中美初中物理教材編寫(xiě)邏輯的比較
——以“浮力”內(nèi)容為例

董博清 彭前程

(1. 人民教育出版社課程教材研究所,北京 100081; 2. 河北師范大學(xué)教育學(xué)院,河北 石家莊 050024)

從本質(zhì)上來(lái)講,教育原本就有培養(yǎng)學(xué)生思維能力的重要任務(wù)．[1]教育的發(fā)展、課程的發(fā)展都與教材的選擇和編寫(xiě)攜手并進(jìn)．[2]教材作為課程的核心組成部分,是師生開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的主要依據(jù),它在學(xué)生思維的培養(yǎng)和發(fā)展中發(fā)揮重要作用．不同的教材編寫(xiě)蘊(yùn)含著不同的內(nèi)容設(shè)計(jì)和組織線索,從而體現(xiàn)不同的認(rèn)知邏輯和思維脈絡(luò)．本研究就以初中物理教材的“浮力”內(nèi)容為例,選擇中國(guó)和美國(guó)有代表性的初中物理教材,分析各國(guó)教材的編寫(xiě)邏輯,旨在探索不同國(guó)家教材在編寫(xiě)知識(shí)從產(chǎn)生、發(fā)展到形成過(guò)程中所體現(xiàn)的邏輯線索,為教材更好地促進(jìn)學(xué)生思維的培養(yǎng)和發(fā)展提供參考．

1 研究設(shè)計(jì)

1.1 教材選擇

中國(guó)教材:選擇人民教育出版社于2012年出版的《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·物理》．這套教材是全國(guó)中小學(xué)教材審定委員會(huì)審查通過(guò)的、使用范圍最廣的初中物理教材．

美國(guó)教材:選擇浙江教育出版社于2013年出版的美國(guó)初中綜合科學(xué)教材《科學(xué)探索者》(Science Explore)．這套教材是美國(guó)中學(xué)普遍選用的綜合理科教材,是依據(jù)《美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》編寫(xiě)的一套研究性學(xué)習(xí)教材．

1.2 研究?jī)?nèi)容

本研究選取兩個(gè)國(guó)家初中物理教材中浮力內(nèi)容進(jìn)行分析．這部分內(nèi)容主要包含對(duì)浮力的認(rèn)識(shí)及其應(yīng)用．各個(gè)國(guó)家有關(guān)浮力內(nèi)容的領(lǐng)域劃分不完全一致,編排順序也不完全相同．通過(guò)比較發(fā)現(xiàn),中國(guó)和美國(guó)教材都包含浮力概念、浮力大小、物體沉浮等內(nèi)容．因此,我們按照中國(guó)物理課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)浮力領(lǐng)域的知識(shí)劃分,按照浮力、阿基米德原理、物體的沉浮條件及其應(yīng)用等內(nèi)容,將美國(guó)教材內(nèi)容歸并后,主要從有關(guān)浮力概念和規(guī)律得出過(guò)程中所蘊(yùn)含的思維邏輯來(lái)分析各國(guó)教材的編寫(xiě)邏輯．

1.3 研究思路

物理學(xué)研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、物質(zhì)產(chǎn)生的最普遍的現(xiàn)象以及物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的最一般規(guī)律,常常需要通過(guò)多種思維活動(dòng)認(rèn)識(shí)事物的共同屬性和本質(zhì)特征,需要通過(guò)數(shù)理推導(dǎo)、邏輯推理來(lái)描述、論證各物理量之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)規(guī)律、確立理論,也需要對(duì)問(wèn)題進(jìn)行反思和質(zhì)疑,提出新穎的想法并付諸實(shí)踐,創(chuàng)新理論．總之,物理學(xué)理論體系的建立滲透著諸多思維活動(dòng),體現(xiàn)了多種思維邏輯．

因此,本研究采用文本分析把握各個(gè)國(guó)家教材中浮力的相關(guān)內(nèi)容,重點(diǎn)分析各個(gè)國(guó)家教材編寫(xiě)浮力知識(shí)形成過(guò)程中所體現(xiàn)的邏輯關(guān)系．首先,整體分析各個(gè)國(guó)家教材中浮力內(nèi)容的邏輯關(guān)系和編寫(xiě)思路．然后,具體分析浮力每部分內(nèi)容的具體編寫(xiě)邏輯,結(jié)合學(xué)生的思維發(fā)展特點(diǎn),著重考慮教材編寫(xiě)邏輯的合理性．最后,比較、借鑒,提出我國(guó)教材更好地促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展的編寫(xiě)建議．

2 研究過(guò)程

根據(jù)研究設(shè)計(jì),我們分別分析了兩個(gè)國(guó)家教材中知識(shí)形成過(guò)程所體現(xiàn)的邏輯線索,綜合分析并比較各個(gè)國(guó)家教材浮力內(nèi)容的編寫(xiě)邏輯．考慮到教材知識(shí)形成的復(fù)雜性、分析教材編寫(xiě)邏輯的主觀性,我們采用四人組合研究小組,由兩名教師和兩名研究生組成．一位教師與研究生分別獨(dú)立完成教材編寫(xiě)邏輯的分析,再進(jìn)行討論和修改,最終形成各個(gè)教材的編寫(xiě)邏輯分析文本．另外一位教師資歷深厚,具有非常豐富的教材編寫(xiě)經(jīng)驗(yàn),作為教材編寫(xiě)邏輯分析的評(píng)價(jià)者,從科學(xué)性、系統(tǒng)性、完整性等方面對(duì)教材編寫(xiě)邏輯的分析和比較提出問(wèn)題和建議,以豐富和完善研究的過(guò)程和結(jié)果．

3 研究結(jié)果

3.1 中國(guó)教材編寫(xiě)邏輯的分析

3.1.1 教材整體編寫(xiě)邏輯

教材關(guān)于浮力內(nèi)容的學(xué)習(xí)是圍繞認(rèn)識(shí)浮力、探究浮力的規(guī)律和浮力規(guī)律的應(yīng)用來(lái)展開(kāi)的,見(jiàn)圖1．首先,教材通過(guò)讓學(xué)生回顧生活中與浮力有關(guān)的現(xiàn)象及做實(shí)驗(yàn)活動(dòng),使學(xué)生從感性上認(rèn)識(shí)浮力;然后,教材通過(guò)和前面學(xué)過(guò)的液體內(nèi)部壓強(qiáng)相聯(lián)系,引導(dǎo)學(xué)生分析浮力產(chǎn)生的原因,從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)浮力現(xiàn)象,使得學(xué)生對(duì)浮力的認(rèn)識(shí)從感性上升到理性;緊接著,教材通過(guò)設(shè)置實(shí)驗(yàn)活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生探究浮力大小跟哪些因素有關(guān),使學(xué)生對(duì)決定浮力大小的因素形成定性認(rèn)識(shí);隨之,教材又引導(dǎo)學(xué)生探究浮力的大小跟排開(kāi)液體所受重力的關(guān)系,使學(xué)生對(duì)浮力大小形成定量認(rèn)識(shí);最后,教材引導(dǎo)學(xué)生分析物體的沉浮條件,并運(yùn)用物體的沉浮條件解釋生產(chǎn)和生活中的相關(guān)現(xiàn)象．

圖1 中國(guó)教材“浮力”內(nèi)容的整體編寫(xiě)邏輯

3.1.2 教材具體編寫(xiě)邏輯

(1) 浮力.

浮力部分內(nèi)容包括:浮力概念、浮力產(chǎn)生原因、決定浮力大小的因素．首先,教材通過(guò)物體浮在水面的現(xiàn)象分析,概括得出物體除了受到重力的作用,還受到一個(gè)向上的浮力．通常學(xué)生對(duì)漂浮在水面的物體受到浮力是理解并認(rèn)可的,但是對(duì)沉入水中的物體是否受到浮力并不確定,為了將學(xué)生的思維引向深入,教材進(jìn)一步提出問(wèn)題:浸沒(méi)(物體完全處在液面下方)在水中的物體也受到浮力嗎?隨后,教材設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)對(duì)比物體在空氣和浸沒(méi)在水中對(duì)測(cè)力計(jì)的拉力,讓學(xué)生體驗(yàn)浮力現(xiàn)象的存在,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)浮力現(xiàn)象的感性認(rèn)識(shí),同時(shí)為學(xué)生提供一種測(cè)量浮力大小的方法,為后續(xù)浮力大小的測(cè)量提供方法的準(zhǔn)備．總體來(lái)看,教材讓學(xué)生通過(guò)對(duì)各種浮力現(xiàn)象的分析,概括得出:浸在液體中的物體也受到浮力的作用．

為了從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)浮力產(chǎn)生的根源,教材引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步提出問(wèn)題:為什么浸在液體中的物體會(huì)受到浮力?在前邊液體壓強(qiáng)的學(xué)習(xí)中,學(xué)生已經(jīng)知道液體內(nèi)部深度越大、壓強(qiáng)越大．教材在學(xué)生已有壓強(qiáng)知識(shí)基礎(chǔ)上,分析浸沒(méi)在液體中長(zhǎng)方體相對(duì)側(cè)面和上下表面的受力情況,得出浮力產(chǎn)生的原因．這就使得學(xué)生對(duì)浮力的認(rèn)識(shí)得到進(jìn)一步提升,體現(xiàn)了理性思維的培養(yǎng)．

在學(xué)生對(duì)浮力概念和產(chǎn)生原因有了較為充分的認(rèn)識(shí)之后,教材引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)思考浮力的大小跟哪些因素有關(guān)的問(wèn)題．教材這部分內(nèi)容的編寫(xiě)充分考慮了對(duì)學(xué)生的思維培養(yǎng)．首先,通過(guò)和學(xué)生一起分析,使學(xué)生明確:浮力的大小受到多個(gè)因素(變量)的影響,在研究某一個(gè)變量與浮力的關(guān)系時(shí),需要保持其他量不變,也就是控制變量的研究方法．其次,在研究深度對(duì)浮力影響時(shí),有時(shí)深度變化,體積也同時(shí)變化,二者或許有關(guān)聯(lián),而當(dāng)物體浸沒(méi)在液體中時(shí),深度變化,體積不再變化,但此時(shí)浮力也不再變化,看來(lái)深度并不是影響浮力的本質(zhì)因素．緊接著,教材又研究了浸入液體里物體的體積以及液體密度對(duì)浮力的影響．

教材之所以這樣設(shè)計(jì)這個(gè)探究實(shí)驗(yàn),是為了后面阿基米德定律的得出打好基礎(chǔ)．因?yàn)樵诎⒒椎露蓪W(xué)習(xí)中,學(xué)生一旦想到浸入液體里物體的體積等于物體排開(kāi)液體的體積,就會(huì)想到物體排開(kāi)液體的體積越大、液體密度越大,物體受到的浮力就越大,液體的體積大、密度大,說(shuō)明排開(kāi)液體的質(zhì)量大,也就是說(shuō)排開(kāi)液體的質(zhì)量大,看來(lái)浮力的大小應(yīng)該與物體排開(kāi)液體的質(zhì)量有關(guān)．教材就是這樣充分考慮學(xué)生的認(rèn)知,一環(huán)扣一環(huán)地為學(xué)生展開(kāi)浮力的學(xué)習(xí)．

(2) 阿基米德原理.

阿基米德原理是初中物理的一個(gè)重要規(guī)律,為了幫助學(xué)生學(xué)習(xí)阿基米德原理,教材充分考慮了學(xué)生的認(rèn)知．首先,教材通過(guò)講述阿基米德的故事,得到啟示:物體浸在液體中的體積與物體排開(kāi)液體的體積相同,并引導(dǎo)學(xué)生將浸在液體中物體的體積用物體排開(kāi)液體的體積代替,并推理得出結(jié)論:物體排開(kāi)液體的體積越大、液體密度越大,所受浮力就越大．為了幫助學(xué)生理解這個(gè)結(jié)論,教材設(shè)計(jì)定性實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生感受隨著物體排開(kāi)液體體積的逐漸增大,物體所受浮力越大．在實(shí)驗(yàn)操作基礎(chǔ)上,教材引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行推理:浸在液體中物體的體積等于物體排開(kāi)液體的體積,排開(kāi)液體的體積與液體的密度乘積等于排開(kāi)液體的質(zhì)量,而液體的重力跟液體的質(zhì)量成正比,所以,浮力的大小跟排開(kāi)液體重力的大小有關(guān)．

緊接著,教材引導(dǎo)學(xué)生探究浮力大小跟排開(kāi)液體所受重力的定量關(guān)系．首先,教材通過(guò)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),讓學(xué)生通過(guò)前邊學(xué)習(xí)的測(cè)量方法測(cè)量物體的浮力,然后思考并測(cè)量物體排開(kāi)液體的重力,進(jìn)而讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)的思路和需要記錄的量,為學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備．教材設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案和思路,符合大多數(shù)學(xué)生的認(rèn)識(shí)過(guò)程．然后,教材引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn),分析數(shù)據(jù)、歸納概括出阿基米德原理．為了讓學(xué)生對(duì)阿基米德原理有更全面而深入的認(rèn)識(shí),教材還指出,此原理不僅適用于液體,也適用于氣體．

(3) 物體的沉浮條件及其應(yīng)用.

在浮力學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上,教材進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考物體上浮和下沉的原因．教材通過(guò)浸沒(méi)在液體中物體所受浮力與重力的關(guān)系比較,總結(jié)物體沉浮的3種情況．接著,教材引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行推理:浮力與重力的大小不同是導(dǎo)致物體的沉浮狀態(tài)發(fā)生改變的條件;浸沒(méi)的物體排開(kāi)液體體積跟物體體積相等,可以用物體密度跟液體密度大小來(lái)描述物體沉浮條件．

然后,教材引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用物體的沉浮條件,解釋生活和生產(chǎn)中的現(xiàn)象．比如,教材讓學(xué)生進(jìn)行橡皮泥造船比賽,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行類比和想象,將橡皮泥造船的方法和思路遷移至輪船,解釋論證輪船的沉浮原因．教材中橡皮泥造船的實(shí)驗(yàn)操作,不但為學(xué)生理解輪船工作原理做了鋪墊,而且讓學(xué)生在不同情境中進(jìn)行遷移,探索問(wèn)題解決的新途徑,鍛煉學(xué)生的問(wèn)題解決能力及創(chuàng)新思維．

3.2 美國(guó)教材編寫(xiě)邏輯的分析

3.2.1 教材整體編寫(xiě)邏輯

教材關(guān)于浮力內(nèi)容的學(xué)習(xí)是圍繞“怎樣預(yù)測(cè)一個(gè)物體在水中是漂浮還是下沉”的問(wèn)題解決展開(kāi)的,見(jiàn)圖2．首先,教材通過(guò)活動(dòng)操作、現(xiàn)象分析和生活感受,讓學(xué)生從感性上認(rèn)識(shí)物體的沉浮現(xiàn)象、感知浮力的存在;然后,教材結(jié)合流體壓強(qiáng)的內(nèi)容,分析浮力產(chǎn)生的原因,讓學(xué)生形成對(duì)浮力現(xiàn)象的理性認(rèn)識(shí);接著,教材通過(guò)重力與浮力的大小關(guān)系,說(shuō)明物體在液體中出現(xiàn)的沉浮狀態(tài);隨之,教材運(yùn)用阿基米德原理解釋船舶浮在水面上的原因,加深學(xué)生對(duì)物體重力與浮力之間關(guān)系的認(rèn)識(shí);然后,教材引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)改變物體的密度來(lái)改變物體的沉浮狀態(tài),并運(yùn)用其解釋潛水艇的工作原理;最后,教材通過(guò)技能實(shí)驗(yàn)室,讓學(xué)生探索物體受到的浮力與物體排開(kāi)水的重力之間的關(guān)系．

圖2 美國(guó)教材“漂浮與下沉”內(nèi)容的整體編寫(xiě)邏輯

3.2.2 教材具體編寫(xiě)邏輯

(1) 浮力與重力.

浮力與重力部分內(nèi)容包括:浮力概念、浮力產(chǎn)生原因、物體沉浮狀態(tài)．首先,教材通過(guò)探索活動(dòng)和浮力現(xiàn)象的分析,提出物體受到一個(gè)向上的力,稱為浮力;隨之,教材結(jié)合流體壓強(qiáng)解釋浮力產(chǎn)生的原因,通過(guò)比較物體上下表面所受壓力大小,指出總的效果就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)作用于物體向上的力,叫做浮力．然后,教材提醒學(xué)生,浸沒(méi)水中物體所受重力是一個(gè)向下的力,容易讓學(xué)生想到,一個(gè)向上的浮力和一個(gè)向下的重力,如果兩個(gè)力的大小關(guān)系不同,物體是否會(huì)有不同的狀態(tài)．教材引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析,重力和浮力大小的不同引起物體的下沉、漂浮和懸浮3種狀態(tài)．總體來(lái)看,教材浮力概念和浮力產(chǎn)生原因的分析是為了后面對(duì)物體沉浮狀態(tài)的認(rèn)識(shí)做好鋪墊．教材內(nèi)容緊緊圍繞“認(rèn)識(shí)物體的沉浮現(xiàn)象”展開(kāi)．

(2) 阿基米德定律.

從浮力與重力的關(guān)系認(rèn)識(shí)物體的沉浮現(xiàn)象之后,教材引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)阿基米德定律．理解定律的一個(gè)難點(diǎn)是物體排開(kāi)液體的體積與物體體積的關(guān)系．排開(kāi)液體體積與物體體積的關(guān)系分兩種情況:物體浸沒(méi)液體、物體部分浸入液體．教材首先讓學(xué)生明確所有的物體都占有空間;浸沒(méi)液體中的物體排開(kāi)或占據(jù)液體的體積與其自身體積相同;部分浸入液體的物體所排開(kāi)液體體積等于其浸入液體中的那部分體積．如果學(xué)生知道了物體排開(kāi)液體的體積與其浸入液體的體積相等,或許就容易聯(lián)想或推理得出物體所受浮力與排開(kāi)液體重力之間的關(guān)系,但對(duì)學(xué)生來(lái)講,還是有一定的難度．美國(guó)教材或許考慮到這一點(diǎn),并沒(méi)有分析或推理各量之間的關(guān)系,而是直接給出阿基米德定律的內(nèi)容,然后通過(guò)實(shí)例讓學(xué)生理解定律．

接下來(lái),教材引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用阿基米德定律解釋為什么船舶漂浮在水面上．由于浮力等于被排開(kāi)液體的重力,物體排開(kāi)液體越多,所受浮力就越大．在同等質(zhì)量情況下,體積大的物體比體積小的物體排開(kāi)的液體多,所受浮力就大．因此,船舶形狀決定了它所排開(kāi)液體體積要比同等質(zhì)量實(shí)心鋼板大得多,只要船舶所受浮力大于自身重力,就能上浮．同時(shí),教材通過(guò)阿基米德定律的應(yīng)用,讓學(xué)生知道了通過(guò)改變物體體積可以改變浮力與重力的關(guān)系,從而改變物體的沉浮狀態(tài)．

(3) 改變物體的密度.

在學(xué)生知道改變物體體積可以決定物體的沉浮后,教材進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生思考導(dǎo)致一些物體漂浮而另一些物體下沉的原因．教材引導(dǎo)學(xué)生將物體的質(zhì)量和體積聯(lián)系起來(lái),通過(guò)物質(zhì)密度屬性的不同來(lái)判斷或改變物體的沉浮狀態(tài),并通過(guò)物體密度的改變來(lái)解釋潛水艇的工作原理．

通過(guò)比較物體實(shí)際密度判斷物體的沉浮狀態(tài),蘊(yùn)含著邏輯推理關(guān)系:物體的密度與所在液體的密度相比,如果物體的密度大,那么對(duì)于相同體積的物體和排開(kāi)相同體積的液體來(lái)講,相同體積的物體的重力大于所排開(kāi)液體的重力,也就是重力大于浮力,物體下沉．同理,物體密度小于液體密度,物體漂浮在液面;物體密度等于液體密度,物體會(huì)既不上浮也不下沉．

通過(guò)改變物體實(shí)際密度來(lái)改變物體沉浮狀態(tài),體現(xiàn)著邏輯推理關(guān)系:將水冷凍成冰,水在結(jié)冰時(shí)發(fā)生膨脹,冰塊占據(jù)空間比水大,冰的密度比水小．部分體積的冰排開(kāi)水的重力與全體冰的重力相等,也就是部分體積的冰浸沒(méi)在水中可以保持冰塊的漂浮狀態(tài)．由于冰的密度比水稍微小一點(diǎn),那么大部分的冰塊都在水面以下,漂浮的冰塊只有很小一部分,也就是常看到的冰山一角．

4 研究啟示

通過(guò)以上分析可知,中美教材浮力編寫(xiě)邏輯各不相同,但各具特點(diǎn)．綜合分析和比較兩國(guó)教材,我們得出教材編寫(xiě)的幾點(diǎn)啟示．

4.1 多樣化選擇教材內(nèi)容,豐富學(xué)生的思維材料

物理概念是對(duì)物理事物的抽象,是觀察、實(shí)驗(yàn)和物理思維的產(chǎn)物．[3]物理概念的形成過(guò)程是以感覺(jué)、知覺(jué)和表象為基礎(chǔ),通過(guò)多種思維活動(dòng),從具體到抽象、從現(xiàn)象到本質(zhì)的認(rèn)識(shí)過(guò)程．[4]那么,多樣化的感知活動(dòng)和感性材料是形成物理概念的基礎(chǔ),也是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的前提．因此,教材內(nèi)容選擇需要多樣化,為學(xué)生概念建立和思維發(fā)展做好基礎(chǔ)．

在浮力概念建立過(guò)程中,美國(guó)教材通過(guò)探索活動(dòng)、船舶沉浮現(xiàn)象的描述、水中撿東西變輕的感覺(jué)等,解釋現(xiàn)象、分析得出浮力概念．中國(guó)教材通過(guò)學(xué)生常見(jiàn)物體浮在水面、浸沒(méi)水中的現(xiàn)象、演示實(shí)驗(yàn)測(cè)量物體浸沒(méi)水中的浮力等,分析概括得出浮力概念．值得提出的是,中國(guó)教材引導(dǎo)學(xué)生分析物體浮在水面和浸沒(méi)水中的不同浮力現(xiàn)象,幫助學(xué)生克服理解上的困難,因?yàn)橛行W(xué)生會(huì)認(rèn)為物體浮在水面受浮力,浸沒(méi)水中不會(huì)受浮力．

兩個(gè)國(guó)家教材內(nèi)容選擇各有特點(diǎn)．比如,為了增強(qiáng)學(xué)生對(duì)浮力的感性認(rèn)識(shí),中國(guó)教材設(shè)置演示實(shí)驗(yàn),美國(guó)教材設(shè)置探索活動(dòng)．為了加深對(duì)浮力的認(rèn)識(shí),中國(guó)教材分析不同浮力現(xiàn)象,讓學(xué)生從多側(cè)面認(rèn)識(shí)浮力現(xiàn)象的本質(zhì)．總之,增強(qiáng)教材內(nèi)容選擇的多樣性,需要充分考慮學(xué)生的認(rèn)知,為學(xué)生提供有關(guān)事物本質(zhì)屬性的多側(cè)面、多類型、多感官的內(nèi)容,從而豐富學(xué)生的思維材料,幫助學(xué)生建立概念,讓學(xué)生在概念學(xué)習(xí)過(guò)程中鍛煉思維．

4.2 突顯教材中物理量關(guān)系的形成過(guò)程,培養(yǎng)學(xué)生的推理能力

我們知道,物理規(guī)律反映了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)中各個(gè)因素之間的本質(zhì)聯(lián)系,揭示了一定條件下相關(guān)物理量之間的必然聯(lián)系．物理規(guī)律是觀察實(shí)驗(yàn)、物理思維和數(shù)理推理相結(jié)合的產(chǎn)物．[5]物理規(guī)律就是用語(yǔ)言邏輯和數(shù)理邏輯表達(dá)各個(gè)物理量之間的關(guān)系．因此,教材編寫(xiě)需要為學(xué)生展現(xiàn)物理量及其邏輯關(guān)系的產(chǎn)生過(guò)程,方能讓學(xué)生在規(guī)律獲得過(guò)程中發(fā)展推理能力．

在阿基米德規(guī)律建立過(guò)程中,中國(guó)教材的編寫(xiě)體現(xiàn)了思維的遞進(jìn)．首先,教材引導(dǎo)學(xué)生探究決定浮力大小的因素,讓學(xué)生對(duì)浮力大小形成定性認(rèn)識(shí),為阿基米德關(guān)于浮力大小的定量學(xué)習(xí)做好基礎(chǔ);然后,教材介紹了阿基米德的故事,讓學(xué)生從理論上推理浮力大小與物體重力的關(guān)系;最后,教材引導(dǎo)學(xué)生探究浮力大小與重力的定量關(guān)系．美國(guó)教材則是直接給學(xué)生呈現(xiàn)了阿基米德定律的結(jié)論內(nèi)容,通過(guò)實(shí)例分析加深學(xué)生對(duì)規(guī)律的認(rèn)識(shí),并用規(guī)律解釋船舶沉浮．

兩個(gè)國(guó)家教材編寫(xiě)呈現(xiàn)了不同的規(guī)律形成過(guò)程,體現(xiàn)了不同的思維邏輯．中國(guó)教材讓學(xué)生從觀察的數(shù)據(jù)結(jié)果,歸納概括、推理總結(jié)阿基米德規(guī)律,注重學(xué)生多種思維過(guò)程和方法的體驗(yàn)．美國(guó)教材側(cè)重學(xué)生運(yùn)用規(guī)律解釋問(wèn)題和現(xiàn)象,注重學(xué)生的解釋和論證能力．總之,物理規(guī)律的形成過(guò)程滲透著諸多思維活動(dòng)和方法,物理教材的編寫(xiě)需要讓學(xué)生體驗(yàn)各物理量間關(guān)系的產(chǎn)生過(guò)程,鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力．