中美高中物理教材物理學(xué)史的呈現(xiàn)比較研究

王祥委 段娟娟 彭朝陽

(云南師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院,云南 昆明 650500)

·國外教育·

中美高中物理教材物理學(xué)史的呈現(xiàn)比較研究

王祥委 段娟娟 彭朝陽*

(云南師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院,云南 昆明 650500)

本文選取目前我國使用較為廣泛的5套新課標(biāo)高中物理教材和美國高中物理教材“物理:原理與問題”,分別從物理學(xué)史的呈現(xiàn)方式和內(nèi)容選擇兩方面對中美高中物理教材中物理學(xué)史的呈現(xiàn)進行比較研究,得出中美高中物理教材中物理學(xué)史呈現(xiàn)的異同點,并結(jié)合美國高中物理教材物理學(xué)史呈現(xiàn)的可借鑒之處,對我國下一輪教材修訂、編寫提出了合理建議．

物理學(xué)史;中美比較;高中物理教材

1 引言

教材是教學(xué)的主要文本,教材的編寫體現(xiàn)著國家的教育目標(biāo),由于各個國家的教育理念不同,文化存在差異,所以各個國家編寫的教材不盡相同,對各個國家教材的對比研究也就成了教育界的熱點問題．隨著新課改的有序推進,我國物理教育工作者對中美高中物理教材的對比研究已經(jīng)取得一些可喜的成績．張蕾等對中美高中物理教材的結(jié)構(gòu)進行對比研究[1];曾銀標(biāo)等對“粵教版”高中物理教材與美國高中理科教材“物理:原理與問題”中例、習(xí)題進行比較研究[2];陸永華對中美高中物理教材“電磁感應(yīng)”一章進行了比較研究[3];劉健智等以“加速度”的編寫為例,對中美高中物理教材內(nèi)容呈現(xiàn)方式進行了比較研究[4];仲扣莊、郭玉英教授從科學(xué)素養(yǎng)主題的視角,對中美高中物理教科書中量子理論部分進行定量分析和比較[5];祁映宏對中美高中物理教材中學(xué)生實驗進行比較研究[6];尹華對中美高中物理教科書“機械能”部分課程難度進行比較研究[7];王較過教授以“電學(xué)”內(nèi)容為例,對中美高中物理教科書內(nèi)容呈現(xiàn)方式進行比較研究[8];嚴(yán)慧潔,陳曉霞對中美高中物理教材演示實驗進行分類及比較研究[9];樊麗麗等對高中物理教材中批判性思維內(nèi)容進行比較研究[10];謝婭等以力學(xué)內(nèi)容為例,對中美高中物理教材心理社會能力培養(yǎng)進行比較研究[11];常曉慧等對中美高中物理教材中“物理工具”的內(nèi)容進行比較研究[12]．通過對國內(nèi)已有研究成果進行比較分析,可以發(fā)現(xiàn)國內(nèi)的研究大多是基于高中物理課程中的某一章節(jié)進行對比研究,而對中美高中物理教科書中的物理學(xué)史呈現(xiàn)比較研究是極少的,幾乎處于空白．物理學(xué)史是研究物理學(xué)知識、理論和方法的產(chǎn)生與發(fā)展規(guī)律的歷史科學(xué)[13]．它集中體現(xiàn)了人類探索和逐步認(rèn)識物理世界的現(xiàn)象、特性、規(guī)律和本質(zhì)的歷程．在物理教學(xué)中滲透物理學(xué)史,有利于學(xué)生形成科學(xué)思維,建立起正確的情感態(tài)度價值觀．為盡快將學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)落到實處,教育部已啟動各科教材的新一輪編寫．因此,對中美高中物理教材物理學(xué)史的呈現(xiàn)進行比較研究是具有重要意義的．本文選取目前我國使用較為廣泛的5套新課標(biāo)高中物理教材和美國高中物理教材“物理:原理與問題”,分別從物理學(xué)史的呈現(xiàn)方式和內(nèi)容選擇兩方面對中美高中物理教材中物理學(xué)史的呈現(xiàn)進行比較研究,得出中美高中物理教材中物理學(xué)史呈現(xiàn)的異同點,并結(jié)合美國高中物理教材物理學(xué)史呈現(xiàn)的可借鑒之處,對我國下一輪教材修訂、編寫提出了合理建議．

2 研究說明

本研究選取我國人教版、教科版、魯科版、滬科版、粵教版5種版本的教材(必修1、2和選修3-1、3-2、3-3、3-4、3-5)和美國高中物理教材“物理:原理與問題”(美國高中主流理科教材,全美使用率近50%[14],簡稱“美國版”,分為上、中、下3冊)中的物理學(xué)史為研究對象,采用文獻法、文本分析法、比較法等研究方法從呈現(xiàn)方式和內(nèi)容選擇兩方面對中美高中物理教材中物理學(xué)史的呈現(xiàn)進行比較研究．基于研究的實際以及對研究成果表達的需要,現(xiàn)對本研究作以下說明.

(1) 在統(tǒng)計時以“處”作為統(tǒng)計單位,只要教材中出現(xiàn)了物理學(xué)史的內(nèi)容,無論長短,有完整意義的均記為一處.

(2) 將物理學(xué)史的呈現(xiàn)形式分為文字描述(純文字)和圖文并茂(文字加配圖)兩種.

(3) 根據(jù)教材的構(gòu)成要素,將物理學(xué)史的呈現(xiàn)位置分為:章節(jié)引言、正文部分、旁注、專欄和習(xí)題,其中專欄指的是:人教版教材中的“科學(xué)足跡”、“科學(xué)漫步”、“STS”;教科版教材中的“發(fā)展空間”;魯科版教材中的“信息窗”、“拓展一步”;滬科版教材中的“信息瀏覽”、“STS”;粵教版教材中的“資料活頁”;美國版教材中的“未來技術(shù)”、“物理學(xué)前沿”.

(5) 根據(jù)物理學(xué)史所屬地域不同,將其分為:國內(nèi)和國外．其中我國5套教材中的“國內(nèi)”是指中國,而對于美國版教材“國內(nèi)”是指美國．若同一處內(nèi)容涉及兩個地域則按兩處處理.

(6) 根據(jù)物理學(xué)史中所涉及年代,將其分為古代、近代和當(dāng)代,劃分時采用世界史的劃分標(biāo)準(zhǔn):1640年以前記為古代;1640—1917年記為現(xiàn)代;1917至今記為當(dāng)代．若一處內(nèi)容涉及兩個或三個年代,則相應(yīng)記為兩處或三處．

3 中美高中物理教材物理學(xué)史的呈現(xiàn)比較

本研究對中美高中物理教材物理學(xué)史的編排總量進行統(tǒng)計,結(jié)果如表1所示．

表1 物理學(xué)史在各版本教材中的編排總量統(tǒng)計表

從表1可以看出,我國各版本高中物理教材物理學(xué)史的編排總量均為百余處,其中人教版、教科版、魯教版、粵教版4種版本教材中物理學(xué)史編排總量差異不大．相比而言,滬科版教材中物理學(xué)史的編排總量多達220處．美國版高中物理教材物理學(xué)史的編排總量僅為60處,遠遠少于我國各個版本高中物理教材物理學(xué)史的編排總量．

3.1 中美高中物理教材物理學(xué)史的呈現(xiàn)方式比較

本研究從呈現(xiàn)形式、呈現(xiàn)位置以及篇幅大小3方面對中美高中物理教材物理學(xué)史的呈現(xiàn)方式進行統(tǒng)計,其結(jié)果如表2所示．

表2 物理學(xué)史在各版本教材中的呈現(xiàn)方式統(tǒng)計表

由表2可以看出,呈現(xiàn)形式方面:中美高中物理教材編排物理學(xué)史時均有文字描述、圖文并茂兩種形式,其中我國教科版、魯科版、粵教版3種版本的教材中采用圖文并茂形式引入物理學(xué)史的編排數(shù)量均比單純的用文字來描述的多,特別魯科版教材中物理學(xué)史編排將近80%都采用了圖文并茂的呈現(xiàn)形式,而人教版、滬科版和美國版則更青睞于采用文字描述．

呈現(xiàn)位置方面:中美高中物理教材編排物理學(xué)史時,其呈現(xiàn)位置均有章節(jié)引言、正文部分、旁注、專欄、習(xí)題5種呈現(xiàn)方式,但呈現(xiàn)在各個位置上的物理學(xué)史數(shù)量是不均勻的．正文部分和專欄是各個版本教材物理學(xué)史集中呈現(xiàn)的位置,表現(xiàn)最突出的是美國版高中物理教材中約76%的物理學(xué)史編排在正文部分,而各個版本高中物理教材物理學(xué)史呈現(xiàn)在旁注、習(xí)題上的較少,特別是魯科版和粵教版各自僅將1處物理學(xué)史呈現(xiàn)在旁注當(dāng)中．

篇幅詳略方面:中美高中物理教材物理學(xué)史的敘述均有詳有略．其中,大多數(shù)物理學(xué)史的敘述較為簡略,這一表征最為明顯的是物理學(xué)史呈現(xiàn)高達220處的滬科版教材,有165處均為簡單描述,其次是美國版高中物理教材約81%的物理學(xué)史呈現(xiàn)篇幅為簡略．

3.2 中美高中物理教材物理學(xué)史的內(nèi)容選擇比較

本研究從物理學(xué)史所屬地域、涉及年代兩方面對中美高中物理教材物理學(xué)史的內(nèi)容選擇進行統(tǒng)計,其結(jié)果如表3所示．

表3 各版本教材中物理學(xué)史內(nèi)容選擇上的統(tǒng)計表

從表3可以看到,在物理學(xué)史所屬地域方面,中美各版本教材所選取的物理學(xué)史均涉及國內(nèi)和國外．但各個版本教材物理學(xué)史涉及到國外的數(shù)量都遠遠多于國內(nèi),這一特征表現(xiàn)最為顯著的是滬科版教材,涉及國外的次數(shù)比國內(nèi)高出147處．

在物理學(xué)史涉及的年代方面,中美各版本高中物理教材中的物理學(xué)史的內(nèi)容都涉及到了古代、近代和當(dāng)代．但各個版本高中物理教材中的物理學(xué)史所涉及年代并不均衡,無論是哪個版本的教材,涉及到近代的物理學(xué)史都是最多的,其次是當(dāng)代,涉及最少的是古代．

4 修訂與編寫建議

物理學(xué)史的編排是教材編排的一個重要組成部分．對中美高中物理教材中物理學(xué)史的呈現(xiàn)進行比較研究,目的在于探尋出中美高中物理教材中物理學(xué)史呈現(xiàn)的差異點,并結(jié)合美國高中物理教材物理學(xué)史呈現(xiàn)的可借鑒之處,對我國下一輪教材修訂、編寫提出合理建議．基于本研究,筆者對教材修訂提出以下建議．

4.1 重視物理學(xué)史的呈現(xiàn)位置

筆者在研究中發(fā)現(xiàn)美國版高中物理教材中約76%的物理學(xué)史編排在正文部分,相比而言,雖然我國5種版本的教材的確都把一定數(shù)量的物理學(xué)史編排在正文部分,但是卻把更多的物理學(xué)史編排在章節(jié)引言、專欄、旁注和習(xí)題等非正文部分中．這樣的編排布局顯然對物理學(xué)史的重視程度不夠,因為正文部分是整堂課講解的重點所在,所以呈現(xiàn)在這一部分的物理學(xué)史不容易被忽視,而對于腳注、章節(jié)引言等非正文部分的物理學(xué)史則很可能被師生簡單帶過甚至忽略,嚴(yán)重影響了物理學(xué)史的教學(xué)效果．所以應(yīng)該合理分配物理學(xué)史的呈現(xiàn)位置,以期最大程度地發(fā)揮物理學(xué)史的教育功能．

4.2 加強物理學(xué)史編寫的客觀性

我國高中物理教材中呈現(xiàn)的物理學(xué)史編寫時,編者滲透進大量的主觀教育性,感情色彩濃烈,例如“當(dāng)鐳以昂貴的價格出現(xiàn)在市場上時,居里夫婦自己卻甘愿過著清貧的生活”、“玻爾謙虛好學(xué),他善于和各種不同學(xué)術(shù)觀點的學(xué)者交流”、“沒有學(xué)術(shù)的民主和思想的自由,科學(xué)就不能繁榮”．相比而言,美國版高中物理教材物理學(xué)史的陳述注重客觀性,語言偏于冷靜,感情色彩輕淡,對物理學(xué)史的評價較少．筆者建議在物理學(xué)史的編寫和修訂時應(yīng)加強物理學(xué)史編寫的客觀性,例如，對那些在物理學(xué)的發(fā)展過程中有過重大貢獻的物理學(xué)家的介紹時,只有通過對其成長經(jīng)歷、科學(xué)研究中受到過的挫折和失敗、取得的研究成果等進行詳細敘述,把科學(xué)家客觀真實的形象刻畫出來,學(xué)生才能很好地感受到物理學(xué)家并非神人,明白科學(xué)家的成功并非一蹴而就,研究成果也并非信手拈來,而是像常人一樣會經(jīng)歷種種困惑和磨難．這樣更容易幫助學(xué)生樹立榜樣,激發(fā)他們學(xué)習(xí)物理的熱情和信心．如果直接展示“終極”成果或只是簡簡單單地一筆帶過,很容易讓學(xué)生潛在地認(rèn)為科學(xué)總是一帆風(fēng)順地直線式發(fā)展．

4.3 適當(dāng)提高教材習(xí)題中物理學(xué)史內(nèi)容分布的比重

美國版高中物理教材每一章習(xí)題測評中均有“科技寫作”欄目,該欄目下的習(xí)題是基于所學(xué)知識編排的,但并不僅僅是教材展示內(nèi)容所能解決的,需要從網(wǎng)上獲取信息才能更好地解決．筆者發(fā)現(xiàn),美國版高中物理“科技寫作”欄目下的習(xí)題絕大部分都是關(guān)于物理學(xué)史的,例如，“研究和描述物理學(xué)史中的一個課題．解釋關(guān)于此課題的觀念是如何隨著時間而不斷演變的．”這個問題的解決就有利于學(xué)生了解物理學(xué)的發(fā)展歷程,了解各個科學(xué)家的貢獻,從科學(xué)思維角度讓學(xué)生對科學(xué)家有自己的評價,有利于達成對物理學(xué)史的“教、學(xué)、評”一致性,大大提高物理學(xué)史的教學(xué)效率．而我國高中物理教材在習(xí)題中引入物理學(xué)史僅僅只是作為問題的情景而已,仍然是注重學(xué)生對相關(guān)知識的定量計算．筆者建議在教材的編寫以及修訂中,應(yīng)適當(dāng)提高教材習(xí)題中物理學(xué)史內(nèi)容的分布比重,啟發(fā)學(xué)生思考和討論物理學(xué)史中的相關(guān)問題,充分發(fā)揮物理學(xué)史在物理教學(xué)中的重要作用．

總之,中美高中物理教材中物理學(xué)史的呈現(xiàn)體現(xiàn)出了一些共性,但更多的是差異．在高中物理教材修訂中,對物理學(xué)史的編排應(yīng)該吸收各個版本教材的特色,做到揚長避短,共性與個性統(tǒng)籌兼顧．

1 張蕾,代同貞,丁永文.中美高中物理教材結(jié)構(gòu)對比研究[J].物理教學(xué)探討,2016(3):64-67.

2 曾銀標(biāo),徐斌,陳浩.對中美兩套高中物理教材例、習(xí)題的比較分析[J].物理教學(xué)探討,2015(5):71-74.

3 陸永華.中美高中物理教材“電磁感應(yīng)”的比較研究[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2016(9):50-53.

4 劉健智,盧宇夢,顏熠喬.中美高中物理教材內(nèi)容呈現(xiàn)方式的比較——以“加速度”的編寫為例[J].物理教師,2014(5):59-62.

5 仲扣莊,郭玉英.高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)教科書內(nèi)容難度定量分析——以“量子理論”為例[J].課程·教材·教法,2010(4):67-71.

6 祁映宏.中美2套高中物理教材學(xué)生實驗的比較與研究[J].物理實驗, 2006(11):24-27.

7 尹華.中美高中物理教科書“機械能”部分課程難度的比較研究[J].物理教學(xué),2012(7):64-65.

8 王較過,陳鮮艷.中美高中物理教科書內(nèi)容呈現(xiàn)方式的比較——以“電學(xué)”內(nèi)容為例[J].物理教學(xué)探討,2013(2):1-5.

9 嚴(yán)慧潔,陳曉霞.中美高中物理教材演示實驗的分類及比較[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2015(Z1):15-17.

10 樊麗麗,喬翠蘭,喬文輝,等.中美高中物理教材中批判性思維內(nèi)容的比較研究[J].物理教師,2013(6):2-3.

11 謝婭,樊麗麗,喬翠蘭.中美高中物理教材中心理社會能力培養(yǎng)的比較研究——以力學(xué)內(nèi)容為例[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2014(4):7-10.

12 常曉慧,侯恕,陳榮環(huán).中美兩套高中物理教材中“物理工具”內(nèi)容的比較研究[J].物理教師,2016(11):73-75.

13 陳毓芳,皺延肅.物理學(xué)史簡明教程[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,2012.

14 張恩德.美國近二十年高中物理教材結(jié)構(gòu)的變化特點及啟示[J].課程·教材·教法,2010(4):101-106.

本文系2017年度云南省教育廳科學(xué)研究研究生項目(編號： 2017TYS046)的研究成果.

* 通訊作者： 男，云南師范大學(xué)教授，博士，研究方向物理課程教學(xué).

2017-04-12)