汪欣

摘 要：美国高中物理教材在编写中采用了大量的插图，经比较，不同版本教材的插图存在着数量、类型、质量以及涉及领域等方面的差异。同时，不同版本教材的插图均较好地体现了以下4个特点：（1）来源广泛，紧密贴合实际生活；（2）建构模型，降低知识难度；（3）真实亲切，体现多元文化价值；（4）活动多样，注重渗透科学探究。以美国高中物理教材中的“动量”内容为例，比较分析三版教材中插图的异同点，所得结果为我国高中物理教材的修订提供了一定的借鉴。

关键词：美国高中物理教材；插图比较；特点分析

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）10-0023-4

近年来，美国相继出版了一系列风格迥异、形式多样的优质高中物理教材。国内外学者对于美国物理教材的研究一直源源不断，研究内容主要包括教材的栏目、习题、探究活动、插图等。其中，对于美国物理教材插图的研究主要针对于初中教材，且为数不多的对高中物理教材插图的研究则聚焦于中美物理教材的对比。鉴于此，本文另辟蹊径，以“动量”内容为切入点，对美国三版高中物理教材中的插图进行比较分析，力图从中归纳出美国高中物理教材插图的特点。一方面填补此领域的研究空白，另一方面也为我国高中物理教材的修订带来一定的启示。

1 研究对象和研究方法

本文所选取的三版美国高中物理教材分别是《概念物理》（Conceptual Physics）、《豪特物理》（Holt Physics）和《物理：原理与问题》（Physics：Principles and Problems），以下简称CP、HP和3P教材，三版教材具体的一些信息如表1所示。

总体而言，三版教材各有特点。其中，CP教材难度较低，是针对非理工科学生学习的教材；HP教材作为美国高中物理教材中的后起之秀，近年来使用率呈逐年上升的趋势；而3P教材影响力深远且一直是美国高中物理的主流教材。因此，三版教材在众多美国高中物理教材中具有一定的代表性[1]。本文采用文献分析法，对三版教材中“动量”内容的插图进行多方面的比较，分析和归纳美国高中物理教材中插图的特点，以期为我国高中物理教材中插图的选择和修订提供参考依据。

2 美国三版高中物理教材插图的比较

人类信息的传播主要通过符号、文字、图片和声音等多种方式进行，教材中的插图作为教材内容的呈现方式之一，对于物理知识的传播所发挥的作用至关重要，插图合理使用的数量多少直接影响着学生学习的效果和兴趣。随着时代的发展，插图的使用越来越受到高中物理教材编订者的关注，本文将围绕插图使用的数量、类型、质量及涉及领域等方面，对三版教材“动量”内容所使用的插图进行比较（如表2所示）。

通过表2可以看出，三版教材对于插图的引用数量都很高，在总量上体现出对插图的高度重视，其中CP教材引用的插图数最多，达到了56张。就内容占据的总页数而言，三版教材相差较大，页数最多的HP教材和页数最少的CP教材的差值达到了20页。三版教材页均插图数分别为3.5张、约1.1张和约1.6张。由此可知，CP教材的插图总数和页均插图数均高于另外两版教材，插图数量上的优势和所具有的生动形象的特点在一定程度上有利于学生理解知识。同时内容总页数较少可推测其知识点数量少，故CP教材的难度较低，这与其主要适用于非理工科学生的学习是相符的。

近年来，留心观察会发现教材上插图的类型越来越丰富。不同类型的插图可以带给学生不同的视觉冲击和情感体验，有助于拉近学生和教材之间的距离从而维持其身心愉悦的学习状态。这些插图大致可以分为四类：实物照片、分析物理情境的示意图、趣味的简笔漫画、揭示物理原理的数理模型图及習题或例题的附图。统计三版教材使用不同类型插图的数量，汇总如表3。（注：某些插图所属不止一种类型，分别计数统计）

由表3可以看出，三版教材插图的类型覆盖范围比较广，均涉及到了五种不同类型的插图，但就各教材不同类型插图使用的数量而言又有差别，反映了不同教材的特色。横向上比较，三版教材均采用了大量的实物照片，其中HP教材中所使用的实物照片数量略为突出；3P教材对于分析物理情境的示意图和揭示物理原理的数理模型图的使用明显高于另外两版教材，由此可以看出作为主流的3P教材比较注重在教材中渗透物理模型建构和物理情境分析的思想，通过给人以直观体验的图片将难以理解的物理问题进行转化，从而降低知识难度。纵向上看，CP教材使用的各类型图片中简笔漫画数量最多；HP教材使用的图片较多集中于实物照片和示意图，而另外三类图片使用数量较低；3P教材中示意图和模型图较多，实物照片、简笔画及习题或例题附图使用数量相对较少，且数量上较为均衡。

随着技术的进步，高中物理教材上的插图不仅越来越多，清晰度越来越高，制作也越来越精美。对于教材采用插图的要求已经从数量上升到了质量，具体表现为：由原始的黑白图片变为了彩色图片，由模糊不清的劣质图片变为了像素高清且质感独特的照片和美工图。从质量维度对三版教材使用插图的数量进行统计，如表4所示。

由表4可以看出：除了CP教材中还存在少量黑白插图，其余两版教材使用的插图均为彩色图，由于彩色插图能给人更加鲜明的视觉冲击和贴近真实生活的感受，故画质高清、印刷精美的彩色插图逐渐取代了黑白插图。另外，三版教材使用的实物照片数量大致相同，而美工图使用的数量均多于实物图。其原因可能是美工图更具创造性和生动性，不仅有利于将真实照片中复杂的物理原理转化为简单直观的物理模型，也有利于从照片中提取有关物理知识的因素，帮助学生抓住重点，因此，美工图越来越受到学生和教师的青睐。

图片为教材服务，是一种宝贵的隐性课程资源，美国高中物理教材涉及的插图来源十分丰富，涉及领域极其广泛，主要包括物理与生活、体育运动、历史人物、科学技术等，现在从涉及领域的维度对三版教材使用图片的数量进行统计，如表5所示。

由表5可以看出，三版教材“動量”内容的插图涉及的领域都较为广泛，大多数插图都属于物理与生活领域，体现了插图选取与学科知识相结合，同时又与日常生活紧密联系。除了上述领域之外，还可细分为很多其他的领域，由此体现了美国教育所蕴含的多元价值观，如发扬体育精神、弘扬历史文化以及贯彻STS理念等。

3 美国三版高中物理教材插图的特点

通过对三版教材插图的比较分析，从中挖掘彼此的共性，将美国三版高中物理教材插图的特点进行归纳。

3.1 来源广泛，紧密贴合实际生活

图片选取贴近实际生活，有利于激起学生对教材强烈的认同感，唤起学生头脑中已有的生活经验。就“动量”这一内容所采用的插图来说，三版教材共有138张图片，其中描绘物理与生活的图片多达107张，描绘体育运动的有36张，描绘科学技术的有14张，描绘历史人物的有3张。图片中有乡村中常见的水轮车，学生热爱的一系列体育运动（例如，滑板、足球、台球、拳击、蹦极等），师生关于物理问题的探讨及亲身实验的场景，蕴含科学技术并运用到实际生活中的发明（例如，对生命安全有重要作用的汽车安全气囊、人类探索宇宙的航天飞机的运行等）。这些图片让学生感受到自己身处于科学的时代，生活中蕴含着科学知识，值得处处留心学习。

3.2 建构模型，降低知识的难度

研究表明，对青少年来说，让他们充分地体验自然科学概念和规律的形成过程，形成对自然的正确观念，比让他们记住一些抽象的公式和概念要重要得多[2]。模型的建构就是一种有助于理解科学概念和规律的方式，三版教材中使用的图片，涉及揭示物理原理和分析物理情境的模型图共计86张。例如，在介绍“动量”这一概念时，HP教材中以图片的形式描绘了一个骑手骑着赛车在下坡路上飞驰的场景，并告知学生具有一定质量的骑手以一定的速度冲下坡，这个过程可以理解为他具有一定的动量，如此形象的描绘和强烈的代入感，让学生身临其境地理解“动量”这个抽象的概念。再如，学习“动量定理”这一重要物理规律时，CP教材以两幅漫画生动地建构了物理模型，一幅是一个拳头正在击打对手的脸，图片描绘了对手向后移动的场景（意味着延长了被击中的时间），而他的脸几乎没有变形（表明受到了比较小的力），另一幅所描绘的场景正好相反，两幅漫画基于幽默形象的物理模型，让学生轻松地理解了“动量定理”的规律。

3.3 真实亲切，体现多元文化价值

内涵丰富的图片能展现物理现象、过程和科技成果背后的文化意韵，以可视化的手段帮助学生理解物理过程的本质[3]。在三版教材中，选用的图片一方面注意体现地方特色，另一方面也注重融合其他国家的文化因素，使学生使用教材时感到真实亲切。例如，CP教材中采用了19世纪发明的水轮车，让学生沿着历史的轨迹感受科学家为人类社会所作出的贡献；HP教材中采用的插图描绘了少数民族喜爱的传统游戏，让学生体验不同地区和民族所具有的独特的文化传统，有利于开阔视野；3P教材中采用的图片涉及了深受美国人民喜爱的各项体育竞技活动，如美式足球、花样滑冰、高尔夫球等，从中体现了物理与人类文化生活的紧密联系，洋溢着生活趣味，有助于实现多元文化的交流与融合。

3.4 活动多样，注重渗透科学探究

学生科学探究能力的培养是物理核心素养成功落实的重要一环，美国三版高中物理教材中使用的插图也与时俱进地融入了科学探究的思想。例如，三版教材在引入“动量”内容的教学时，CP教材选用了体现“动量”概念的水轮车及其发明者的图片；HP教材和3P教材分别选用了美国人熟悉的足球运动员踢球和两个运动员击剑的图片，旨在引导学生思考和探究图片中涉及的物理情境与本章即将学习的物理知识有什么联系，图片中的活动背后又蕴藏了怎样的物理原理？除此之外，三版教材中的图片还描绘了学生分组实验、教师演示物理仪器操作、师生探讨物理问题等情境，从中所体现的观察和实验的技能、探讨科学过程和结果的意识、与他人合作交流的能力、严谨求实的态度都是科学探究所必备的基本素质。

4 结 语

20世纪80年代以来，美国高中物理教材在结合本国国情和汲取别国经验后进行了数次修订，如今的教材内容贴近日常生活、逻辑思路符合学生认知、课题设计充分发挥不同信息传播媒介的作用（如文字、插图）。“他山之石，可以攻玉”，美国三版高中物理教材插图的比较分析为我国新课标下的教材修订带来了一定的启示。

参考文献：

[1]陈娴，梁玲.美国高中多样化物理教科书初探[J].物理教学，2014（11）：75-79.

[2]高凌飚.国外中学理科教材的变化[J].课程·教材·教法，2001，20（1）：63-66.

[3]张恩德.美国近二十年高中物理教材结构的变化特点及启示[J].课程·教材·教法，2010，30（4）：101-106.

[4]Paul G. Hewitt. Conceptual Physics （11th Edition）. Illinois：Pearson Education， Inc. 2010.

[5]Raymond A.Serway & Jerry S. Faughn. Holt Physics. Holt， Rinehart and Winston， 2006.

[6]Paul W. Zitzewitz. Physics： Principles and Problems. Columbus： McGraw-Hill Companies. 2013 .