中美高中理科物理主流教材中閱讀材料的比較與啟示

金邦建

（溫州市第十五中學 浙江 溫州 325011）

在人教版最新版的高中理科物理教科書中，增加了不少閱讀材料；如何利用這些閱讀材料，教師的看法不大一致.筆者現(xiàn)對比分析我國高中理科物理的主流教材——人教版最新版的高中理科物理教科書（含必修1、必修2，選修3系列）（以下簡稱我國教材），與美國高中理科物理選用率接近50%的主流教材——《物理：原理和問題》2005年的最新版本（以下簡稱美國教材）.介紹美國高中理科物理教材的閱讀材料，比較兩種主流教材在閱讀材料上的差異，并得到幾點啟示，以供教師參考.

1 美國主流教材閱讀材料簡介

我國教材的閱讀材料分為3個欄目：科學漫步、科學足跡、STS.筆者研究的美國教材中的閱讀材料專指《生活中的物理學》這一塊，分為4個欄目：技術與社會、未來技術、工作原理和物理學前沿.詳細內(nèi)容如表1.

表1 美國物理教材中的閱讀材料

2 中美主流教材閱讀材料的比較

2.1 編排的比較

美國教材的閱讀材料可以在目錄里找到標題和頁碼，方便教師和學生查閱.我國教材的閱讀材料在目錄里沒有顯示，教師和學生查找麻煩.美國教材的閱讀材料都是1頁的；我國教材的閱讀材料長短不一，有短短幾行的，也有長達3頁的.

2.2 欄目的比較

美國教材設置了4個欄目，分別是：技術與社會；未來技術；工作原理；物理學前沿.我國教材設置了3個欄目，分別是：科學漫步；科學跡；STS.從欄目的形式上看，美國教材沒有科學足跡，原因是美國教材把物理學史的內(nèi)容寫進了章節(jié)正文中.但我國教材對物理學史的描述詳細具體.美國教材的技術與社會、未來技術和工作原理欄目相當于我國教材中的STS.物理學前沿相當于我國教材的科學漫步.

2.3 內(nèi)容的比較

（1）從內(nèi)容數(shù)量上看，美國教材的技術與社會有7項，未來技術有7項，工作原理有8項，物理學前沿有8項，共計30項，即每章1項.我國教材的科學漫步有39項，科學足跡有18項，STS有8項，共計65項.可見，我國教材閱讀材料的數(shù)量較多，這也是新課程理念在教材中的具體體現(xiàn).

（2）從具體內(nèi)容上看，美國教材的閱讀材料內(nèi)容顯得更為現(xiàn)代化、未來化.如涉及現(xiàn)代生活的SUV（運動跑車），信用卡閱讀器；涉及現(xiàn)代技術的全息照相、電子掃描隧道顯微鏡；涉及未來技術的如旋轉(zhuǎn)的空間站、太陽帆航天器等.還有物理學前沿欄目，都是前沿知識.相比之下，我國教材的閱讀材料涉及未來技術與物理學前沿的閱讀材料太少.

（3）從內(nèi)容的難度上看，由于美國教材涉及大量的現(xiàn)代技術、未來技術和物理學前沿，因而閱讀材料的深度較大.我國教材的閱讀材料大多是為教材服務的，還有不少屬于科普性質(zhì)的文章，難度總體小一些.

（4）從內(nèi)容的獨立性看，我國教材由于講究教學內(nèi)容的完整性，閱讀材料獨立性不強.美國教材中的閱讀材料是章節(jié)內(nèi)容延伸和拓展，是直接給學生進一步探索使用的，相對獨立.

（5）從思考題數(shù)量看，我國教材在必修1的第一章后面都給出了思考題，但之后章節(jié)的閱讀材料給出的思考題寥寥無幾，共計16項內(nèi)容留有思考題.美國教材每一篇閱讀材料都留有思考題，數(shù)量為1～3個不等.

現(xiàn)比較標題同為“黑洞”的閱讀材料.整體上，美國教材圖文并茂，給出了兩張有關黑洞的彩色圖片，浩瀚的星空，可以引起學生無限的遐想.我國教材只有文字，沒有圖片.美國教材在相關段落前有概括性語句：任何東西都無法逃逸，間接和直接證據(jù)，條理非常清楚，有利于閱讀.

從內(nèi)容上，兩套教材都給出了施瓦茲希爾半徑，有所不同的是美國教材在閱讀材料的“進一步探索”欄目中給出了一個物體離開視界的逃逸速度的公式，但需要學生獲取閱讀材料中施瓦茲希爾半徑這條信息，以用來證明一個物體離開視界的逃逸速度等于光速，注重學生對信息的獲取、分析、應用能力的培養(yǎng).但我國教材的閱讀材料沒有提出任何問題，不少學生看完后都抓不住主要信息，獲取、分析、應用信息能力的培養(yǎng)難以談起.

從教材的獨立性來看，美國教材的“黑洞”中提到黑洞有3個物理特性——質(zhì)量、角動量以及電荷，還提到黑洞中的超熱氣體會發(fā)射X射線.要知道，學生在學“黑洞”時，還沒有學角動量、電荷和X射線等概念.要是學生對此感到困惑的話，就需要自己查找資料，這可以鍛煉學生的自學能力.相比之下，我國教材的閱讀材料顯得中規(guī)中矩，沒有超過學生所學內(nèi)容.

3 比較分析后的幾點啟示

3.1 教師應重視閱讀材料

據(jù)筆者所知，實際教學中大多教師很少引導學生閱讀閱讀材料，主要原因是教師認為高考不考，講了也白講.實際上，這種想法是片面的和錯誤的.因為越來越多的高考題涉及的背景都與STS、現(xiàn)代物理和科學前沿相關.當學生在日常教學中經(jīng)常接觸到，那么學生不會覺得離自己太遙遠，在考場上也會相對適應些.可見，教材的這些閱讀材料，教師應加以重視.

3.2 設計有針對性的問題

物理的閱讀材料，不同于文學，不能只是為了閱讀而閱讀.為了提高學生閱讀的針對性，提高閱讀的效率，培養(yǎng)學生獲取、分析、處理信息的能力，教師應設計有針對性的問題.這一點，美國的教材做法可以借鑒.例如，在第6章“二維運動”的閱讀材料“旋轉(zhuǎn)的空間站”后的進一步探索，編者給出了3個問題：

（1）（研究）為了建造能模擬地球重力的旋轉(zhuǎn)空間站，工程師需要考慮哪些因素？

（2）（應用）如果你是一位在旋轉(zhuǎn)空間站上工作的宇航員，你感覺到地板對你有引力的作用.利用牛頓定律和向心力知識說明這究竟是怎么回事.

（3）（理性思維）對于居住者來說，旋轉(zhuǎn)空間站有什么優(yōu)點？又有什么缺點？

問題（1）和（3）具有很強的開放性，可以較好地培養(yǎng)學生思維的開放性和廣闊性.問題（2）屬于“原始問題”，而不是我們教材上經(jīng)過抽象、理想化后的練習題，這更考查和鍛煉學生的獲取、分析和處理信息的能力，抽象能力和建模能力.

現(xiàn)以我國教材的閱讀材料“黑洞”為例，筆者讓學生課后從以下3個問題中任選一個做答：

（1）查找有關黑洞的資料，寫篇科技論文；

（2）除了黑洞，還有白洞和蟲洞，查找資料并對它們進行比較；

（3）霍金是當代著名的理論物理學家，查找資料寫篇霍金的簡介.

從學生上交的作業(yè)來看，他們查找資料的熱情很高；第一次發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡上竟然還有那么多物理資料，同時也被神奇的黑洞所吸引.查找霍金資料的學生，很佩服霍金的毅力和執(zhí)著精神.

3.3 直接采用美國教材的閱讀材料

教師如果認為自己設計問題的能力有限或者沒有精力去設計問題，那么還可以直接采用美國教材的閱讀材料.由于美國教材的閱讀材料都是A4大小的1頁，膠印非常方便，也適合教學用，筆者在高三復習課中進行了大膽嘗試.在復習“萬有引力與航天”內(nèi)容時，讓學生閱讀“旋轉(zhuǎn)的空間站”并回答進一步探索中的3個問題，發(fā)現(xiàn)學生都被未來化的旋轉(zhuǎn)的空間站深深吸引，教學效果很不錯.

3.4 加強現(xiàn)代技術與未來技術的教學

《普通高中理科物理課程標準》指出，高中理科物理課程在內(nèi)容上應加強與學生生活、現(xiàn)代社會及科技發(fā)展的聯(lián)系，反映當代科學技術發(fā)展的重要成果和新的科學思想.而且現(xiàn)在高考命題的一大趨勢是加強物理與技術的聯(lián)系；例如2010年高考中，北京卷涉及霍爾效應和霍爾測速儀，天津卷涉及質(zhì)譜分析技術，浙江卷涉及太陽能光電池板.如果教師在日常教學中經(jīng)常讓學生閱讀相關材料，解決相關問題，那么學生的科學素質(zhì)提高了，考試中也可以取得理想的成績.

3.5 加強物理學前沿知識的教學

加強物理學前沿知識的教學，不僅可以提高學生的科學素養(yǎng)，還可以開闊學生的視野，讓學生的思維空間更為廣闊.具體途徑有：

（1）引導學生閱讀《現(xiàn)代物理知識》、《中學科技》的相關文章；

（2）在相關知識中拓展前沿知識.例如，在講授“宇宙航行”時介紹微重力科學；

（3）通過結合前沿知識的習題加以滲透.例如，在研究宇宙發(fā)展演變的理論中，有一種學說叫做“宇宙膨脹說”，認為：我們可以假設宇宙是一個正在膨脹的氣球，而星系是氣球表面上的點，我們就住在這些點上.我們還可以假設星系不會離開氣球的表面，只能沿著表面移動而不能進入氣球內(nèi)部或向外運動……如果宇宙不斷膨脹，也就是說，氣球的表面不斷地向外膨脹，則表面上的每個點彼此離得越來越遠，其中某一點上的某個人將會看到其他所有的點都在退行，而且離得越遠的點退行速度越快.這種學說認為萬有引力常量G在緩慢地減小.根據(jù)這一理論，在很久很久以前，太陽系中地球的公轉(zhuǎn)情況與現(xiàn)在相比，公轉(zhuǎn)半徑和公轉(zhuǎn)速率的大小關系如何？引導學生在閱讀這類結合前沿知識的習題的過程中獲取、吸收前沿知識，并用來分析、解決問題；長期堅持下來，不僅學生的解題能力得到了提高，而且學生的現(xiàn)代科學素養(yǎng)也得到了提升.