中美高中物理力學模塊比較研究

江超 王鋒 徐志遠 卓思軼 王小蘭

[摘 要]隨著2017年普通高中物理課程標準的推出，新一輪高中物理教材問世了。文章通過2019年人教版高中物理與美國高中《科學發現者》力學模塊的章節構架、欄目設置和習題設置的比較研究，挖掘中美高中物理教材在邏輯性、知識性、思想性和教育性方面的異同，以期對我國基礎教育有所借鑒和啟示。

[關鍵詞]高中物理;力學模塊;比較研究

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）26-0043-03

隨著2017年版普通高中物理課程標準[1]的推出，高中物理教學內容、考試方式以及配套教材都發生了巨大的變化，人民教育出版社推出了契合2017年版普通高中物理課程標準的2019年版高中物理教材。教材作為知識的載體，是教師開展教學的重要工具之一，縱觀世界教育教學，不同時期的教材承載著相應的歷史使命和時代責任。對不同國家、不同文化的教材進行比較研究是必要的。下面筆者就我國2019年人教版高中物理[2]與美國高中物理《科學發現者》[3]力學模塊的章節架構、欄目設置、習題設置進行如下對比研究。

一、章節構架的比較

為了更直觀方便地進行比較，筆者將我國2019年人教版高中物理力學部分與美國高中物理教材力學部分的分布以表格的形式展現出來。

由表格可看出，美國高中物理力學部分涉及的內容，在構架上比我國高中物理多，知識點的劃分是由簡單到復雜，力學知識分布在整本書第一部分，可看出力學是高中物理知識最先接觸到的，是最重要和最基礎的部分。我國2019年人教版高中物理在結構上更偏向于邏輯性，知識分布是相關聯的遞進式排布。2019年人教版高中物理與美國《科學發現者》的知識內容基本相同。差異主要集中在：

1.一維力、二維力在2019人教版高中物理中幾乎沒有單獨介紹，但美國《科學發現者》卻把它單獨設置成章節。

2.《轉動》這一章節在我國大學物理中才涉及。

3.我國高中物理新教材中機械振動是在選擇性必修一中作為力學和光學的一個過渡章節，美國的《科學發現者》則沒有。

二、欄目設置的比較

從欄目的設計中可以了解教材的導向，對比我國高中物理新教材和美國《科學發現者》教材的欄目構成和部分欄目在教材中出現的頻率，可以總結兩國在教學方面的某些規律與偏向。以下是筆者對兩國教材欄目設置的比較：

從表格的類別上看，我國高中物理新教材的欄目設置沒有美國《科學發現者》那么繁多，以引言為例，我國高中物理新教材只有問題這一設置，而美國《科學發現者》教材有8種欄目設置。以正文內容為例，我國高中物理新教材有6種欄目設置，但美國《科學發現者》有10種欄目設置，在其他欄目的設置上兩者差不多，這也是充分說明我國高中物理新教材趨向于對教材欄目設置的直觀性和合理性，最值得考查的是在STSE和練習這兩個欄目上，我國高中物理新教材和美國《科學發現者》都注重了對科學欄目的設置和練習作業的設置。但是兩者的欄目設置的差異還體現在：

1.《科學發現者》在正文內容中設置了解題策略和實驗鏈接等欄目，這也是我國高中物理新教材所欠缺的，有的演示實驗或學生實驗在實際教學過程中難以操作，不便于講解，所以教材中帶有實驗網站鏈接便于學生在課后練習，便于教師教學。

2.在復習欄目中設置批判性思維這一欄目，鼓勵學生帶著批判的眼光看問題，像科學家那樣思考，這也正是我國高中物理新教材所缺少的。

3.在STSE中雖然我國高中物理新教材有拓寬物理視野的欄目，但是美國《科學發現者》欄目中設置了生活中的物理學，讓學生了解生活中的物理原理，引導學生從生活中的事物觀察物理，從物理知識聯想生活事物，這也是我國高中物理新教材所欠缺的。

三、習題設置的比較

教材里設置的問題，在實際教學中，往往會被教師所忽略，因為在舊版教材中，不管是正文中的問題數，還是節末的問題數都比較少，而且多為開放性題目，但是新版教材做了很大的改動。下面就對我國2019年人教版高中物理新教材力學部分和美國《科學發現者》力學部分的習題設置進行對比（圖1為兩者習題數量對比數據）。

由圖1中數據可以看出，習題設置的目的是幫助學生理解掌握所學的物理知識，不同的教材習題設置側重點不同，下面我們看看兩者的具體差異。

1.我國高中物理新教材設置的題量明顯偏少，每節知識課后習題平均值不到8道題，在教師的實際教學中可能這8道題在課間都沒有講授到位，這也說明在實際教學過程中，可能需要課外書籍作為輔助，以提高學生的學業知識水平，但是題目的質量卻得不到保障，學生也陷入了題海戰術。美國《科學發現者》整個力學知識模塊設置27節，題目數量多達1000多道，因此我國高中物理新教材的題目設置量明顯不符合實際教學需要。

2.我國高中物理新教材在題型設置上過于大眾化，缺少拓展性，新舊兩本教材的習題，都過于保守，美國《科學發現者》題目涵蓋了基礎知識的訓練和思考拓展，更多的是開放性小實驗或者是運用現有的科技水平，設置科學實驗，引領學生討論和思考，方便從實驗中了解知識，從知識中了解實驗，這也是我國物理核心素養的體現，但是我國高中物理新教材在這一點上卻有所欠缺。

3.我國2019年人教版高中物理新教材題目難度設置明顯低于考核，我國高考物理試題可以看成是每年物理教學考核的風向標，但是從教材中問題設置來看，習題的難度明顯低于高考物理試題，雖然在物理試卷中可以找到個別教科書的習題，但是完全不同于教材的難度。美國高考STS2考查的是力學、電磁學、波動與光學、熱學、現代物理等內容，設置為單項選擇題，筆者認為，美國《科學發現者》上設置的習題難度足以對付STS2，但是我國高中物理新教材設置的習題難度不足，這就需要學生在課外從輔導書籍中尋找適量物理習題來訓練。在習題難度設置上沒有發揮出教材的指向性作用。

四、結語

教科書是重要的教學媒介，在教育教學中發揮著重要作用，學生通過教科書了解世界，認識世界;了解現代科技前沿，接受新思想、新方法和新科技。對中美高中物理教材力學模塊的對比研究，有如下思考與認識。

1.相對于我國高中物理新教材，美國《科學發現者》總體知識框架，知識的羅列性較強，符合學生認知發展規律，知識點的選取上較合理。但是我國高中物理新教材設置符合我國初中物理到高中物理的銜接性，能讓學生把力學知識基礎打牢，凸顯物理知識的連貫性。

2.我國高中物理新教材更注重知識的系統性，但忽略了學生的可接受性，比如在力學中對動能定理的學習，我國高中物理新教材只用習題來引出動能定理的表達式，卻忽視了學生的接受能力，但是美國教材卻單獨講解，體現了知識建構的漸進性。

3.在欄目設置上，美國《科學發現者》有兩個欄目，我國高中物理新教材可以吸取實驗鏈接和解題策略方面好的設置要素，使我國高中物理教材更符合新時代科技發展需要。

4.我國高中物理新教材在習題的難易程度和數量的選取方面，可以吸收美國《科學發現者》在題目設置方面的長處，使習題的編寫有難易和深淺區分度，既可以兼顧不同階段的學生，又方便學生訓練，從而提高學生的成就感和挑戰性。在題目類型上，我國高中物理新教材相對單一，在這方面美國《科學發現者》可能做得更好些，美國《科學發現者》上還有自我設置題，方便學生從自身出發，設置物理實驗，這也開闊了學生的物理視野，同時也提升了學生的動手能力。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]? 課程教材研究所，物理課程教材研發中心.普通高中教科書物理[M]. 北京：人民教育出版社，2019.

[3]? 齊澤維茨.物理原理與問題[M].杭州：浙江教育出版社，2008.

（責任編輯 易志毅）