)展有一定的促進(jìn)作用.針對(duì)中美高中物理教材的分析,許多學(xué)者從不同角度展開(kāi)了深入的研究、對(duì)比.陜西師范大學(xué)王較過(guò)和陳鮮艷在宏觀和微觀兩種層面上對(duì)中美教材展開(kāi)細(xì)致深入的分析,通過(guò)對(duì)比得出兩版教科書(shū)各自的優(yōu)勢(shì)和不足,為中國(guó)教科書(shū)的編寫(xiě)和修訂提供了經(jīng)驗(yàn).[2]云南師范大學(xué)李蕾等人以“加速度”一節(jié)的例題為切入點(diǎn),將兩版教材在例題呈現(xiàn)方式方面的不同羅列出來(lái),為我國(guó)教科書(shū)例題的編寫(xiě)提供了新的思路.[3]此外,其他學(xué)者則以不同的角度對(duì)中美教材的差異進(jìn)行了嚴(yán)密、系統(tǒng)的分析.然而針對(duì)“磁學(xué)”一節(jié)鮮有系統(tǒng)的分析,因此本文將以“磁學(xué)”為例,在不同角度展開(kāi)分析,希望能為我國(guó)高中物理教科書(shū)的編寫(xiě)提供一些建議.

從廣義上來(lái)講,教材是指教師和學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中所使用的一切教學(xué)資料.而狹義的教材指教學(xué)過(guò)程中所使用的教科書(shū).本文所分析的教材是狹義概念下的教材.這里筆者選取美國(guó)高中物理主流理科教材《物理:原理與問(wèn)題》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《美國(guó)教材》)與國(guó)內(nèi)人教版高中《物理》(選修3-1)、(選修3-2)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《中國(guó)教材》)為研究對(duì)象,對(duì)其中的“磁學(xué)”部分進(jìn)行對(duì)比分析.

1 中美教材章節(jié)安排分析

“電磁學(xué)”是高中物理的一個(gè)重難點(diǎn)內(nèi)容.對(duì)比這兩種教材都將“磁學(xué)”置于“電學(xué)”之后,既符合知識(shí)的邏輯發(fā)展,又有利于學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建,充分體現(xiàn)了教材編排的嚴(yán)謹(jǐn)性.然而,兩種教材對(duì)于磁學(xué)部分章節(jié)的安排,又各有特色.從分章來(lái)看,雖然二者都分為3章,但是就每一章的內(nèi)容來(lái)說(shuō),《中國(guó)教材》的分節(jié)明顯多于《美國(guó)教材》,而每一節(jié)的內(nèi)容量卻少于《美國(guó)教材》,如表1 所示.

表1 《中國(guó)教材》和《美國(guó)教材》的章節(jié)編排分析

續(xù)表

由表1可知,首先《中國(guó)教材》將磁學(xué)部分的內(nèi)容分成若干個(gè)小節(jié),每一節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容即標(biāo)題名稱(chēng).因此《中國(guó)教材》的知識(shí)點(diǎn)較為清晰明確,使讀者一目了然.同時(shí)將內(nèi)容分成了許多小節(jié),知識(shí)由淺而深,降低了教材難度.再者由于知識(shí)點(diǎn)較少,所以更容易深入挖掘知識(shí)的本質(zhì),這對(duì)于學(xué)生知識(shí)的理解和掌握大有裨益.《美國(guó)教材》分節(jié)少而內(nèi)容多,突出了知識(shí)之間的聯(lián)系性,呈現(xiàn)出的是清晰的知識(shí)脈絡(luò),對(duì)于學(xué)生知識(shí)體系的構(gòu)建十分有利.綜上所述,中美教材在章節(jié)的安排上各有利弊.

2 中美教材內(nèi)容編排分析

通過(guò)對(duì)兩者的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),雖然同樣是編寫(xiě)磁場(chǎng)的內(nèi)容,但是中美教材在內(nèi)容的安排上有很大的差異.以“電磁感應(yīng)”這一章為例,如表2 所示.

表2 《中國(guó)教材》和《美國(guó)教材》的內(nèi)容編排分析

由表2可知,兩者同樣以“電磁感應(yīng)”命名本章節(jié),但是內(nèi)容的編排差異明顯.例如《美國(guó)教材》不僅將電磁感應(yīng)的相關(guān)內(nèi)容呈現(xiàn)出來(lái),還將知識(shí)拓展到電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等內(nèi)容上．這些內(nèi)容以實(shí)際問(wèn)題為切入點(diǎn),解釋其物理原理,在學(xué)生頭腦中形成清晰的表象.這種編排是一種從理論到實(shí)踐逐步深化的過(guò)程,更有利于加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握.而且結(jié)合表1可得,《美國(guó)教材》把這一章和變壓器、交流電的內(nèi)容放在一起,可見(jiàn)其知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的寬泛、嚴(yán)密.同時(shí),教材中還充斥著大量的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,在幫助學(xué)生掌握知識(shí)的同時(shí),還調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)了學(xué)生的觀察和動(dòng)手的能力.相比較而言,《中國(guó)教材》的知識(shí)內(nèi)容較為細(xì)致和專(zhuān)業(yè)．編者極盡可能地利用科學(xué)、理性的語(yǔ)言描述每一個(gè)物理現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)原理,并深入挖掘每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的物理意義、適用范圍,按一定的邏輯順序?qū)?fù)雜的知識(shí)層次分明地羅列出來(lái).然而《中國(guó)教材》與實(shí)際生活的聯(lián)系并不密切.因此對(duì)于物理原理的理解與應(yīng)用全部建立在對(duì)物理過(guò)程的學(xué)習(xí)和大量的習(xí)題中.另外,雖然教材中也有大量的實(shí)驗(yàn)?zāi)K,但是實(shí)驗(yàn)大多以教師的演示為主,真正要求學(xué)生動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)并不多.最后,交變電流的相關(guān)知識(shí)被安排在第5章,內(nèi)容涵蓋交變電流、電感電容對(duì)交變電流的影響、變壓器、電能輸送等.這種結(jié)構(gòu)安排使變壓器部分形成較為系統(tǒng)的知識(shí)體系.

綜上分析可得,我國(guó)物理教材的知識(shí)結(jié)構(gòu)傾向于直線型而美國(guó)物理教材中的知識(shí)結(jié)構(gòu)傾向于網(wǎng)絡(luò)型.[4]雖然《中國(guó)教材》內(nèi)容細(xì)致、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、層次分明,每章即為一個(gè)血肉豐滿的知識(shí)體系,注重對(duì)學(xué)生邏輯思維能力的培養(yǎng),但是教材中的舉例極少與現(xiàn)實(shí)生活和當(dāng)今科技發(fā)展相聯(lián)系.《美國(guó)教材》內(nèi)容綜合、結(jié)構(gòu)嚴(yán)密,緊扣現(xiàn)實(shí)生活和當(dāng)今科技發(fā)展的主流.因此,我國(guó)教材在編訂的時(shí)候,可以借鑒《美國(guó)教材》對(duì)內(nèi)容處理的方式.

3 STS內(nèi)容呈現(xiàn)模式對(duì)比分析

STS(science 、technology 、society)即科學(xué)、技術(shù)、社會(huì),是20世紀(jì)70年代興起的一種教育理念.作為國(guó)際科學(xué)教育改革的理念,旨在培養(yǎng)學(xué)生參與科學(xué)決策的意識(shí)與能力,使學(xué)生形成對(duì)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)關(guān)系的深層理解力.[5]目的是要改變現(xiàn)在教學(xué)活動(dòng)中科學(xué)和技術(shù)分離,科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)脫節(jié)的現(xiàn)象.STS 教育強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)三者的相互聯(lián)系及作用,注重理論與實(shí)踐的結(jié)合,強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用,要求在關(guān)注社會(huì)問(wèn)題的過(guò)程中進(jìn)行學(xué)習(xí),幫助學(xué)生適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和需要.[6]因此在中學(xué)物理教材中大量引入STS欄目可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣、豐富學(xué)生知識(shí)、真正做到所學(xué)所知和現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展不脫節(jié),學(xué)校教育和社會(huì)需求相接軌.

雖然在中美兩版教材中都涉及到大量的STS內(nèi)容,但是其具體的呈現(xiàn)方式卻有很大的不同.《中國(guó)教材》大多以STS、科學(xué)漫步、科學(xué)足跡等欄目呈現(xiàn),其他則以了解性知識(shí)和實(shí)驗(yàn)探究的形式穿插在課本中.《美國(guó)教材》則以各種各樣的形式滲透到教材中,或者說(shuō),其教材本身就是一個(gè)寬泛的STS 欄目.如表3、表4是對(duì)部分欄目的分析.

表3 《中國(guó)教材》的STS內(nèi)容呈現(xiàn)模式

表4 《美國(guó)教材》的STS內(nèi)容呈現(xiàn)形式

由上表可知,在內(nèi)容上看,兩版教材都以學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)為切入點(diǎn),將科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)緊密聯(lián)系起來(lái).但是就內(nèi)容的選擇上來(lái)說(shuō),《美國(guó)教材》的內(nèi)容選擇較為靈活,更貼近生活.例如信用卡閱讀器的工作原理、無(wú)線電廣播信號(hào)的來(lái)源的探索實(shí)驗(yàn),都以學(xué)生原有的經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)之間的關(guān)系為切入點(diǎn),強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)社會(huì)與學(xué)生原有經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)系，并最大限度地把掌握的知識(shí)和研究方法與實(shí)際生活和生產(chǎn)相聯(lián)系,體現(xiàn)物理學(xué)在社會(huì)進(jìn)步中的重要作用,使學(xué)生在活動(dòng)中更深刻地理解科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系.[7]不同于《美國(guó)教材》的親民性,《中國(guó)教材》彰顯的是濃郁的文化氣息.《中國(guó)教材》文化底蘊(yùn)厚重而時(shí)代感不足,其選取一系列的實(shí)驗(yàn)和物理學(xué)家的探索過(guò)程,將生澀的實(shí)驗(yàn)、物理學(xué)漫長(zhǎng)的發(fā)展歷程以故事的形式娓娓道來(lái),或者針對(duì)某種現(xiàn)象做出相應(yīng)的反思.這些內(nèi)容雖然能體現(xiàn)STS的教學(xué)理念,但與學(xué)生的生活聯(lián)系還稍有距離.總的來(lái)說(shuō),《中國(guó)教材》在STS內(nèi)容的選擇上沒(méi)有《美國(guó)教材》那么靈活.

4 例題、習(xí)題的分析

例題、習(xí)題作為教材的重要組成部分之一,對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)起著引導(dǎo)、理解、鞏固的作用.因此,例題和習(xí)題合理的呈現(xiàn)方式在一定程度上可以更好地幫助學(xué)生理解并運(yùn)用知識(shí).通過(guò)對(duì)比兩版教材的磁學(xué)部分的例題、習(xí)題的呈現(xiàn)方式,筆者發(fā)現(xiàn)相對(duì)于《中國(guó)教材》而言,《美國(guó)教材》的例題更趨于細(xì)致化,習(xí)題更趨于多樣化.下面,就分別針對(duì)這兩個(gè)方面進(jìn)行分析.

4.1 中美教材例題的對(duì)比分析

首先,就例題數(shù)量而言,《美國(guó)教材》多于《中國(guó)教材》.其次,就例題的格式而言，《中國(guó)教材》以精煉科學(xué)的語(yǔ)言敘述、物理公式及解題過(guò)程、結(jié)果及分析為主;《美國(guó)教材》例題主要包括分析概括問(wèn)題、求解未知量、驗(yàn)證答案3個(gè)模塊,且每一個(gè)模塊都盡可能詳盡，如表5所示.

表5 《中國(guó)教材》和《美國(guó)教材》的例題比較分析

由表5可以看出,中美兩國(guó)教材在例題方面有明顯的不同:一方面,雖然在例題的數(shù)量方面存在差異,但是關(guān)于教材中的重點(diǎn)知識(shí),兩本教材都給出了相應(yīng)的例題,并呈現(xiàn)出完整的解題思路,對(duì)學(xué)生加以引導(dǎo).這在一定程度上幫助學(xué)生完成了對(duì)知識(shí)的理解和運(yùn)用,同時(shí)間接地為學(xué)生樹(shù)立了學(xué)以致用的理念;另一方面,雖然都較為重視解題過(guò)程的分析,但呈現(xiàn)的格式卻有很大的差異.相對(duì)而言,《美國(guó)教材》的例題呈現(xiàn)方式層次分明,以公式和符號(hào)為主,描述性語(yǔ)言為輔,并且對(duì)重要的線索加以提示和引導(dǎo).在驗(yàn)證答案環(huán)節(jié),又盡可能抓住細(xì)節(jié),例如單位是否正確,數(shù)值是否合理.《美國(guó)教材》中帶有目的性的提示語(yǔ)言,在一定程度上幫助學(xué)生減少在細(xì)節(jié)方面的失誤,使學(xué)生養(yǎng)成了一種科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)習(xí)慣.《中國(guó)教材》的例題呈現(xiàn)方式多以物理公式加上必要的文字?jǐn)⑹鰹橹?不僅使學(xué)生練習(xí)了對(duì)物理公式的運(yùn)用,更鍛煉了學(xué)生對(duì)于物理知識(shí)的科學(xué)表達(dá)能力,體現(xiàn)了一種科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S模式.因此,在例題的呈現(xiàn)方面,兩版教材各有優(yōu)勢(shì).只是在最后驗(yàn)證答案環(huán)節(jié),《美國(guó)教材》略勝一籌.

4.2 中美教材習(xí)題的對(duì)比分析

《中美教材》在習(xí)題的呈現(xiàn)方面,差異更加明顯.《中國(guó)教材》的習(xí)題是在每一節(jié)之后.《美國(guó)教材》不僅在每一節(jié)之后會(huì)有一定量的習(xí)題,在每一知識(shí)點(diǎn)、每一章后也有相應(yīng)的習(xí)題.不僅如此,《美國(guó)教材》習(xí)題的設(shè)置呈現(xiàn)明顯的難度梯度,題目類(lèi)型也趨于多樣化，如表6所示.

表6 《中國(guó)教材》和《美國(guó)教材》的習(xí)題對(duì)比分析

由表6可知,在習(xí)題的安排上,《中國(guó)教材》的習(xí)題欄目比《美國(guó)教材》的習(xí)題欄目少,習(xí)題形式也比較單一,習(xí)題難度沒(méi)有明顯的梯度.《中國(guó)教材》的習(xí)題僅被安排在每一節(jié)后,大部分是以計(jì)算題、問(wèn)答題的形式呈現(xiàn),并輔以少量的選擇題.習(xí)題的內(nèi)容則是以對(duì)具體的物理問(wèn)題的簡(jiǎn)單描述并以圖像的形式呈現(xiàn)出來(lái),盡可能再現(xiàn)物理過(guò)程,但與生活實(shí)際聯(lián)系較少.關(guān)于批判性思維的題目?jī)?nèi)容題目數(shù)量少而范圍窄,一般是以知識(shí)點(diǎn)的形式出現(xiàn),且都隱含在習(xí)題中.例如，“讓一個(gè)蹄形磁鐵靠近白熾燈,觀察燈絲,可以看到什么現(xiàn)象?這是什么原因造成的?”這些問(wèn)題只需要學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)就能回答.相反,《美國(guó)教材》的習(xí)題欄目較多,題型豐富,內(nèi)容與生活聯(lián)系較為密切.無(wú)論是節(jié)習(xí)題還是章習(xí)題,《美國(guó)教材》大都以生活中某個(gè)現(xiàn)象和事物為切入點(diǎn),深入分析其中的物理過(guò)程和原理.另外,《美國(guó)教材》還有兩個(gè)顯著的特點(diǎn):首先,習(xí)題難度有一定的梯度,充分滿足到不同層次的學(xué)生的需要,例如在習(xí)題的設(shè)置中會(huì)有概念性習(xí)題、挑戰(zhàn)性問(wèn)題、拓展題等;其次,章節(jié)習(xí)題既有系統(tǒng)性,又注意細(xì)節(jié)的培養(yǎng).例如每章的復(fù)習(xí)指南都由關(guān)鍵性術(shù)語(yǔ)、繪制概念圖、理解概念、應(yīng)用概念、問(wèn)題解決、復(fù)習(xí)提高、理性思維、科技寫(xiě)作等組成.形成系統(tǒng)的復(fù)習(xí)過(guò)程,符合知識(shí)建立的一般規(guī)律.在標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試中,除了選擇題、拓展題外還有考試小貼士欄目.這些欄目旨在提醒學(xué)生在做題、考試時(shí)需要注意的事項(xiàng).這些人性化的設(shè)計(jì)使教材更具親和力.最后,《美國(guó)教材》中關(guān)于批判性思考題的部分都有明確的說(shuō)明.例如“理性思維”欄目、“科技寫(xiě)作”欄目等.綜上所述,在習(xí)題的編寫(xiě)方面,《美國(guó)教材》的編寫(xiě)模式更能適應(yīng)學(xué)生的需求.

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)中美教材的對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)兩版教材在章節(jié)、內(nèi)容、欄目、例題、習(xí)題的安排方面差異明顯.綜合來(lái)說(shuō),美版教材在內(nèi)容呈現(xiàn)方面較好地做到了關(guān)注學(xué)生,從學(xué)生出發(fā).整套教材是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí),進(jìn)入物理殿堂的階梯.[8]《中國(guó)教材》在內(nèi)容的安排方面較為科學(xué)合理,但是對(duì)學(xué)生的關(guān)注度方面卻不如《美國(guó)教材》設(shè)置合理.因此在以后的教材編寫(xiě)方面可以適當(dāng)借鑒《美國(guó)教材》的編寫(xiě)模式,例如在內(nèi)容的選擇上少一些舊知識(shí)陳述,多一點(diǎn)體現(xiàn)時(shí)代感的內(nèi)容;習(xí)題分為幾個(gè)難度梯度,以適應(yīng)不同層次學(xué)生;每一章后,適當(dāng)添加引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)復(fù)習(xí)的環(huán)節(jié);內(nèi)容的選擇、習(xí)題的編寫(xiě)以生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象為切入點(diǎn)等.相信通過(guò)適當(dāng)?shù)母倪M(jìn),《中國(guó)教材》將能更好地為師生服務(wù).

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本文獲廣西省教育廳項(xiàng)目(201012MS078),廣西省自然科學(xué)基金(2014GXNSFAA118008)資助.

2016-10-10)