中美高中物理教科书内容呈现方式的比较

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  作者简介:王较过,男,汉族,陕西临潼人,陕西师范大学教授,主要从事“物理教育”、“物理学史”和“教育统计、测量与评价”的教学和研究。现任教育部陕西师范大学基础教育课程研究中心副主任,《中学物理教学参考》主编,陕西省中学物理教学研究会副理事长。
  摘要:教科书内容呈现方式对学生的学习起到重要的引导作用。本文构建了高中物理教科书内容呈现方式宏观层面和微观层面的比较模型,并以人教版选修3-1和美国高中物理教科书holt physics中的电学部分为例,从章节安排、文本编写、栏目设计思路、插图设计及习题设计等方面对比分析了中关物理教科书内容呈现方式的特点和差异。
  关键词:高中物理;电磁学;教材比较
  中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2013)2(S)-0001-5
  教科书内容的呈现方式受文化背景的影响,因此中美文化背景的差异在物理教科书内容呈现方式上也有反映。比较中美高中物理教科书内容的呈现方式,不但可以了解中美教科书的特质而且能够为高中物理教科书的编写提供有益的参考。那么,如何评价高中物理教科书内容的呈现方式呢?中美物理教科书内容呈现方式到底有哪些不同呢?笔者以物理选修3-1(以下简称中国教科书)和近几年在美国广泛使用的holtphysies(以下简称美国教科书)中的电学部分为例作以探讨,分析两国物理教科书内容呈现方式的特点和优势,为我国高中物理教科书编写提供一些建议。
  1 高中物理教科书内容呈现方式比较模型
  教科书内容的呈现方式是指内容在教科书中应该以什么样的方式表达,即以什么样的形式呈现给学习者,以怎样的姿态面对学习者。一般而言,从表层看,教科书内容的呈现方式包括版式设计、栏目设置、插图设计等;从深层看,它包括由教科书的行文风格所反映出来的编者的文化底蕴,对教学内容的深层次理解及其教育教学观等方面。二者间是互相影响、不可割裂的。可见。教科书的呈现方式既包括整体内容的组织形式又包括具体内容的展现方式,前者关注整体内容以怎样的框架呈现,后者关注具体内容以怎样的方式编排。
  对教科书内容的呈现方式,学生往往倾向于从图像系统和版面设计等感性方面进行评价,教师则倾向于从教科书内容体系组织、栏目设置、拓展迁移等理性方面给予评价。因此,在比较教科书内容的呈现方式时,应该考虑教科书的内容体系组织、版面设计、栏目设计及图片。除此之外,建立比较模型还应该参照课程标准中对教科书的编写建议。基于上述考虑,笔者认为,建立教科书内容呈现方式的比较模型,既要看宏观层面也要看微观层面,宏观层面主要分析内容的章节安排、文本编写、图片和表格的呈现、栏目设置、习题特点等。微观层面主要分析对学习者已有经验的利用、探究活动的设计、留给学习者的思维和探索空间以及教学目标的落实等方面。基于上述认识并结合中美高中物理教科书的特点,笔者构建了高中物理教科书内容呈现方式宏观层面比较模型和微观层面比较模型(如表1和表2所示)。
  2 中美高中物理教科书内容呈现方式比较
  2.1 章节安排差异明显
  两版教科书的共同点是均采用“章一节”的编排结构,其主题不但注重物理知识的内在联系,而且注重物理知识与学生认知发展之间的关系。尽管如此,二者间仍有明显的差异,从分章看,对同一主题,中国教科书分章较少,美国教科书分章较多。以“电学”相关主题为例,中国教科书分为两章,美国教科书分为四章,如表3所示。
  从分节看。同一内容中国教科书的分章较少,分节较多,每节内容的容量较小;美国教科书分章较多,分节较少,每节内容的容量较大。以“静电场”为例,中国教科书用一章呈现,共九节内容。美国教科书分为两章呈现,共六节内容,如表4所示。
  分析可知,中美教科书的编排方式各有利弊。以“电学”主题编排为例,中国教科书把电场、电势和电容的相关知识放入《静电场》一章,有利于知识的整合。美国教科书将这些内容分章呈现,降低了教科书的难度,有利于学生学习。以“静电场”内容编排为例,中国教科书各节知识跨度较小,知识点依次推进,美国教科书将同一层次的内容放人一节,整合性强。
  2.2 文本编写各有千秋
  从整体上比较,两版教科书的文本呈现注重激发学生的求知欲,渗透科学思想方法,内容表述富于逻辑性、科学性和艺术性。两版教科书的呈现方式各有自己的特点并存在明显差异。
  2.2.1 导入方式的差异
  中美教科书的导人方式各有特点。中国教科书往往通过引用名人名言、简要介绍名人的生平和主要成就、插入与章节知识内容相关的彩图和必要的文字说明,提纲携领地引入该章内容。而美国教科书一般通过描述本章物理知识在生活中的应用实例,设置问题点明本章的学习目标,插入与内容相关的彩图引入本章课题。例如:两版教科书中《静电场》一章的导入就采用不同的形式,如表5所示。
  由表5可知,首先,美国教科书的章首导读内容将电场力与工业中的汽车喷枪联系起来,引导学生了解物理知识在实际问题中的应用。这种选择和呈现教科书内容的方式,不仅有利于激发学生的学习兴趣。也有助于强调物理学与生活、生产、社会的密切联系。其次,明确指出学习电场力及其相互作用,要求学生弄明白电场力在静电喷漆行业的作用。对于后者,通过设置“静电喷枪是如何工作的?”及“为什么静电喷枪比传统的喷枪更有效?”强调通过学习,学生应该掌握静电喷漆的原理及优点。中国教科书的章首导读,首先引用牛顿的一段话,使学生体会科学探究充满乐趣,物理学的研究永无止境。同时教材指出牛顿没有发现电现象和磁现象,人类研究电现象和磁现象的历史更加丰富多彩,通过简短的文字叙述直接引出本章的主题。这样安排不但使学生明确了本章要研究的主要问题,而且有助于学生体会物理学研究的长期性、丰富性和科学家的地位与作用,渗透正确的学习观和科研观教育。   2.2.2 语言风格的差异
  在语言风格上,中国教科书颇具文学色彩,每章的章首导读部分,通过引用著名物理学家的精辟论述,或引用自编的诗歌导入本章内容,引起学生对本章知识的关注。这样既可使教学内容显得生动活泼,又有利于拉近物理学知识和日常生活的距离,还给学生从人文的视角去看物理学问题提供素材,将物理学问题与社会文化联系起来,培养学生的人文素养。例如《万有引力与航天》一章的导入语中引用了法国数学家、天文学家拉普拉斯的论述:“(牛顿的)《原理》将成为一座永垂不朽的深邃智慧的纪念碑,它向我们揭示了最伟大的宇宙定律,是高于(当时)人类一切其他思想产物之上的杰作,这个简单而普遍的规律的发现,以它囊括对象之巨大和多样性,给予人类智慧以光荣。一拉普拉斯”
  拉普拉斯的论述不仅对牛顿的贡献做出了高度评价,而且文辞美妙。这样既有利于激发学生对万有引力定律的好奇心,又有助于学生将万有引力定律与人类探索自然的过程联系起来,培养学生的人文素养。
  美国教科书中的语言非常注重人性化,关注学生的心理感受,体现学生与文本的对话功能。教科书中多以第二人称“你”的口吻叙述内容,不仅有利于激发学生的想象思维,而且有助于增强学生身临其境的体验,使其感觉亲近和被尊重,在调动学生的学习兴趣的同时,引导学生回忆生活经验。例如,美国教科书《位移与速度》一节的导人语如下:
  “假如你想从尤金出发去俄勒冈州的首府塞勒姆旅行,有多种路线可供选择,如果你选择不同的交通方式和路线,到达目的地将花费的时间也不同,或许是几小时,或许是几天,无论你选择坐飞机、开车或走路,你的起始位置到终点的直线距离是相同的,为了描述你从一个城市到另一个城市的运动结果,你必须指定开始位置到目的地的距离和你的旅行方向。”
  上述导人将速度与位移的知识与学生熟知的旅行路线的选择联系起来,知识点的展开就像是和学生进行友好的对话,这样既拉近了学生与教科书的距离,又使学生产生了亲切感且乐于接受。
  2.3 中美教科书栏目设计思路比较
  中美教科书都设置了丰富多彩的栏目引导学生学习,每一类栏目的设置都有所侧重。其中“实验类”栏目重在强调提高学生的实验能力和科学探究能力:“拓展类”栏目重在强调知识内容和科学思想方法的拓展;“科普类”栏目重在为学生了解现代科技、物理学发展史以及科学技术与社会关系搭建平台;“讨论类”栏目重在为学生自主学习、合作学习和深入思考提供较好的论题;“自我检测类”栏目重在以习题的形式引导学生巩固已学知识。中美教科书中的栏目比较如表6所示。
  中国教科书中的各个栏目穿插在正文知识内容的中间,其设计思路主要表现在三个方面:第一,实验类栏目、讨论类栏目旨在引导学生积极主动地建构知识,学习技能和方法;第二,科普类和拓展类栏目旨在引导学生了解物理学与生活、生产和社会的联系;第三,自我检测类栏目旨在引导学生巩固所学的知识。例如,中国教科书在《库仑定律》一节中,首先通过演示实验“探究影响电荷间相互作用力的因素”引导学生思考电荷之间的作用力与电荷量、距离之间的关系,为得出库仑定律做好知识准备;其次,通过科学漫步栏目引导学生了解静电力在静电喷漆和静电复印中的应用;最后,通过问题与练习栏目中的5道习题,引导学生巩固库仑定律,学会用库仑定律处理实际问题。
  美国教科书的栏目设计思路表现在三个方面:第一,实验类栏目穿插在正文的中间,旨在引导学生亲自动手设计实验,体会科学探究的过程;第二,讨论类栏目穿插在所讲内容之中,旨在对正文中知识点的拓展和补充,引导学生了解物理知识与生活的联系;第三,拓展类、科普类和自我检测类栏目安排在节末或者章末,旨在扩大学生的知识面,引导学生自主学习。例如:美国教科书《电流》一节中,设置了“快速实验室”栏目,引导学生应用日常生活中极易获取到的器材设计趣味小实验:设置了“概念挑战”栏目讲解电灯开关和粒子加速器的知识,引导学生了解电流的相关知识在生活、生产中的作用。这样既有助于激发学生的学习兴趣,又有助于学生体验科学探究的过程。
  2.4 中美教科书插图设计比较
  学生偏好图片丰富的教科书内容呈现方式,教师也喜欢利用教科书上的图片作为教学的重要资源。中美教科书中都设计了丰富多彩的图片,按照其教学功能可分为四类,其中“物理图片”(包括物理原理图和模型示意图)旨在帮助学生理解和掌握较难的物理概念或原理;“生产生活相关图”旨在帮助学生理解物理知识与生产和生活的关系;“实验图”(包括实验装置、实验现象和操作示意图)旨在创设实验情境,培养学生的观察能力和实验动手能力;“图表”(包括知识表格和数据表格)旨在引导学生用整体的眼光统览所学知识,加强知识间的对比、联系与整合。
  中美教科书的分布存在明显差异。以“电学”内容为例,中美两国教科书中的插图按其分类统计(不包括例题以及习题中的插图,且当每一组插图中有几个图片时,在统计时都作为“1”进行统计)如表7所示。
  由表7可知,中美教科书插图分布表现出两个特点:第一,两国教科书设计的图片种类基本相同,但在数量上中国教科书明显多于美国教科书,主要是物理图片和实验图较多;第二,美国教科书中的图表数量较多且图表涵盖的内容比中国教科书更为丰富、广泛。例如,中国教科书只在“简单的逻辑电路”这一节设置了图表,表中的内容只列举了逻辑电路的各种情况及其真值表;美国教科书在“电荷”、“电场强度”、“电流”、“电阻”等内容中都设置了图表,不但图表内容丰富(涵盖粒子的质量和带电量,画电场线遵循的法则,串联电路和并联电路的比较图等),而且图表内容注重对所学知识点进行总结归纳。这样既有助于学生了解物理学中各个知识版块之间的联系,又有助于学生在总结、归纳和类比中学会学习。
  对比发现,美国教科书中插图说明更加具体确切,有助于学生理解物理知识产生的背景和过程。例如,中美教科书在《电场强度》一节所附的插图分别如图1和图2所示。   由上述插图可见,美国教科书的插图文字说明更加详细,既描述了物理过程,又阐明了产生的原因,而中国教科书的插图只说明物理现象。
  2.5 中美教科书习题的比较
  中美教科书习题的设置差异明显,中国教科书中的习题编排在每一节的节尾,章末没有编排复习题;美国教科书中,不仅在每一节的节尾编排了一定数量的习题。而且在每一章的章末也编排了相应的复习题。如表8所示。
  由表8可知,中国教科书中的习题设置类型比较单一,美国教科书中习题的设置类型多、数量大。美国教科书中章末复习题分为四个类型,节内的习题分为两个类型。章末设置的复习思考题旨在帮助学生理清物理学知识结构,培养学生自主归纳总结的习惯:概念性问题通过创设情景提出问题,引导学生运用相应的物理概念和规律解决生产生活中的物理问题,在解释的过程中进一步深化对物理概念和规律的理解;实际问题类似于我国教科书中的计算题,主要是以简单公式的运用为主;综合复习题是融合本章知识设计的习题,考查学生对所学知识的综合运用能力。
  中美教科书的习题差异主要表现在两个方面:第一,中国教科书的习题种类比较单一。以计算题为主,其内容主要涉及物理概念和规律的应用;美国教科书的习题种类包括解释物理现象、计算和科学探究等类型。其中,计算题主要是物理公式的简单运用,引导学生复习所学知识。第二,中国教科书中的习题,解答题目要求的抽象思维能力较低,学生容易理解,找到解题的关键,代入公式计算;美国教科书的习题,解答题目对学生的思维能力和作图能力要求较高,学生在解题时往往要通过画图以及较为复杂的分析才能解答。
  教科书内容的呈现方式对学生的学习起着重要的引导作用,分析不同国家教科书内容呈现方式的特点具有重要的意义。笔者在研究已有文献的基础上,构建了高中物理教科书内容呈现方式宏观层面和微观层面的比较模型,并运用该模型对比分析了人教版选修3—1和美国高中物理教科书holt physics在章节安排、文本编写、栏目设计思路、插图设计及习题设计方面的特点。本研究不仅丰富了教科书评价的理论知识,而且有助于读者了解中美教科书在呈现方式上的差异及各自的优势。需要说明的是,笔者构建的高中物理教科书内容呈现方式比较模型还需要不断的完善,本文仅以电学内容为例,比较了中美教科书呈现方式在宏观层面的差异,至于中美教科书内容呈现方式微观层面的差异还有待进一步的研究和探讨。
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