美國典型高中物理教材的課程文化探析

張同洋

（新沂市第一中學，江蘇 新沂 221400）

隨著課程改革的不斷深入，課程文化日漸引起人們的關注.課程文化重在“以人為本”，通過知識、技能和智慧的有效傳輸，全面實現(xiàn)課程文化的育人價值；課堂教學是教師實施課程文化的主陣地，我國物理教師在教學實踐中，過于注重解題方法訓練，常忽視更高層面的科學方法培養(yǎng)，導致學生研究能力的嚴重匱乏，這凸顯當前物理教學目標取向的浮躁與功利，通過以《物理學：原理與問題》（Physics：Principles and Problems）為例，剖析美國高中物理教材的課程設置的成功之處，為新時期物理課程實施的目標取向與教師課堂教學設計提供有益的啟示.

1 美國物理教材的課程文化特色剖析

中美課程文化的差異在教科書上有明顯的反映，美國高中現(xiàn)在普遍使用且反響較好的高中物理教材為《物理學：原理與問題》.這本教材很好地展示了教材對教師課堂教學目標取向的指引作用.

1.1 弱化目標難度，面向全體學生需要

（1）內(nèi)容選取注重基礎性與發(fā)展性.

該教材有30章，覆蓋了力學、熱學、波動光學、電磁學、現(xiàn)代物理學幾大塊知識，各部分知識內(nèi)容比例如表1［1］.

表1

從表1可以看出，教材雖然仍以經(jīng)典物理學知識為主，但加大了現(xiàn)代物理學內(nèi)容的比例.如后4章介紹了量子理論、固體電子及核物理與粒子物理的有關內(nèi)容，其內(nèi)容介紹以實驗與理論相結(jié)合，并配有大量的現(xiàn)代科技信息.

教材不太注重學生對知識點的深度挖掘，但注重學生對物理學知識發(fā)展的體會與感受，讓學生通過教材能了解現(xiàn)代物理學的發(fā)展情況，了解現(xiàn)代物理學知識的一些基本模式和基本概念，以及物理學發(fā)展對推動社會進步的深遠意義.

教材按照“力-熱-聲-光-電-原子”的順序來設置教材結(jié)構(gòu)，符合學生由簡單到復雜的認知發(fā)展順序，如量子力學一章的編排完全是按照量子力學的發(fā)展史，從黑體輻射的發(fā)現(xiàn)、普朗克常量的提出、波粒二象性、原子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)、電子的發(fā)現(xiàn)、α粒子散射實驗、氫原子光譜、玻爾模型、到原子能級、電子云.一段段發(fā)現(xiàn)與發(fā)展的歷史娓娓道來，使學生有如經(jīng)歷物理學的探險過程，也體會到物理學發(fā)展的艱難與偉大.

（2）以多樣化的插圖展示文化意蘊，以學習目標指引探究.

美國教材都重視圖片中所蘊含的多元價值，以可視化的手段幫助學生理解物理過程的本質(zhì)，再現(xiàn)生活美，是一種寶貴的隱性課程資源.該教材附有700多幅圖片、照片、漫畫，直觀生動、豐富多彩，如煙塵探測、行星光圈、沙漠螞蟻、貝殼聽回音等.圖片印刷精美，讓學生感到物理就在我們身邊.在每章的開端都用一幅大圖來吸引學生注意，并提出3個問題：你將學到什么（You'll Learn）；它為何重要（Why It's Important）；想一想（Think about This），讓學生帶著問題，帶著思考導出本章知識.

（3）習題訓練體現(xiàn)功能性、層次性、啟發(fā)性與趣味性.

教材配有大量的不同功能的習題來供學生練習.每介紹完1個重要的知識點就會出現(xiàn)1個例題（Example Problems）并配詳解和方法指導，隨后附有3～5個練一練（Practice Problems），讓學生自己鞏固所學的知識點與解題方法；在節(jié)尾，另設6～10道復習題（Section Review），配合學生復習本節(jié)內(nèi)容；在每節(jié)難點處還會穿插1～2道挑戰(zhàn)性題目（Challenge Problem），讓有能力的學生延伸拓展.在每章結(jié)束，還設有3～5頁題量很大、不同類型的的選做測評題（Chapter Assessment）及一個標準化測試練習（Standarbized Test Practice），由此反映美國對學生基礎學習能力的重視.

習題的形式呈現(xiàn)多樣化，分類清晰，以培養(yǎng)學生多方面的能力.如概念理解、問題解決、復習提高、理性思維、科技寫作等.習題設置涉及到各行各業(yè)，將物理學與人文文化聯(lián)系在一起，使人情趣頓生.以平拋運動的習題為例，“你正在拜訪一個住在小鎮(zhèn)上的小學同學，當?shù)氐囊豁棅蕵坊顒邮莻鬟f冰激凌圣代.廚師Stan把做好的冰激凌圣代以2m／s的速度沿著柜臺勻速滑向服務員（為方便柜臺表面經(jīng)過拋光處理）.如果服務員在離柜臺7cm的地方接住圣代，那么圣代從柜臺邊緣到接住點下落了多少？”.這些題材以美國傳統(tǒng)娛樂或運動為背景，將物理學文化與人文文化聯(lián)系在一起，使人情趣頓生.讓學生有著良好的、愉悅的文化感受.

1.2 確立主體地位，促進學生多維度發(fā)展

（1）豐富的特色欄目.

教材每節(jié)開頭都專門設置“學習目標”和“關鍵術語”來引導學生學習.例如，“有多快（速度）”一節(jié)的學習目標是① 定義速度；② 區(qū)分速率和速度；③ 創(chuàng)建有關運動問題的圖形、物理及數(shù)學模型.關鍵術語是平均速度、平均速率、瞬時速度.

在每章結(jié)尾設置復習指南（Chapter Study Guide），以表格形式為學生總結(jié)出本章的關鍵術語、重要概念及公式；為學生列出學習要點，方便學生復習、自我檢測.還在每章結(jié)尾有一頁的篇幅圖文并茂地介紹本章知識在社會、技術中的應用的欄目：技術與社會（Technology and Society）、未來科技（Future Technology）、終極物理學（Extreme Physics）、它如何工作（How It Works）等.其中，“終極物理學”欄目是介紹近代物理學有趣、或?qū)W生覺得很酷的題材，例如物體近光速運動時，相對地球上的時鐘時間會變慢，由此引起孿生子佯謬；當電流通過磁場時，電子流發(fā)生偏轉(zhuǎn)，形成霍爾電壓，霍爾效應可以用于自行車測速，也可用于機軸中的火花塞點火等等.在介紹完具體內(nèi)容后均有1個“進一步探索”欄目，設置1～2個延伸性問題，留給學生思考和研究.開闊了學生的眼界和思路，同時激發(fā)了學生學習興趣.

（2）在學生的社會文化積淀中建構(gòu)知識與真實世界的聯(lián)系.

教材的設計貼近社會、通俗易懂，倡導以學生生活中的熟悉事物為例設計教學過程，給學生以親切感.如在描述電荷間相互作用時，采用常見的透明膠帶為實驗器材，將兩段10cm的膠帶一端分別貼在桌面上，若迅速撕下膠帶，在撕下的過程中，因摩擦起電會使兩段膠帶分別帶上同種電荷；而將兩段膠帶放在一起再撕開，就會使它們帶上異種電荷.將兩段膠帶靠近，即可以觀察到它們之間是相互吸引還是排斥.學生完全可以親手嘗試，得出結(jié)論.

由此可見，教材的設計有意識地引導學生通過與真實的生活世界相聯(lián)系，來構(gòu)建自己的知識體系.眾所周知，知識的呈現(xiàn)方式是課改的核心，“任何知識都存在于一定的文化因素之中，不僅是由其本身的陳述形式來給定的，更是由其所位于的整個意義系統(tǒng)來賦予的，離開了這種特定的境域或意義系統(tǒng)，既不存在任何知識，也不存在任何認識者和認識行為.”［2］根據(jù) M·David Merrill的觀點，學習的本質(zhì)唯有當知識被應用于現(xiàn)實生活世界時才會被體現(xiàn).這一點對學生的知識內(nèi)化過程尤為重要，只有通過真實的參與、體驗才能習得并獲得認同［3］.因此，物理教學需將知識還原到相應的實踐或生活情境中，讓學生的學習過程以行動為導向，在具體的實踐中理解并學會運用知識.

（3）設置大量的學生拓展探究和實驗活動.

重視實驗探究，希望通過實驗來培養(yǎng)學生的動手能力和自信，樹立求實的精神.其實驗安排如表2.［1］

表2

從表2可以看出美國實驗教學的特點.

（i）強調(diào)“體驗性學習”的教學理念.

美國中學物理課堂都設在實驗室中，實驗教學在美國具有突出的地位，能用實驗說明的就盡可能不用語言說明，強調(diào)“做中學”.同時鼓勵學生根據(jù)自己的興趣和知識基礎來設計實驗，采集數(shù)據(jù)，驗證假設與撰寫實驗報告.

（ii）以實驗探究為主，重視創(chuàng)設問題的情景.

每章開始都設計一個起步實驗，根據(jù)提示進行觀察，發(fā)現(xiàn)問題、理性思維，以提高學生學習的主動性；每章后面都設置一個學生實驗，均先創(chuàng)設一個問題.如光學基礎一章“光的偏振”實驗，問題：什么類型的光源和受照光源會產(chǎn)生偏振光？

（iii）提倡微型化、低成本的實驗.一張紙、一枚硬幣、一只光盤、一個可樂瓶，多從身邊取材，既簡單經(jīng)濟，又訓練學生的動手、創(chuàng)新能力，提高興趣增強信心和參與意識.

2 啟示

與美國物理課程相比，我國物理學科課程的明顯不足之處有：（1）學科課程之間的交叉或滲透的內(nèi)容不突出，影響了學生對科學本質(zhì)的理解，不利于學生進行創(chuàng)造性的學習；（2）課程過分注重單獨學科的邏輯性，忽視了科學、技術和社會的聯(lián)系；（3）我國物理學課程具有精英主義的性質(zhì)，不利于科學的普及.（4）課程編排以學生為中心的觀念轉(zhuǎn)變還不夠，教法指導單一.（5）實驗重視不夠，學生探究內(nèi)容不足.由此得到以下啟示.

（1）活用教材，進行生本設計.我國的教材理論性較強，如果教師以本講本，就會削弱學生的目標意識，反而強化挫敗感，學習能力及興趣逐漸喪失.因此，需要根據(jù)學生的實際，對教材進行增、刪、補、調(diào)、換，適時補充反映現(xiàn)代科學新觀念、新思想的物理內(nèi)容，使之符合學生的年齡特征，貼近學生的認知水平和認知規(guī)律，同時，充分考慮學生的個體差異，把教材的知識材料轉(zhuǎn)化為各種問題情境，將呆板的知識活化，開發(fā)出新的課程資源，為學生提供形式多樣的“過程與方法”.

（2）優(yōu)化教法，激活課堂.我國的教師教法設計相比美國較為單一，調(diào)查發(fā)現(xiàn)平均有65%的時間是教師講授，23%的時間是用來提問，11%的時間讓學生做題，真正用于學生的觀察、討論或課堂上小實驗等活動的時間還不足1%［4］.因此，教師要注重教法的靈活性、發(fā)展性、趣味性、多樣性，增加觀察、實踐、社會調(diào)查、相互交流等探究活動，注重讓學生經(jīng)歷從自然到物理、從生活到物理的認知過程［5］，真正做到：教師“以物論理”，學生“見物思理”.鼓勵學生大膽質(zhì)疑，敢于創(chuàng)新，引導學生主動探究，讓學生感到學習是很有意義的活動，從而喜歡課堂，體驗成功快樂.

（3）重視實驗探究，滲透科學方法教育.精心選擇探索性實驗，注意知識與生活的聯(lián)系，使知識恢復到鮮活的生命狀態(tài)，從而激活學生的內(nèi)在需求，提升主動探究欲望，讓學生從小養(yǎng)成科學家那樣的思維：自己設計和構(gòu)想實驗，在實驗中獲取信息、在信息中尋找和發(fā)現(xiàn)規(guī)律.通過互動合作，以動態(tài)生成的方式促進學生科學方法的養(yǎng)成.

綜上所述，課程文化視域下物理教師課堂教學目標的取向為：重視對學生科學研究方法的訓練；重視體現(xiàn)學生是課堂教學中的主體：重視學生中的交流、討論與合作；教學內(nèi)容重視以實驗為基礎，實驗器材非常簡單，很多來自生活；重視從有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的角度設計教材；重視學生科學素養(yǎng)和人文素養(yǎng)的綜合培養(yǎng).［6］

1 唐盛昌.高中國際課程的實踐與研究（物理學卷）.上海：上海教育出版社，2012.133

2 洪明.教師教育理論與實踐.福州：福建教育出版社，2007.89-90

3 鄭小梅.意義構(gòu)建：高師公共教育學課程的設計與實施策略.教師教育研究，2012（9）.

4 劉士才.淺談美國中小學物理課程和教學改革的啟示.科技創(chuàng)新導報，2010.25

5 司德平.例評美國高中物理教材的特點.物理教師，2007（6）：50～55

6 楊廣軍，俎源源.差異與均衡——美國典型高中物理教材設計特點分析.外國中小學教育，2006（4）.