中方物理教材與AP課程物理教材緒論的對比

張延偉

一、人教版的緒論編寫

人教版教材緒論可以認為由兩部分組成：趙凱華老師的文章《走進物理課堂之前》和《物理學與人類文明》。《走進物理課堂之前》這一文章通過幾個熱愛自然、勇于探索的學生（黑娃、白胖、紅孩等）在老師的指導下探究蘋果下落的規律的故事，鼓勵學生們要對大自然充滿好奇、要勇于創造條件進行探索、要善于將發現的規律數學化、要相信自然規律本身的優美簡潔，并且通過老師之口說出了物理探索的過程：觀察、實驗、建立理想模型、新的實驗、對物理模型的肯定或修正。老師還講了達·芬奇的名畫《蒙娜麗莎》，點出了科學和藝術的相通性……

《物理學與人類文明》首先講述了什么是物理、物理的研究方法，然后通過電視機、放射線治療癌癥、半導體芯片、激光束、超導磁懸浮、量子圍欄、DNA的雙螺旋結構等科技成果講述了物理學對其他科學技術的帶動、引領作用；然后通過蒸汽機車、高壓輸電、電子管、集成電路、光導纖維、互聯網講述了物理學對社會進步巨大的推動作用；接著通過宇宙觀念的變遷、蝴蝶效應的發現、核電站的利與弊，講述了物理學對人們思維觀念所帶來的巨大沖擊、科學技術這把雙刃劍所帶來的利與弊；最后，物理學的未來這一節，描述了物理學史上劃時代的發現以及在其中做出重大貢獻的年輕的物理學家，向中學生提出倡議，鼓勵他們學習科學、革新科學、利用科學為人類造福。

二、美國選修物理教材（A Custom Publication）的緒論編寫

美國選修物理教材（A Custom Publication）的緒論分簡介（Intra-duction）、測量（Measurement）和評估（Estimating）三大部分，共8小節。第1小節：科學的本質中講了科學發現的三個手段：觀察（Observation）、物理理論（Theories）、實驗（Testing）。第2小節：物理學和其他科學技術的關系中，講了物理學與化學、物理學與建筑學、物理學與動物學等諸多學科的關系，甚至指出：物理學與其他領域的關系是“無限延伸的”。第3 小節：物理模型、物理理論、物理定律中，提出了理想模型的精髓；物理理論的定義；物理定律的定義。第4小節：測量和誤差、有效數字中，指出精確測量是物理學中重要的一部分；如何減小誤差；有效數字的讀取。第5小節：單位、標準和國際單位制中，介紹了長度、時間、質量等物理標準定義的變遷，介紹了國際單位制。第6小節：單位的轉換中，介紹了英寸與厘米、英尺與米等單位的換算關系。第7小節：快速估算中，講了如何對物理數據進行數量級的估算，這實際上是微分的方法。這個方法很具有挑戰性，很重要，是培養高級思維能力、大局觀解決問題能力的方法。第8小節……

三、兩版教材緒論的異同和啟發

總的來看，人教版緒論面對的是高中生，通過趙凱華老師的文章《走進物理課堂之前》將物理學的研究方法講授給學生；通過《物理學與人類文明》將物理學的特點及對其他科學、技術甚至對人類思維的巨大沖擊講授給學生，鼓勵學生學習科學，勇攀高峰！美國選修物理教材（A Custom Publication）的緒論，其立足點就是面對美國大學理科專業（非物理專業）的大學生，用了19 頁的篇幅把物理學的基本而又重要的問題悉數囊括，比較專業和系統。

就筆者的教學和感受所言，人教版趙凱華老師的文章《走進物理課堂之前》經常被高中老師所忽略，而是直接講《物理學與人類文明》，內容看似活潑和現代化，但里面少了物理學的重要研究方法（觀察、探索、實驗、建立理想物理模型、修正模型），也缺乏了物理學最基本的問題（測量、誤差、單位制、估算）。建議人教版教材能否在保持原有優點的基礎上，學習和借鑒美國選修物理教材（A Custom Publication）的緒論，將物理學最基本的問題（測量、誤差、單位制、估算）前移，放到緒論中，加大緒論比重，使學生對物理學的體系可以有系統性、整體性的認識，從而對如何學習物理成竹在胸、信心十足。

參考文獻：

[1]王 進.中美高中物理教材緒論的對比與啟示[J].物理教師，2017（8）.

[2]羅 敏.中美兩套高中物理教材的比較、反思與啟示[D].天津：天津師范大學，2013.