中美高中物理教材對比

李林森 郝睿 彭宗欣

摘 要

物理教材是連接物理課程與物理教學的媒介，其編寫質量很大程度上影響著教師的教與學生的學.通過將美國高中物理教材《物理學：原理與問題》和我國人教版高中《物理》（必修1）中的“加速度”部分的內容呈現(xiàn)方式、習題和例題、欄目設置等方面進行分析，歸納總結兩版教材的特點，擬為教師在教學中內容的選取和編排提供借鑒，從而幫助學生更好地建構知識，掌握學習技巧。

關鍵詞

中美教材;高中物理;教材對比

中圖分類號： G633.7 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 14 . 47

0 引言

《物理學：原理與問題》目前是大部分美國高中的指定教材，而人教版高中物理教材是我國使用率最高的物理課本。“加速度”這部分內容發(fā)揮著承前啟后的作用，連接著“運動學”與“動力學”部分的物理知識。因此，各國物理教科書都非常注重對這一章節(jié)知識的編排，想通過對此章節(jié)的有合理呈現(xiàn)，加強學生對勻變速直線運動及其相關物理概念的學習。中美兩版教材都將“加速度”編排在“運動的描述”后面、“勻加速直線運動”之前。因此，學生在學習前的元認知基本相似，學習該節(jié)內容的目標和作用也基本相同。下面就美國的《原理和問題》和我國人教版《物理》（必修1）中關于“加速度”內容的相關內容進行對比研究。

1 教材對比研究

1.1 教材插圖內容對比

物理概念具有抽象性和描述性的特點，為了滿足建構主義學習理論的要求，教師在進行具體教學活動時，需創(chuàng)設合理的教學情境。所以，在物理概念的教學活動中，教師應當創(chuàng)造一個適應教學要求，有助于啟迪學生發(fā)現(xiàn)、提出、探索、解決問題的學習情境。美國的《原理與問題》和人教版物理《必修1》在教材“加速度”物理概念引入部分，都很看重對學生學習情境的創(chuàng)設，兩版教材都引用了相對應的運動類型的圖片，但兩版教材對插圖的引入存在著較大的差異，現(xiàn)將其進行對比（見下表1）。

由上面的圖表可以發(fā)現(xiàn)，中美兩版教材在“加速度”物理概念知識的引入部分都放置了相關的實物照片和模型圖片。實物照片的擺放能使學生直觀地體會到物體在速度上的變化過程，有助于學生將所學的物理知識與實際生活相聯(lián)系。《原理與問題》中的模擬圖片，學生可以通過觀察運動員跑步的狀態(tài)，并結合圖片下方運動員的物理質點模型，對學生在“加速度”這一概念上，進行物理知識的建構，為學生接下來的學習奠定一定的基礎。而人教版《必修1》中的模型圖片只呈現(xiàn)出卡通小汽車和卡通火車的加速運動，并未將運動狀態(tài)的細節(jié)描述出來，不利于學生直觀的感受物體的運動狀態(tài)，對教師的物理教學幫助較小。

從兩版教材的插圖比較可以發(fā)現(xiàn)，中美兩版教材都在一定程度上使用了實物圖片，幫助學生直觀感受并理解“加速度”的物理意義，但美國教材中模型圖片的設置，更善于選用物理中質點模型，將物理問題與實際情況有效結合，有利于培養(yǎng)學生建立物理模型的能力，促進學生科學思維能力的提高。

1.2 教材例題、習題部分比較

例題是物理教材的重要組成部分，合理有效的例題設置，對學生物理基礎知識的理解，物理答題步驟的規(guī)范性，物理認知結構的完善都起著十分重要的作用。同時，教材中的例題還可以幫助學生完善學習技能，有助于學生物理思維能力的提高。

習題是為鞏固課堂學習效果而安排的作業(yè)，是課堂教學過程中的十分重要的組成部分，是鞏固新授知識，培養(yǎng)良好思維習慣，發(fā)展學生智力的重要途徑，是課堂教學過程中不可缺失的重要環(huán)節(jié)。

由上表可見，人教版物理《必修1》在該節(jié)例題部分的編排上，沒有設置相關例題，相比較而言，美國教材在“加速度”這一節(jié)中，設置了兩道例題，且每道例題都設置在學生學習完該知識點的后面，每道例題都附有十分完善的解題步驟，加深了學生對相關知識點的理解。中國教材雖然沒有編排相關例題，但結合相關的教學案例，教師在進行實際課堂教學環(huán)節(jié)中，還是會當堂給出一些例題，幫助學生理解、組織所學知識，并學會如何運用。由于中國教師在課堂中展示的例題沒有以課本為載體，所以在很大程度上會造成學生對該例題的遺忘。而反觀美國教材，就不會出現(xiàn)類似學生遺忘相關例題的情況。相反，美國學生在遇到一個新的物理問題時，他們可以通過翻閱教材，在教材中找到相關的例題，進行知識的躍遷，舉一反三，來解決新的物理問題。

從表2可以發(fā)現(xiàn)，美國教材在習題布置的數(shù)量上遠遠多于中國教材，這與大多數(shù)人認為的美國輕松式教學環(huán)境，沒有太多課后作業(yè)的看法大相徑庭。美國教材在“加速度”這部分共布置了17道作業(yè)題，相比于中國教材課后的4道作業(yè)題，美國教材在數(shù)量上遙遙領先。再來比較，兩版教材習題的類型，不難發(fā)現(xiàn)，物理計算題在兩版教材中都占了很大的比重，可見中、美兩國都很重視培養(yǎng)學生的計算能力。在圖像分析和作圖題上，兩國教材就出現(xiàn)了比較明顯的差異。中國人教版《必修1》在圖像分析類的習題上，只設置了1道，并且沒有設置相關的作圖題，但是在美國《原理與問題》教材中，圖像分析題和作圖題所占比重與物理計算題相比，沒有太大的差異。這說明，美國教材不僅重視學生的計算能力，還注重學生學會看圖像、讀懂圖像，數(shù)形結合能力的培養(yǎng)，而在中國教材中圖像分析和作圖題不算是重點，較看重的還是對學生做題、計算能力的培養(yǎng)。其他的一些題型，如概念填空題、選擇題等，中美兩版教材在“加速度”這節(jié)知識中，都沒過多設置。

比較兩版教材在例題和習題部分，可以發(fā)現(xiàn)，美國版教材在數(shù)量上要多于中國教材，而且美版教材的題目在考察學生的數(shù)形結合能力、數(shù)學計算能力、與實際生活緊密聯(lián)系方面，較中國教材而言，也有很大的優(yōu)勢。

1.3 教材欄目設置方面對比

人教版《必修1》設置了“科學漫步”欄目，將水果的成熟過程、樹木的成長和河流水位的變化等生活實際與“變化率”相聯(lián)系，使學生將“描述變化快慢的量就是變化率”和“加速度”的物理意義理解得更加透徹，《原理與問題》并未設置該欄目。中國教材在“科學漫步”這一欄目的設置上較美國教材而言，有助于拓展學生的知識范圍，鼓勵學生將物理知識與實際生活相結合，運用物理知識解決實際生活中的問題，從而促進學生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展。

美國教材更加注重學生對物理圖像的分析，因此美版教材設置了“速度時間圖像”、“在運動圖上表現(xiàn)加速度”、“根據(jù)v-t圖像判斷加速度”這一系列小標題。這些環(huán)節(jié)在教材的編排上，合理選取物理模型，并將物理問題與生活中的實際案例有效結合，不僅讓學生對物理圖像有了更深刻的理解，讓學生學會分析、處理物理圖像，還將學生的物理知識進行了更加完整地建構，使學生善于運用所學的物理知識，解決實際生活中的物理問題。

兩版教材在教材欄目的編排上，各有特色。中、美教材都很注重將物理知識與實際生活相聯(lián)系，但美版教材在物理模型的選擇以及物理圖像的設置上顯得更加合理有效，在與實際生活案例的結合上也顯得更加自然。

2 對教師物理教學與教材編寫的建議

綜合以上內容的比較研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，中美兩國教材的編寫各有特色。在教材插圖的選擇上，中、美國教材都使用了實物照片，這有助于學生將所學的物理知識與實際生活相聯(lián)系。但人教版物理教材在模型圖片的設置上，沒有選擇相應的物理模型，因此教師在進行實際教學時，可在教學過程中合理選取物理模型，幫助鍛煉學生的物理思維和物理建模能力。

在教材例題編排上，美國教材在學生學習一部分知識點后，將這些知識點進行整合，合理編排例題。而中國教材在“加速度”這一節(jié)中，沒有設置例題，教師會在實際教學過程中，當堂布置相關例題。但不同的教師會有不同的解題思路與解題步驟供學生參考，所以，在例題解答的規(guī)范程度上，美國教材更優(yōu)于中國教材。在教材習題的設計上，中國教材側重對學生利用公式解決計算類問題能力的培養(yǎng)，美國教材不僅看重學生物理計算能力的提升，也重視學生的數(shù)形結合、建立物理模型以及物理實驗能力，這是我們在今后的教學中應當借鑒的。

參考文獻

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