中美高中物理教材物理学史的呈现比较研究

2017-11-13王祥委段娟娟彭朝阳

物理教师 2017年10期

关键词：美国版物理学中美

王祥委段娟娟彭朝阳

(云南师范大学物理与电子信息学院,云南昆明 650500)

·国外教育·

中美高中物理教材物理学史的呈现比较研究

王祥委段娟娟彭朝阳*

(云南师范大学物理与电子信息学院,云南昆明 650500)

本文选取目前我国使用较为广泛的5套新课标高中物理教材和美国高中物理教材“物理:原理与问题”,分别从物理学史的呈现方式和内容选择两方面对中美高中物理教材中物理学史的呈现进行比较研究,得出中美高中物理教材中物理学史呈现的异同点,并结合美国高中物理教材物理学史呈现的可借鉴之处,对我国下一轮教材修订、编写提出了合理建议．

物理学史;中美比较;高中物理教材

1 引言

教材是教学的主要文本,教材的编写体现着国家的教育目标,由于各个国家的教育理念不同,文化存在差异,所以各个国家编写的教材不尽相同,对各个国家教材的对比研究也就成了教育界的热点问题．随着新课改的有序推进,我国物理教育工作者对中美高中物理教材的对比研究已经取得一些可喜的成绩．张蕾等对中美高中物理教材的结构进行对比研究[1];曾银标等对“粤教版”高中物理教材与美国高中理科教材“物理:原理与问题”中例、习题进行比较研究[2];陆永华对中美高中物理教材“电磁感应”一章进行了比较研究[3];刘健智等以“加速度”的编写为例,对中美高中物理教材内容呈现方式进行了比较研究[4];仲扣庄、郭玉英教授从科学素养主题的视角,对中美高中物理教科书中量子理论部分进行定量分析和比较[5];祁映宏对中美高中物理教材中学生实验进行比较研究[6];尹华对中美高中物理教科书“机械能”部分课程难度进行比较研究[7];王较过教授以“电学”内容为例,对中美高中物理教科书内容呈现方式进行比较研究[8];严慧洁,陈晓霞对中美高中物理教材演示实验进行分类及比较研究[9];樊丽丽等对高中物理教材中批判性思维内容进行比较研究[10];谢娅等以力学内容为例,对中美高中物理教材心理社会能力培养进行比较研究[11];常晓慧等对中美高中物理教材中“物理工具”的内容进行比较研究[12]．通过对国内已有研究成果进行比较分析,可以发现国内的研究大多是基于高中物理课程中的某一章节进行对比研究,而对中美高中物理教科书中的物理学史呈现比较研究是极少的,几乎处于空白．物理学史是研究物理学知识、理论和方法的产生与发展规律的历史科学[13]．它集中体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、特性、规律和本质的历程．在物理教学中渗透物理学史,有利于学生形成科学思维,建立起正确的情感态度价值观．为尽快将学生核心素养培养落到实处,教育部已启动各科教材的新一轮编写．因此,对中美高中物理教材物理学史的呈现进行比较研究是具有重要意义的．本文选取目前我国使用较为广泛的5套新课标高中物理教材和美国高中物理教材“物理:原理与问题”,分别从物理学史的呈现方式和内容选择两方面对中美高中物理教材中物理学史的呈现进行比较研究,得出中美高中物理教材中物理学史呈现的异同点,并结合美国高中物理教材物理学史呈现的可借鉴之处,对我国下一轮教材修订、编写提出了合理建议．

2 研究说明

本研究选取我国人教版、教科版、鲁科版、沪科版、粤教版5种版本的教材(必修1、2和选修3-1、3-2、3-3、3-4、3-5)和美国高中物理教材“物理:原理与问题”(美国高中主流理科教材,全美使用率近50%[14],简称“美国版”,分为上、中、下3册)中的物理学史为研究对象,采用文献法、文本分析法、比较法等研究方法从呈现方式和内容选择两方面对中美高中物理教材中物理学史的呈现进行比较研究．基于研究的实际以及对研究成果表达的需要,现对本研究作以下说明.

(1) 在统计时以“处”作为统计单位,只要教材中出现了物理学史的内容,无论长短,有完整意义的均记为一处.

(2) 将物理学史的呈现形式分为文字描述(纯文字)和图文并茂(文字加配图)两种.

(3) 根据教材的构成要素,将物理学史的呈现位置分为:章节引言、正文部分、旁注、专栏和习题,其中专栏指的是:人教版教材中的“科学足迹”、“科学漫步”、“STS”;教科版教材中的“发展空间”;鲁科版教材中的“信息窗”、“拓展一步”;沪科版教材中的“信息浏览”、“STS”;粤教版教材中的“资料活页”;美国版教材中的“未来技术”、“物理学前沿”.

(5) 根据物理学史所属地域不同,将其分为:国内和国外．其中我国5套教材中的“国内”是指中国,而对于美国版教材“国内”是指美国．若同一处内容涉及两个地域则按两处处理.

(6) 根据物理学史中所涉及年代,将其分为古代、近代和当代,划分时采用世界史的划分标准:1640年以前记为古代;1640—1917年记为现代;1917至今记为当代．若一处内容涉及两个或三个年代,则相应记为两处或三处．

3 中美高中物理教材物理学史的呈现比较

本研究对中美高中物理教材物理学史的编排总量进行统计,结果如表1所示．

表1 物理学史在各版本教材中的编排总量统计表

从表1可以看出,我国各版本高中物理教材物理学史的编排总量均为百余处,其中人教版、教科版、鲁教版、粤教版4种版本教材中物理学史编排总量差异不大．相比而言,沪科版教材中物理学史的编排总量多达220处．美国版高中物理教材物理学史的编排总量仅为60处,远远少于我国各个版本高中物理教材物理学史的编排总量．

3.1 中美高中物理教材物理学史的呈现方式比较

本研究从呈现形式、呈现位置以及篇幅大小3方面对中美高中物理教材物理学史的呈现方式进行统计,其结果如表2所示．

表2 物理学史在各版本教材中的呈现方式统计表

由表2可以看出,呈现形式方面:中美高中物理教材编排物理学史时均有文字描述、图文并茂两种形式,其中我国教科版、鲁科版、粤教版3种版本的教材中采用图文并茂形式引入物理学史的编排数量均比单纯的用文字来描述的多,特别鲁科版教材中物理学史编排将近80%都采用了图文并茂的呈现形式,而人教版、沪科版和美国版则更青睐于采用文字描述．

呈现位置方面:中美高中物理教材编排物理学史时,其呈现位置均有章节引言、正文部分、旁注、专栏、习题5种呈现方式,但呈现在各个位置上的物理学史数量是不均匀的．正文部分和专栏是各个版本教材物理学史集中呈现的位置,表现最突出的是美国版高中物理教材中约76%的物理学史编排在正文部分,而各个版本高中物理教材物理学史呈现在旁注、习题上的较少,特别是鲁科版和粤教版各自仅将1处物理学史呈现在旁注当中．

篇幅详略方面:中美高中物理教材物理学史的叙述均有详有略．其中,大多数物理学史的叙述较为简略,这一表征最为明显的是物理学史呈现高达220处的沪科版教材,有165处均为简单描述,其次是美国版高中物理教材约81%的物理学史呈现篇幅为简略．

3.2 中美高中物理教材物理学史的内容选择比较

本研究从物理学史所属地域、涉及年代两方面对中美高中物理教材物理学史的内容选择进行统计,其结果如表3所示．

表3 各版本教材中物理学史内容选择上的统计表

从表3可以看到,在物理学史所属地域方面,中美各版本教材所选取的物理学史均涉及国内和国外．但各个版本教材物理学史涉及到国外的数量都远远多于国内,这一特征表现最为显著的是沪科版教材,涉及国外的次数比国内高出147处．

在物理学史涉及的年代方面,中美各版本高中物理教材中的物理学史的内容都涉及到了古代、近代和当代．但各个版本高中物理教材中的物理学史所涉及年代并不均衡,无论是哪个版本的教材,涉及到近代的物理学史都是最多的,其次是当代,涉及最少的是古代．

4 修订与编写建议

物理学史的编排是教材编排的一个重要组成部分．对中美高中物理教材中物理学史的呈现进行比较研究,目的在于探寻出中美高中物理教材中物理学史呈现的差异点,并结合美国高中物理教材物理学史呈现的可借鉴之处,对我国下一轮教材修订、编写提出合理建议．基于本研究,笔者对教材修订提出以下建议．

4.1 重视物理学史的呈现位置

笔者在研究中发现美国版高中物理教材中约76%的物理学史编排在正文部分,相比而言,虽然我国5种版本的教材的确都把一定数量的物理学史编排在正文部分,但是却把更多的物理学史编排在章节引言、专栏、旁注和习题等非正文部分中．这样的编排布局显然对物理学史的重视程度不够,因为正文部分是整堂课讲解的重点所在,所以呈现在这一部分的物理学史不容易被忽视,而对于脚注、章节引言等非正文部分的物理学史则很可能被师生简单带过甚至忽略,严重影响了物理学史的教学效果．所以应该合理分配物理学史的呈现位置,以期最大程度地发挥物理学史的教育功能．

4.2 加强物理学史编写的客观性

我国高中物理教材中呈现的物理学史编写时,编者渗透进大量的主观教育性,感情色彩浓烈,例如“当镭以昂贵的价格出现在市场上时,居里夫妇自己却甘愿过着清贫的生活”、“玻尔谦虚好学,他善于和各种不同学术观点的学者交流”、“没有学术的民主和思想的自由,科学就不能繁荣”．相比而言,美国版高中物理教材物理学史的陈述注重客观性,语言偏于冷静,感情色彩轻淡,对物理学史的评价较少．笔者建议在物理学史的编写和修订时应加强物理学史编写的客观性,例如，对那些在物理学的发展过程中有过重大贡献的物理学家的介绍时,只有通过对其成长经历、科学研究中受到过的挫折和失败、取得的研究成果等进行详细叙述,把科学家客观真实的形象刻画出来,学生才能很好地感受到物理学家并非神人,明白科学家的成功并非一蹴而就,研究成果也并非信手拈来,而是像常人一样会经历种种困惑和磨难．这样更容易帮助学生树立榜样,激发他们学习物理的热情和信心．如果直接展示“终极”成果或只是简简单单地一笔带过,很容易让学生潜在地认为科学总是一帆风顺地直线式发展．

4.3 适当提高教材习题中物理学史内容分布的比重

美国版高中物理教材每一章习题测评中均有“科技写作”栏目,该栏目下的习题是基于所学知识编排的,但并不仅仅是教材展示内容所能解决的,需要从网上获取信息才能更好地解决．笔者发现,美国版高中物理“科技写作”栏目下的习题绝大部分都是关于物理学史的,例如，“研究和描述物理学史中的一个课题．解释关于此课题的观念是如何随着时间而不断演变的．”这个问题的解决就有利于学生了解物理学的发展历程,了解各个科学家的贡献,从科学思维角度让学生对科学家有自己的评价,有利于达成对物理学史的“教、学、评”一致性,大大提高物理学史的教学效率．而我国高中物理教材在习题中引入物理学史仅仅只是作为问题的情景而已,仍然是注重学生对相关知识的定量计算．笔者建议在教材的编写以及修订中,应适当提高教材习题中物理学史内容的分布比重,启发学生思考和讨论物理学史中的相关问题,充分发挥物理学史在物理教学中的重要作用．

总之,中美高中物理教材中物理学史的呈现体现出了一些共性,但更多的是差异．在高中物理教材修订中,对物理学史的编排应该吸收各个版本教材的特色,做到扬长避短,共性与个性统筹兼顾．

1 张蕾,代同贞,丁永文.中美高中物理教材结构对比研究[J].物理教学探讨,2016(3):64-67.

2 曾银标,徐斌,陈浩.对中美两套高中物理教材例、习题的比较分析[J].物理教学探讨,2015(5):71-74.

3 陆永华.中美高中物理教材“电磁感应”的比较研究[J].中学物理教学参考,2016(9):50-53.

4 刘健智,卢宇梦,颜熠乔.中美高中物理教材内容呈现方式的比较——以“加速度”的编写为例[J].物理教师,2014(5):59-62.

5 仲扣庄,郭玉英.高中物理课程标准教科书内容难度定量分析——以“量子理论”为例[J].课程·教材·教法,2010(4):67-71.

6 祁映宏.中美2套高中物理教材学生实验的比较与研究[J].物理实验, 2006(11):24-27.

7 尹华.中美高中物理教科书“机械能”部分课程难度的比较研究[J].物理教学,2012(7):64-65.

8 王较过,陈鲜艳.中美高中物理教科书内容呈现方式的比较——以“电学”内容为例[J].物理教学探讨,2013(2):1-5.

9 严慧洁,陈晓霞.中美高中物理教材演示实验的分类及比较[J].中学物理教学参考,2015(Z1):15-17.

10 樊丽丽,乔翠兰,乔文辉,等.中美高中物理教材中批判性思维内容的比较研究[J].物理教师,2013(6):2-3.

11 谢娅,樊丽丽,乔翠兰.中美高中物理教材中心理社会能力培养的比较研究——以力学内容为例[J].中学物理教学参考,2014(4):7-10.