中美高中物理教科書內容呈現方式的比較

作者簡介：王較過，男，漢族，陜西臨潼人，陜西師范大學教授，主要從事“物理教育”、“物理學史”和“教育統計、測量與評價”的教學和研究。現任教育部陜西師范大學基礎教育課程研究中心副主任，《中學物理教學參考》主編，陜西省中學物理教學研究會副理事長。

摘要：教科書內容呈現方式對學生的學習起到重要的引導作用。本文構建了高中物理教科書內容呈現方式宏觀層面和微觀層面的比較模型，并以人教版選修3-1和美國高中物理教科書holt physics中的電學部分為例，從章節安排、文本編寫、欄目設計思路、插圖設計及習題設計等方面對比分析了中關物理教科書內容呈現方式的特點和差異。

關鍵詞：高中物理；電磁學；教材比較

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2013）2（S）-0001-5

教科書內容的呈現方式受文化背景的影響，因此中美文化背景的差異在物理教科書內容呈現方式上也有反映。比較中美高中物理教科書內容的呈現方式，不但可以了解中美教科書的特質而且能夠為高中物理教科書的編寫提供有益的參考。那么，如何評價高中物理教科書內容的呈現方式呢？中美物理教科書內容呈現方式到底有哪些不同呢？筆者以物理選修3-1（以下簡稱中國教科書）和近幾年在美國廣泛使用的holtphysies（以下簡稱美國教科書）中的電學部分為例作以探討，分析兩國物理教科書內容呈現方式的特點和優勢，為我國高中物理教科書編寫提供一些建議。

1 高中物理教科書內容呈現方式比較模型

教科書內容的呈現方式是指內容在教科書中應該以什么樣的方式表達，即以什么樣的形式呈現給學習者，以怎樣的姿態面對學習者。一般而言，從表層看，教科書內容的呈現方式包括版式設計、欄目設置、插圖設計等；從深層看，它包括由教科書的行文風格所反映出來的編者的文化底蘊，對教學內容的深層次理解及其教育教學觀等方面。二者間是互相影響、不可割裂的。可見。教科書的呈現方式既包括整體內容的組織形式又包括具體內容的展現方式，前者關注整體內容以怎樣的框架呈現，后者關注具體內容以怎樣的方式編排。

對教科書內容的呈現方式，學生往往傾向于從圖像系統和版面設計等感性方面進行評價，教師則傾向于從教科書內容體系組織、欄目設置、拓展遷移等理性方面給予評價。因此，在比較教科書內容的呈現方式時，應該考慮教科書的內容體系組織、版面設計、欄目設計及圖片。除此之外，建立比較模型還應該參照課程標準中對教科書的編寫建議。基于上述考慮，筆者認為，建立教科書內容呈現方式的比較模型，既要看宏觀層面也要看微觀層面，宏觀層面主要分析內容的章節安排、文本編寫、圖片和表格的呈現、欄目設置、習題特點等。微觀層面主要分析對學習者已有經驗的利用、探究活動的設計、留給學習者的思維和探索空間以及教學目標的落實等方面。基于上述認識并結合中美高中物理教科書的特點，筆者構建了高中物理教科書內容呈現方式宏觀層面比較模型和微觀層面比較模型（如表1和表2所示）。

2 中美高中物理教科書內容呈現方式比較

2.1 章節安排差異明顯

兩版教科書的共同點是均采用“章一節”的編排結構，其主題不但注重物理知識的內在聯系，而且注重物理知識與學生認知發展之間的關系。盡管如此，二者間仍有明顯的差異，從分章看，對同一主題，中國教科書分章較少，美國教科書分章較多。以“電學”相關主題為例，中國教科書分為兩章，美國教科書分為四章，如表3所示。

從分節看。同一內容中國教科書的分章較少，分節較多，每節內容的容量較小；美國教科書分章較多，分節較少，每節內容的容量較大。以“靜電場”為例，中國教科書用一章呈現，共九節內容。美國教科書分為兩章呈現，共六節內容，如表4所示。

分析可知，中美教科書的編排方式各有利弊。以“電學”主題編排為例，中國教科書把電場、電勢和電容的相關知識放入《靜電場》一章，有利于知識的整合。美國教科書將這些內容分章呈現，降低了教科書的難度，有利于學生學習。以“靜電場”內容編排為例，中國教科書各節知識跨度較小，知識點依次推進，美國教科書將同一層次的內容放人一節，整合性強。

2.2 文本編寫各有千秋

從整體上比較，兩版教科書的文本呈現注重激發學生的求知欲，滲透科學思想方法，內容表述富于邏輯性、科學性和藝術性。兩版教科書的呈現方式各有自己的特點并存在明顯差異。

2.2.1 導入方式的差異

中美教科書的導人方式各有特點。中國教科書往往通過引用名人名言、簡要介紹名人的生平和主要成就、插入與章節知識內容相關的彩圖和必要的文字說明，提綱攜領地引入該章內容。而美國教科書一般通過描述本章物理知識在生活中的應用實例，設置問題點明本章的學習目標，插入與內容相關的彩圖引入本章課題。例如：兩版教科書中《靜電場》一章的導入就采用不同的形式，如表5所示。

由表5可知，首先，美國教科書的章首導讀內容將電場力與工業中的汽車噴槍聯系起來，引導學生了解物理知識在實際問題中的應用。這種選擇和呈現教科書內容的方式，不僅有利于激發學生的學習興趣。也有助于強調物理學與生活、生產、社會的密切聯系。其次，明確指出學習電場力及其相互作用，要求學生弄明白電場力在靜電噴漆行業的作用。對于后者，通過設置“靜電噴槍是如何工作的？”及“為什么靜電噴槍比傳統的噴槍更有效？”強調通過學習，學生應該掌握靜電噴漆的原理及優點。中國教科書的章首導讀，首先引用牛頓的一段話，使學生體會科學探究充滿樂趣，物理學的研究永無止境。同時教材指出牛頓沒有發現電現象和磁現象，人類研究電現象和磁現象的歷史更加豐富多彩，通過簡短的文字敘述直接引出本章的主題。這樣安排不但使學生明確了本章要研究的主要問題，而且有助于學生體會物理學研究的長期性、豐富性和科學家的地位與作用，滲透正確的學習觀和科研觀教育。

2.2.2 語言風格的差異

在語言風格上，中國教科書頗具文學色彩，每章的章首導讀部分，通過引用著名物理學家的精辟論述，或引用自編的詩歌導入本章內容，引起學生對本章知識的關注。這樣既可使教學內容顯得生動活潑，又有利于拉近物理學知識和日常生活的距離，還給學生從人文的視角去看物理學問題提供素材，將物理學問題與社會文化聯系起來，培養學生的人文素養。例如《萬有引力與航天》一章的導入語中引用了法國數學家、天文學家拉普拉斯的論述：“（牛頓的）《原理》將成為一座永垂不朽的深邃智慧的紀念碑，它向我們揭示了最偉大的宇宙定律，是高于（當時）人類一切其他思想產物之上的杰作，這個簡單而普遍的規律的發現，以它囊括對象之巨大和多樣性，給予人類智慧以光榮。一拉普拉斯”

拉普拉斯的論述不僅對牛頓的貢獻做出了高度評價，而且文辭美妙。這樣既有利于激發學生對萬有引力定律的好奇心，又有助于學生將萬有引力定律與人類探索自然的過程聯系起來，培養學生的人文素養。

美國教科書中的語言非常注重人性化，關注學生的心理感受，體現學生與文本的對話功能。教科書中多以第二人稱“你”的口吻敘述內容，不僅有利于激發學生的想象思維，而且有助于增強學生身臨其境的體驗，使其感覺親近和被尊重，在調動學生的學習興趣的同時，引導學生回憶生活經驗。例如，美國教科書《位移與速度》一節的導人語如下：

“假如你想從尤金出發去俄勒岡州的首府塞勒姆旅行，有多種路線可供選擇，如果你選擇不同的交通方式和路線，到達目的地將花費的時間也不同，或許是幾小時，或許是幾天，無論你選擇坐飛機、開車或走路，你的起始位置到終點的直線距離是相同的，為了描述你從一個城市到另一個城市的運動結果，你必須指定開始位置到目的地的距離和你的旅行方向。”

上述導人將速度與位移的知識與學生熟知的旅行路線的選擇聯系起來，知識點的展開就像是和學生進行友好的對話，這樣既拉近了學生與教科書的距離，又使學生產生了親切感且樂于接受。

2.3 中美教科書欄目設計思路比較

中美教科書都設置了豐富多彩的欄目引導學生學習，每一類欄目的設置都有所側重。其中“實驗類”欄目重在強調提高學生的實驗能力和科學探究能力：“拓展類”欄目重在強調知識內容和科學思想方法的拓展；“科普類”欄目重在為學生了解現代科技、物理學發展史以及科學技術與社會關系搭建平臺；“討論類”欄目重在為學生自主學習、合作學習和深入思考提供較好的論題；“自我檢測類”欄目重在以習題的形式引導學生鞏固已學知識。中美教科書中的欄目比較如表6所示。

中國教科書中的各個欄目穿插在正文知識內容的中間，其設計思路主要表現在三個方面：第一，實驗類欄目、討論類欄目旨在引導學生積極主動地建構知識，學習技能和方法；第二，科普類和拓展類欄目旨在引導學生了解物理學與生活、生產和社會的聯系；第三，自我檢測類欄目旨在引導學生鞏固所學的知識。例如，中國教科書在《庫侖定律》一節中，首先通過演示實驗“探究影響電荷間相互作用力的因素”引導學生思考電荷之間的作用力與電荷量、距離之間的關系，為得出庫侖定律做好知識準備；其次，通過科學漫步欄目引導學生了解靜電力在靜電噴漆和靜電復印中的應用；最后，通過問題與練習欄目中的5道習題，引導學生鞏固庫侖定律，學會用庫侖定律處理實際問題。

美國教科書的欄目設計思路表現在三個方面：第一，實驗類欄目穿插在正文的中間，旨在引導學生親自動手設計實驗，體會科學探究的過程；第二，討論類欄目穿插在所講內容之中，旨在對正文中知識點的拓展和補充，引導學生了解物理知識與生活的聯系；第三，拓展類、科普類和自我檢測類欄目安排在節末或者章末，旨在擴大學生的知識面，引導學生自主學習。例如：美國教科書《電流》一節中，設置了“快速實驗室”欄目，引導學生應用日常生活中極易獲取到的器材設計趣味小實驗：設置了“概念挑戰”欄目講解電燈開關和粒子加速器的知識，引導學生了解電流的相關知識在生活、生產中的作用。這樣既有助于激發學生的學習興趣，又有助于學生體驗科學探究的過程。

2.4 中美教科書插圖設計比較

學生偏好圖片豐富的教科書內容呈現方式，教師也喜歡利用教科書上的圖片作為教學的重要資源。中美教科書中都設計了豐富多彩的圖片，按照其教學功能可分為四類，其中“物理圖片”（包括物理原理圖和模型示意圖）旨在幫助學生理解和掌握較難的物理概念或原理；“生產生活相關圖”旨在幫助學生理解物理知識與生產和生活的關系；“實驗圖”（包括實驗裝置、實驗現象和操作示意圖）旨在創設實驗情境，培養學生的觀察能力和實驗動手能力；“圖表”（包括知識表格和數據表格）旨在引導學生用整體的眼光統覽所學知識，加強知識間的對比、聯系與整合。

中美教科書的分布存在明顯差異。以“電學”內容為例，中美兩國教科書中的插圖按其分類統計（不包括例題以及習題中的插圖，且當每一組插圖中有幾個圖片時，在統計時都作為“1”進行統計）如表7所示。

由表7可知，中美教科書插圖分布表現出兩個特點：第一，兩國教科書設計的圖片種類基本相同，但在數量上中國教科書明顯多于美國教科書，主要是物理圖片和實驗圖較多；第二，美國教科書中的圖表數量較多且圖表涵蓋的內容比中國教科書更為豐富、廣泛。例如，中國教科書只在“簡單的邏輯電路”這一節設置了圖表，表中的內容只列舉了邏輯電路的各種情況及其真值表；美國教科書在“電荷”、“電場強度”、“電流”、“電阻”等內容中都設置了圖表，不但圖表內容豐富（涵蓋粒子的質量和帶電量，畫電場線遵循的法則，串聯電路和并聯電路的比較圖等），而且圖表內容注重對所學知識點進行總結歸納。這樣既有助于學生了解物理學中各個知識版塊之間的聯系，又有助于學生在總結、歸納和類比中學會學習。

對比發現，美國教科書中插圖說明更加具體確切，有助于學生理解物理知識產生的背景和過程。例如，中美教科書在《電場強度》一節所附的插圖分別如圖1和圖2所示。

由上述插圖可見，美國教科書的插圖文字說明更加詳細，既描述了物理過程，又闡明了產生的原因，而中國教科書的插圖只說明物理現象。

2.5 中美教科書習題的比較

中美教科書習題的設置差異明顯，中國教科書中的習題編排在每一節的節尾，章末沒有編排復習題；美國教科書中，不僅在每一節的節尾編排了一定數量的習題。而且在每一章的章末也編排了相應的復習題。如表8所示。

由表8可知，中國教科書中的習題設置類型比較單一，美國教科書中習題的設置類型多、數量大。美國教科書中章末復習題分為四個類型，節內的習題分為兩個類型。章末設置的復習思考題旨在幫助學生理清物理學知識結構，培養學生自主歸納總結的習慣：概念性問題通過創設情景提出問題，引導學生運用相應的物理概念和規律解決生產生活中的物理問題，在解釋的過程中進一步深化對物理概念和規律的理解；實際問題類似于我國教科書中的計算題，主要是以簡單公式的運用為主；綜合復習題是融合本章知識設計的習題，考查學生對所學知識的綜合運用能力。

中美教科書的習題差異主要表現在兩個方面：第一，中國教科書的習題種類比較單一。以計算題為主，其內容主要涉及物理概念和規律的應用；美國教科書的習題種類包括解釋物理現象、計算和科學探究等類型。其中，計算題主要是物理公式的簡單運用，引導學生復習所學知識。第二，中國教科書中的習題，解答題目要求的抽象思維能力較低，學生容易理解，找到解題的關鍵，代入公式計算；美國教科書的習題，解答題目對學生的思維能力和作圖能力要求較高，學生在解題時往往要通過畫圖以及較為復雜的分析才能解答。

教科書內容的呈現方式對學生的學習起著重要的引導作用，分析不同國家教科書內容呈現方式的特點具有重要的意義。筆者在研究已有文獻的基礎上，構建了高中物理教科書內容呈現方式宏觀層面和微觀層面的比較模型，并運用該模型對比分析了人教版選修3—1和美國高中物理教科書holt physics在章節安排、文本編寫、欄目設計思路、插圖設計及習題設計方面的特點。本研究不僅豐富了教科書評價的理論知識，而且有助于讀者了解中美教科書在呈現方式上的差異及各自的優勢。需要說明的是，筆者構建的高中物理教科書內容呈現方式比較模型還需要不斷的完善，本文僅以電學內容為例，比較了中美教科書呈現方式在宏觀層面的差異，至于中美教科書內容呈現方式微觀層面的差異還有待進一步的研究和探討。