王祥委 段娟娟 彭朝陽

(云南師范大學物理與電子信息學院,云南 昆明 650500)

·國外教育·

中美高中物理教材物理學史的呈現(xiàn)比較研究

王祥委 段娟娟 彭朝陽*

(云南師范大學物理與電子信息學院,云南 昆明 650500)

本文選取目前我國使用較為廣泛的5套新課標高中物理教材和美國高中物理教材“物理:原理與問題”,分別從物理學史的呈現(xiàn)方式和內(nèi)容選擇兩方面對中美高中物理教材中物理學史的呈現(xiàn)進行比較研究,得出中美高中物理教材中物理學史呈現(xiàn)的異同點,并結合美國高中物理教材物理學史呈現(xiàn)的可借鑒之處,對我國下一輪教材修訂、編寫提出了合理建議．

物理學史;中美比較;高中物理教材

1 引言

教材是教學的主要文本,教材的編寫體現(xiàn)著國家的教育目標,由于各個國家的教育理念不同,文化存在差異,所以各個國家編寫的教材不盡相同,對各個國家教材的對比研究也就成了教育界的熱點問題．隨著新課改的有序推進,我國物理教育工作者對中美高中物理教材的對比研究已經(jīng)取得一些可喜的成績．張蕾等對中美高中物理教材的結構進行對比研究[1];曾銀標等對“粵教版”高中物理教材與美國高中理科教材“物理:原理與問題”中例、習題進行比較研究[2];陸永華對中美高中物理教材“電磁感應”一章進行了比較研究[3];劉健智等以“加速度”的編寫為例,對中美高中物理教材內(nèi)容呈現(xiàn)方式進行了比較研究[4];仲扣莊、郭玉英教授從科學素養(yǎng)主題的視角,對中美高中物理教科書中量子理論部分進行定量分析和比較[5];祁映宏對中美高中物理教材中學生實驗進行比較研究[6];尹華對中美高中物理教科書“機械能”部分課程難度進行比較研究[7];王較過教授以“電學”內(nèi)容為例,對中美高中物理教科書內(nèi)容呈現(xiàn)方式進行比較研究[8];嚴慧潔,陳曉霞對中美高中物理教材演示實驗進行分類及比較研究[9];樊麗麗等對高中物理教材中批判性思維內(nèi)容進行比較研究[10];謝婭等以力學內(nèi)容為例,對中美高中物理教材心理社會能力培養(yǎng)進行比較研究[11];常曉慧等對中美高中物理教材中“物理工具”的內(nèi)容進行比較研究[12]．通過對國內(nèi)已有研究成果進行比較分析,可以發(fā)現(xiàn)國內(nèi)的研究大多是基于高中物理課程中的某一章節(jié)進行對比研究,而對中美高中物理教科書中的物理學史呈現(xiàn)比較研究是極少的,幾乎處于空白．物理學史是研究物理學知識、理論和方法的產(chǎn)生與發(fā)展規(guī)律的歷史科學[13]．它集中體現(xiàn)了人類探索和逐步認識物理世界的現(xiàn)象、特性、規(guī)律和本質(zhì)的歷程．在物理教學中滲透物理學史,有利于學生形成科學思維,建立起正確的情感態(tài)度價值觀．為盡快將學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)落到實處,教育部已啟動各科教材的新一輪編寫．因此,對中美高中物理教材物理學史的呈現(xiàn)進行比較研究是具有重要意義的．本文選取目前我國使用較為廣泛的5套新課標高中物理教材和美國高中物理教材“物理:原理與問題”,分別從物理學史的呈現(xiàn)方式和內(nèi)容選擇兩方面對中美高中物理教材中物理學史的呈現(xiàn)進行比較研究,得出中美高中物理教材中物理學史呈現(xiàn)的異同點,并結合美國高中物理教材物理學史呈現(xiàn)的可借鑒之處,對我國下一輪教材修訂、編寫提出了合理建議．

2 研究說明

本研究選取我國人教版、教科版、魯科版、滬科版、粵教版5種版本的教材(必修1、2和選修3-1、3-2、3-3、3-4、3-5)和美國高中物理教材“物理:原理與問題”(美國高中主流理科教材,全美使用率近50%[14],簡稱“美國版”,分為上、中、下3冊)中的物理學史為研究對象,采用文獻法、文本分析法、比較法等研究方法從呈現(xiàn)方式和內(nèi)容選擇兩方面對中美高中物理教材中物理學史的呈現(xiàn)進行比較研究．基于研究的實際以及對研究成果表達的需要,現(xiàn)對本研究作以下說明.

(1) 在統(tǒng)計時以“處”作為統(tǒng)計單位,只要教材中出現(xiàn)了物理學史的內(nèi)容,無論長短,有完整意義的均記為一處.

(2) 將物理學史的呈現(xiàn)形式分為文字描述(純文字)和圖文并茂(文字加配圖)兩種.

(3) 根據(jù)教材的構成要素,將物理學史的呈現(xiàn)位置分為:章節(jié)引言、正文部分、旁注、專欄和習題,其中專欄指的是:人教版教材中的“科學足跡”、“科學漫步”、“STS”;教科版教材中的“發(fā)展空間”;魯科版教材中的“信息窗”、“拓展一步”;滬科版教材中的“信息瀏覽”、“STS”;粵教版教材中的“資料活頁”;美國版教材中的“未來技術”、“物理學前沿”.

(5) 根據(jù)物理學史所屬地域不同,將其分為:國內(nèi)和國外．其中我國5套教材中的“國內(nèi)”是指中國,而對于美國版教材“國內(nèi)”是指美國．若同一處內(nèi)容涉及兩個地域則按兩處處理.

(6) 根據(jù)物理學史中所涉及年代,將其分為古代、近代和當代,劃分時采用世界史的劃分標準:1640年以前記為古代;1640—1917年記為現(xiàn)代;1917至今記為當代．若一處內(nèi)容涉及兩個或三個年代,則相應記為兩處或三處．

3 中美高中物理教材物理學史的呈現(xiàn)比較

本研究對中美高中物理教材物理學史的編排總量進行統(tǒng)計,結果如表1所示．

表1 物理學史在各版本教材中的編排總量統(tǒng)計表

從表1可以看出,我國各版本高中物理教材物理學史的編排總量均為百余處,其中人教版、教科版、魯教版、粵教版4種版本教材中物理學史編排總量差異不大．相比而言,滬科版教材中物理學史的編排總量多達220處．美國版高中物理教材物理學史的編排總量僅為60處,遠遠少于我國各個版本高中物理教材物理學史的編排總量．

3.1 中美高中物理教材物理學史的呈現(xiàn)方式比較

本研究從呈現(xiàn)形式、呈現(xiàn)位置以及篇幅大小3方面對中美高中物理教材物理學史的呈現(xiàn)方式進行統(tǒng)計,其結果如表2所示．

表2 物理學史在各版本教材中的呈現(xiàn)方式統(tǒng)計表

由表2可以看出,呈現(xiàn)形式方面:中美高中物理教材編排物理學史時均有文字描述、圖文并茂兩種形式,其中我國教科版、魯科版、粵教版3種版本的教材中采用圖文并茂形式引入物理學史的編排數(shù)量均比單純的用文字來描述的多,特別魯科版教材中物理學史編排將近80%都采用了圖文并茂的呈現(xiàn)形式,而人教版、滬科版和美國版則更青睞于采用文字描述．

呈現(xiàn)位置方面:中美高中物理教材編排物理學史時,其呈現(xiàn)位置均有章節(jié)引言、正文部分、旁注、專欄、習題5種呈現(xiàn)方式,但呈現(xiàn)在各個位置上的物理學史數(shù)量是不均勻的．正文部分和專欄是各個版本教材物理學史集中呈現(xiàn)的位置,表現(xiàn)最突出的是美國版高中物理教材中約76%的物理學史編排在正文部分,而各個版本高中物理教材物理學史呈現(xiàn)在旁注、習題上的較少,特別是魯科版和粵教版各自僅將1處物理學史呈現(xiàn)在旁注當中．

篇幅詳略方面:中美高中物理教材物理學史的敘述均有詳有略．其中,大多數(shù)物理學史的敘述較為簡略,這一表征最為明顯的是物理學史呈現(xiàn)高達220處的滬科版教材,有165處均為簡單描述,其次是美國版高中物理教材約81%的物理學史呈現(xiàn)篇幅為簡略．

3.2 中美高中物理教材物理學史的內(nèi)容選擇比較

本研究從物理學史所屬地域、涉及年代兩方面對中美高中物理教材物理學史的內(nèi)容選擇進行統(tǒng)計,其結果如表3所示．

表3 各版本教材中物理學史內(nèi)容選擇上的統(tǒng)計表

從表3可以看到,在物理學史所屬地域方面,中美各版本教材所選取的物理學史均涉及國內(nèi)和國外．但各個版本教材物理學史涉及到國外的數(shù)量都遠遠多于國內(nèi),這一特征表現(xiàn)最為顯著的是滬科版教材,涉及國外的次數(shù)比國內(nèi)高出147處．

在物理學史涉及的年代方面,中美各版本高中物理教材中的物理學史的內(nèi)容都涉及到了古代、近代和當代．但各個版本高中物理教材中的物理學史所涉及年代并不均衡,無論是哪個版本的教材,涉及到近代的物理學史都是最多的,其次是當代,涉及最少的是古代．

4 修訂與編寫建議

物理學史的編排是教材編排的一個重要組成部分．對中美高中物理教材中物理學史的呈現(xiàn)進行比較研究,目的在于探尋出中美高中物理教材中物理學史呈現(xiàn)的差異點,并結合美國高中物理教材物理學史呈現(xiàn)的可借鑒之處,對我國下一輪教材修訂、編寫提出合理建議．基于本研究,筆者對教材修訂提出以下建議．

4.1 重視物理學史的呈現(xiàn)位置

筆者在研究中發(fā)現(xiàn)美國版高中物理教材中約76%的物理學史編排在正文部分,相比而言,雖然我國5種版本的教材的確都把一定數(shù)量的物理學史編排在正文部分,但是卻把更多的物理學史編排在章節(jié)引言、專欄、旁注和習題等非正文部分中．這樣的編排布局顯然對物理學史的重視程度不夠,因為正文部分是整堂課講解的重點所在,所以呈現(xiàn)在這一部分的物理學史不容易被忽視,而對于腳注、章節(jié)引言等非正文部分的物理學史則很可能被師生簡單帶過甚至忽略,嚴重影響了物理學史的教學效果．所以應該合理分配物理學史的呈現(xiàn)位置,以期最大程度地發(fā)揮物理學史的教育功能．

4.2 加強物理學史編寫的客觀性

我國高中物理教材中呈現(xiàn)的物理學史編寫時,編者滲透進大量的主觀教育性,感情色彩濃烈,例如“當鐳以昂貴的價格出現(xiàn)在市場上時,居里夫婦自己卻甘愿過著清貧的生活”、“玻爾謙虛好學,他善于和各種不同學術觀點的學者交流”、“沒有學術的民主和思想的自由,科學就不能繁榮”．相比而言,美國版高中物理教材物理學史的陳述注重客觀性,語言偏于冷靜,感情色彩輕淡,對物理學史的評價較少．筆者建議在物理學史的編寫和修訂時應加強物理學史編寫的客觀性,例如，對那些在物理學的發(fā)展過程中有過重大貢獻的物理學家的介紹時,只有通過對其成長經(jīng)歷、科學研究中受到過的挫折和失敗、取得的研究成果等進行詳細敘述,把科學家客觀真實的形象刻畫出來,學生才能很好地感受到物理學家并非神人,明白科學家的成功并非一蹴而就,研究成果也并非信手拈來,而是像常人一樣會經(jīng)歷種種困惑和磨難．這樣更容易幫助學生樹立榜樣,激發(fā)他們學習物理的熱情和信心．如果直接展示“終極”成果或只是簡簡單單地一筆帶過,很容易讓學生潛在地認為科學總是一帆風順地直線式發(fā)展．

4.3 適當提高教材習題中物理學史內(nèi)容分布的比重

美國版高中物理教材每一章習題測評中均有“科技寫作”欄目,該欄目下的習題是基于所學知識編排的,但并不僅僅是教材展示內(nèi)容所能解決的,需要從網(wǎng)上獲取信息才能更好地解決．筆者發(fā)現(xiàn),美國版高中物理“科技寫作”欄目下的習題絕大部分都是關于物理學史的,例如，“研究和描述物理學史中的一個課題．解釋關于此課題的觀念是如何隨著時間而不斷演變的．”這個問題的解決就有利于學生了解物理學的發(fā)展歷程,了解各個科學家的貢獻,從科學思維角度讓學生對科學家有自己的評價,有利于達成對物理學史的“教、學、評”一致性,大大提高物理學史的教學效率．而我國高中物理教材在習題中引入物理學史僅僅只是作為問題的情景而已,仍然是注重學生對相關知識的定量計算．筆者建議在教材的編寫以及修訂中,應適當提高教材習題中物理學史內(nèi)容的分布比重,啟發(fā)學生思考和討論物理學史中的相關問題,充分發(fā)揮物理學史在物理教學中的重要作用．

總之,中美高中物理教材中物理學史的呈現(xiàn)體現(xiàn)出了一些共性,但更多的是差異．在高中物理教材修訂中,對物理學史的編排應該吸收各個版本教材的特色,做到揚長避短,共性與個性統(tǒng)籌兼顧．

1 張蕾,代同貞,丁永文.中美高中物理教材結構對比研究[J].物理教學探討,2016(3):64-67.

2 曾銀標,徐斌,陳浩.對中美兩套高中物理教材例、習題的比較分析[J].物理教學探討,2015(5):71-74.

3 陸永華.中美高中物理教材“電磁感應”的比較研究[J].中學物理教學參考,2016(9):50-53.

4 劉健智,盧宇夢,顏熠喬.中美高中物理教材內(nèi)容呈現(xiàn)方式的比較——以“加速度”的編寫為例[J].物理教師,2014(5):59-62.

5 仲扣莊,郭玉英.高中物理課程標準教科書內(nèi)容難度定量分析——以“量子理論”為例[J].課程·教材·教法,2010(4):67-71.

6 祁映宏.中美2套高中物理教材學生實驗的比較與研究[J].物理實驗, 2006(11):24-27.

7 尹華.中美高中物理教科書“機械能”部分課程難度的比較研究[J].物理教學,2012(7):64-65.

8 王較過,陳鮮艷.中美高中物理教科書內(nèi)容呈現(xiàn)方式的比較——以“電學”內(nèi)容為例[J].物理教學探討,2013(2):1-5.

9 嚴慧潔,陳曉霞.中美高中物理教材演示實驗的分類及比較[J].中學物理教學參考,2015(Z1):15-17.

10 樊麗麗,喬翠蘭,喬文輝,等.中美高中物理教材中批判性思維內(nèi)容的比較研究[J].物理教師,2013(6):2-3.

11 謝婭,樊麗麗,喬翠蘭.中美高中物理教材中心理社會能力培養(yǎng)的比較研究——以力學內(nèi)容為例[J].中學物理教學參考,2014(4):7-10.

12 常曉慧,侯恕,陳榮環(huán).中美兩套高中物理教材中“物理工具”內(nèi)容的比較研究[J].物理教師,2016(11):73-75.

13 陳毓芳,皺延肅.物理學史簡明教程[M].北京:北京師范大學出版社,2012.

14 張恩德.美國近二十年高中物理教材結構的變化特點及啟示[J].課程·教材·教法,2010(4):101-106.

本文系2017年度云南省教育廳科學研究研究生項目(編號： 2017TYS046)的研究成果.

* 通訊作者： 男，云南師范大學教授，博士，研究方向物理課程教學.

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