中美高中物理教材中科學史內容分析

趙德清

摘要：科學素養的培育已經成為物理科學的重要共識.科學史作為科學素養的一個重要組成部分，得到廣泛重視.科學本質視野下的科學史觀，不僅會對學生的學習認知造成影響，而且會對學生的世界觀、人生觀造成影響.

關鍵詞：高中物理教材 科學史 內容分析

隨著科學技術的發展，中美之間科技教育交流更加頻繁和深入.分析和對比研究中美兩國廣泛使用的物理教材版本，能夠有效地明晰教育界的三個科技維度，也就是科學觀的呈現方式、科學觀的內容和科學觀的教學方式.通過中美物理教材中科學史的研究，還能從教師和學生的兩個維度了解科學探究的意義.調查研究本來就是科學探索的主要任務，能為師生教與學提供更多的資源信息.

一、研究的對象和方法

對中美高中物理的比較研究，離不開比較的對象，比較物理教材才是研究的主體，也是中美兩國物理見解和科學史不同的集中表現之處.我國高中學生使用的是新課標教材第一冊到第三冊，而美國的高中物理教材使用廣泛的是《PHYSICALSCIENCE》，這套教材的物理知識部分共有15章，其余的10章是化學和生物的部分.首先，要了解現代物理的整個知識體系和劃分標準，也就是明白當今的物理課程分為上下兩部分，一部分是1900年以前的經典物理；另一部分是1900年以后的現代物理部分.其次，要采取宏觀的、系統對比方法進行比較分析.從總體上把握教材科學史中物理內容所占的份額，以及頁數所占有的教材總體比例，做出系統的比較分析.再次，在科學本質的視野下做出思考.提出問題，研究思路，找到中美高中教材中要求學生了解和掌握的核心內容和宗旨是什么，進而對其中科學史內容做出有效合理的分析.

二、中美教材中科學史內容分析

研究顯示，中美兩國高中物理教材中現代物理和經典物理所占的比重是略微有差異的.其中，美國的課本中現代物理頁數所占的比例是16.9%.而我國的新課標教材比美國教材要少一些，大致的頁數是13.5%，但這并不能說明中國高中物理教材對現代物理就是不重視的，單單從比例上來看，我國現代物理確實少于美國，但在整個宏觀的體量上來說，其實沒有差別很多.我國高中在現代物理的科學史上的內容主要涉及有量子理論、原子結構、光的波粒二象性、物質波和狹義的相對論以及原子核結構的放射性研究等.此外，對于其中的液晶材料、納米技術、激光技術、航天技術和超導材料等也做出了不少篇幅的介紹.美國高中在現代物理的科學史上的內容沒有光的波粒二象性、量子理論、狹義相對論和物質等.主要涉及原子核反應、裂變和聚變、激光和半導體、超導體的材料技術，著重講解的是計算機半導體材料的應用和發展.但我國的物理教材中沒有多少涉及，這顯示出兩種教材重點的差異性.兩國高中物理教材中科學史見解的不同，最大的差異性在于知識點的表現方式上.我國的高中物理主要是以文字敘述為主，以圖表實驗為輔的.而實驗其實是少之又少的.我國高中物理對學生的要求多是對知識點的直接背誦，而非是主動探求知識.有些章節會有小樂趣的實驗，對于學生掌握知識和增加學習的趣味性起到了一些作用.而美國的科學史物理教材對物理知識的獲取過程很重視，圖畫列表占到每章節的三分之一，辯論交流、知識競答和實驗運用又會占到三分之一，真正的理論知識文字其實是很少的.相對中國物理教材來說，美國物理教材好像更樂意提高學生的參與度和趣味性.美國教材在物理課程科學史內容上更加以學生為主體，要求他們去表達觀點，參與辯論，進行課下的內容收集和相關知識的掌握.在引導課程的時候，增加一些樂趣性教學，對課程進行簡單的介紹，接下去的資料收集、物質檢測、活動交流和報告匯報都會交給學生去完成，這是一種創造性的以學生為主的課程教學.

三、對我國高中物理教學的啟迪

通過對中美兩國高中物理課程中科學史的對比研究可以看出，美國的教學比我國的“知識背誦”教學更加人性化、更加貼近生活現實，也更加符合學生的探索性發展.值得注意的是，我國的新課標改革不斷深化，旨在培養學生對科學問題的探究能力，培養學生全面的科學素養，激發并滿足他們對周圍現象的好奇心.我們應該更加注重借鑒美國的教學布置和內容涉及，增強教學內容的科學性、多樣化和趣味性，有利于學生更加熱愛物理學科，更好地掌握物理知識.如何更好地挖掘現代物理的科學探究精神，培養學生的創新和實踐能力，才是教材的本質體現，也是科學本質屬性下高中物理科學史對比研究精神的體現.