中美高中物理教材結構對比研究

張蕾 代同貞 丁永文

摘 要：教材的結構及呈現形式影響著學生的學習方式和學習過程，對學生能力的培養也有一定的作用。從體例結構、正文表述和欄目設置三方面對中美兩套教材進行了對比分析，在此過程中吸取了美國教材的精華之處，并結合實際情況對我國教材提出了合理的建議。

關鍵詞：高中物理教材；教材結構；中美比較

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）3-0064-5

教材的編寫體現著國家的教育目的和教育理念，由于各國教育目的不同，也存在文化差異，所以其編寫的教材都不盡相同。本文通過對中美兩國高中物理教材對比研究，希望借鑒美國教材的優點，使我國的教材更加完善。

本文選取的中國教材為“人教版”的《物理》（必修部分）[1]，美國教材為麥格勞希爾公司出版的《物理：原理與問題》（Physics： Principles and Problems）[2]，是美國利用率最高的高中物理教材，具有代表性，我們將從教材的整體結構方面進行對比研究。

1 教材的體例結構

教材的體例結構即編寫格式結構，從整體上直觀地展現教材結構的各個組成部分。

1.1 美國教材的體例結構（圖1）

1.2 中國教材的體例結構（圖2）

1.3 對比分析

由圖1、圖2可以看出：

（1）兩國教材的主體結構形式相似，以章為主體展開敘述，章的下一級主體為節，節由標題、正文及圖表、欄目、節后練習題幾個部分構成。

（2）中國教材第一級分類類別比美國教材多，教材的前言包括“走進物理課堂之前”和“物理學與人類文明”，讓學生對物理學有初步的了解，激起學生的學習興趣；教材末尾設置課題研究和課外讀物，培養學生的探究意識和探究能力，指導學生拓展知識面，拓寬眼界。

（3）美國教材章的分層比中國教材多。每一章在前后均設置實驗：“起步實驗”為小型實驗，引起學生興趣；“物理實驗”為完整的大型實驗，讓學生體會物理實驗的樂趣，并培養學生的探究能力及動手能力。在章末設置復習和測試相關內容，包括復習指南、測評和標準化測試，幫助學生復習知識和自測。中國教材章末沒有相關內容。

（4）美國教材在節中設置學習目標和關鍵術語（圖3），用來指出本節學習目標及關鍵內容，對學生學習起到指引作用。除了節內的“學習目標”之外，在每一章的開頭也會對整章內容進行簡單介紹（圖4），以此告訴讀者本章你將學到什么，它有什么重要性。中國教材中沒有相應內容。

2 正文表述

（1） 美國教材文字敘述的篇幅大，描述物理過程的文字較多。能夠將得出某一結論的思考過程細致地敘述給讀者，帶領閱讀者邊思考邊理解，使得一些結論蘊含在過程敘述中，內容詳實。

中國教材文字敘述篇幅相對小，其中大量的文字用來引入情景，將讀者帶入物理情境。對于物理結論獲得過程的描述少，結論多為直接給出，讀者不能深入理解。

（2） 美國教材的文字敘述注重讀者自身體驗，第二人稱代詞“你”出現頻繁，隨處可見“當你……”“你已經……”“你可以……”等短語，這樣的詞語能使讀者在閱讀過程中產生很強的主體意識，讀書的過程更像與人對話的過程，更易融入內容中。

中國教材中人稱代詞出現頻率極少，只有在章或節的開頭會出現第一人稱代詞“我們”，其余敘述均以第三人稱敘述，講述性強，讀者參與性相對較弱。

（3）美國教材在圖示上統一、明確。圖示的線條有規定的顏色慣例，比如：用綠色代表位移矢量，紅色代表速度矢量，紫色代表加速度矢量。運動圖像的線條上也沿用這樣的慣例，如：速度-時間圖像的線條是紅色的，位移-時間圖像的線條是綠色的。這樣，從圖像的線條顏色就能區分各物理量，便于理解，不易混淆。

中國教材沒有類似的顏色慣例，圖示、圖像中的線條顏色都相同，尤其在標示多個物理量的圖示中，顏色使用沒有規律，不便區分各物理量，容易混淆。

3 欄目設置

除了正文的文字敘述，還有相應的欄目來配合，兩國教材都設置了多個不同功能的欄目來配合主要內容的闡述。

3.1 欄目外觀

兩國教材均采用方框的形式，并用不同顏色的邊框或背景裝飾欄目。

美國教材中，欄目方框的背景多為黃色，邊框一般采用較深的顏色，如：紅棕色、深紫色，使其更加醒目（圖5）。尤其是每一章末尾的“生活中的物理”欄目，運用大幅的圖片做背景，整篇的彩頁很有吸引力。

中國教材中，欄目方框的背景顏色為漸變色，并以淺色系為主，如：淺綠色、淺橙色、淡黃色等，幾乎沒有邊框（圖6），和正文區分度不太高，欄目的吸引力不如美國教材。

3.2 欄目類型

將欄目按類型歸類，并進行數量統計，結果如表1所示。

可以看出，兩國教材欄目均有5種類型，但不完全相同，美國教材沒有思考討論類的欄目，而中國教材中沒有數學與物理類的欄目。

3.3 具體欄目分析

（1）實驗類

從表1上看，美國教材中實驗欄目只有1種，項目數量為7個，每章的數量為1個。“迷你實驗”是節內欄目中的小型實驗，屬于課外實驗，器材也多為日常生活用品。該類實驗位于節內，在開頭提出問題并羅列所用器材，引起學生興趣；標出安全警示符號，提醒學生注意實驗安全；實驗步驟敘述明確，逐步引導學生完成實驗；提出實驗中需要進行思考的問題，引導學生對實驗現象進行思考。由此看出，這類實驗雖小但是結構十分完整，能很好地培養學生的實驗能力。

中國教材實驗類的欄目有3種，項目總數為28個，多于美國教材。其中，數量最多的是“做一做”，該類型實驗屬于課外實驗，用具不局限于物理實驗室，涉及到計算機和生活中的用品。“演示”和“實驗”需要課上完成，“演示”多為教師操作，內容為現象明顯且過程不復雜的實驗，學生通過觀察實驗現象對知識進行理解。“實驗”為學生在課上完成的較小型實驗，通過實驗驗證一些規律，同時培養學生的動手能力。這兩種實驗用具多為實驗室器材，如：打點計時器、牛頓管等。教材中對實驗過程的描述為成段的文字，沒有明確的分步，需要學生從中提取實驗步驟的信息，容易忽略一些步驟，不利于學生實驗技能的培養。

（2）解題與練習類

美國教材在解題方面進行了多層次的欄目安排，首先是“解題策略”，總結同一類型問題的分析方法，使學習者明確思路和步驟。“例題”對重要問題進行解答示范，解題均按分析概括問題、求解未知量和驗證答案的步驟進行，簡單明了。緊隨示范解題之后是“練一練”，對例題進行專門練習，每個“練一練”包含5道左右的題目，這種“練一練”欄目數量很多，在選取的7章內容中共有33個。此外，針對可進行拓展練習的題目，安排“挑戰性問題”欄目，提供有一定難度的練習題。最后，在“本節復習題”中綜合練習整節的知識內容。由此看出，美國教材中的練習題目很多，并且以多層次呈現。

中國教材的“例題”穿插在正文內容中，沒有按其他欄目的方框形式呈現。內容為典型知識點的計算題舉例講解，按照分析、解答的步驟進行，沒有驗證答案的步驟。教材中沒有專門針對例題進行的專門的練習題欄目，練習均在“問題與練習”中。對整節知識內容的練習，包含簡述題、計算題等類型，題目共5道左右，數量很少。在學校，練習題部分被課外練習冊所代替。

（3）生活中的物理

物理學在生活中的應用廣泛，兩國教材都設置了欄目，介紹相關的生活現象、科學技術以及科學發展。

美國教材按內容對欄目進行分類，每章之后均有1個，并采用大幅彩頁，來介紹具體的物理原理與問題，如：跑鞋的學問（Running Smarter）、磅秤（Bathroom Scale）等。

中國教材中該類欄目設置在節之后，共有13個。“STS”欄目，介紹物理學與社會的聯系，如：速度與現代社會、從伽利略的一生看科學與社會等；“科學漫步”介紹相關課外知識，如：氣墊導軌、流體的阻力等；“科學足跡”展現一些相關的物理學史，對物理的發展過程進行介紹，如：人類對行星運動規律的認識、牛頓的科學生涯。

（4）思考討論類

中國教材設置思考討論類欄目，包括“思考與討論”和“說一說”，提出適當的問題，動員學生進行思考、討論，并發表自己的看法，旨在鍛煉學生的思考能力，讓學生在互相的討論中加強對知識的理解，提高學生的思維能力。

（5）物理與數學的應用

美國教材設置了該部分欄目，強調物理與數學的聯系，使學生認識到數學這種研究工具在物理學習中的重要性，有助于學生在物理中建立數學思維。除此之外，教材中與其他學科相聯系的地方也會用彩色文字標注出來，例如：物理學與生物學的聯系，物理學與化學的聯系，等等。讓學生認識到各個學科都不是孤立的，增強了學生對科學的整體性認識。

4 啟示

通過對比研究，中國教材較美國教材在外觀吸引力和知識目標等方面有所欠缺，可進行適當調整：

（1）增強教材的可讀性和趣味性

教材編寫時應關注學生的閱讀興趣，在外觀上適當增加醒目的顏色，使得欄目引人注目，圖示更清晰，達到愉悅學生心情的同時引起學習興趣[3]。

正文的敘述要從學生角度進行出發，多用第二人稱，讓學生在閱讀過程中體會到與書本對話的樂趣，融入書本中。改變“聽書本講”知識的狀況，要與書本“一起學”知識。

（2）加強知識獲得的過程感

應加強教材的內容過程感，適當增加對思考過程的文字描述，充實教材內容，讓學生體會思考的過程，在獲得知識的同時學會分析問題的方法。也要加強實驗的過程感，注重學生實驗的體驗，如：逐條列出實驗步驟，不必十分詳盡，主要目的是讓學生明白實驗的步驟性，具體操作由學生自己把握，使學生更好地體會實驗過程[4]。

（3）為學生學習提供方便

為學生明確學習目標，在每節開頭，將學生需要達到的基本目標羅列出來，使學生明確必須掌握的知識范圍，有目的地進行學習來完成這些目標。除明確學習目標外，教材應加強章節后的知識總結，這是“人教版”物理教材欠缺的地方，應加以改進，如：在章末安排本章內容的知識結構圖，或讓學生以填空形式自行完成結構圖，幫助學生復習知識。

教師在教學過程中更應著重強調目標的重要性并時刻注意知識的總結，引導學生將所學知識系統化、結構化，幫助學生建立知識體系。

參考文獻：

[1]普通中學課程標準實驗教科書·物理[M].北京：人民教育出版社，2013.

[2]Paul W.Zitzewitz.Ph.D.Physics：Principles and Problems[M].The McGraw-Hill Companies. Inc.，2005.

[3]沈國強.中美兩套高中物理教材欄目設置的比較研究[J].物理教師，2010，31（6）：48.

[4]王廣新.高中物理教材結構的比較研究[D].北京：首都師范大學碩士學位論文，2008.

（欄目編輯 鄧 磊）