中、澳高中物理教材结构比较研究

    李锦昌 李德安

    摘? ?要：教材是重要的課程资源，不同版本的教材其结构、目录、栏目等内容呈现方式各有特色。对不同教材进行分析与比较，有利于教师合理地使用教材，有利于学生学习兴趣的激发和学习目的性的提升。文章从目录、绪论和前言、章（节）前言、回顾复习以及栏目设置五部分对中、澳高中物理教材进行比较研究，并结合教学实际提出相应的教学启示。

    关键词：高中物理教材;中外教材对比;比较研究

    中图分类号：G633.7 文献标识码：A ? ? 文章编号：1003-6148（2021）5-0024-5

    本文选取的研究对象分别是澳大利亚的Heinemann版高中物理教材[1]（以下简称Heinemann教材）和广东教育出版社出版的高中物理教材[2]（以下简称粤教版教材）。

    1? ? 教材的整体结构

    Heinemann教材和粤教版教材的整体结构如图1、图2所示。

    对比分析图1和图2可知：

    两套教材都有章、节，每一节中均有正文、图表、栏目以及练习，但两者的栏目数量不同。Heinemann教材中的栏目较少，只有“Physics in Action”“PhysicsFile”“Extension”。粤教版教材的栏目有“观察与思考”“实验与探究”“讨论与交流”“实践与拓展”和“资料活页”。

    Heinemann教材是按照“单元—章—节”的顺序展开，在开始每一单元以及每一章的学习之前分别先介绍学习目标和重点知识，使学生的学习更具有明确的目的性，在完成每一章、每一节的学习之后都会进行回顾与总结，帮助学生巩固所学知识。在Heinemann教材中，第一级分类类别较多，除了扉页、目录、单元之外，还有指南、附录、答案、词汇表以及指数，其中指南是介绍教材每一部分的设计意图以及学生应该如何使用。以教材中的“扩展”栏目为例，指南是这样介绍的：“扩展材料超过了研究设计的核心内容，它适用于希望加深理解深度的学生”[1]。附录部分分为两个板块——国际单位以及了解测量，“国际单位”包括了标准计量单位、质量、长度、时间以及派生单位，“了解测量”主要有正确使用单位符号、科学计数法、准确度和精度、估计结果中的不确定性、重要数字、线性关系和处理非线性数据，学生可以自行学习感兴趣的材料。Heinemann教材的词汇表包含了教材中所有概念以及重要知识，学生在学习过程中遇到不理解的知识可以查阅词汇表来解决困惑。

    2? ? 目录分析

    传统教材都是按照“力、热、声、光、电”的顺序来进行编写，粤教版教材也不例外。以必修一为例，粤教版教材的必修一有四章，分别是运动的描述、匀变速直线运动、相互作用和牛顿运动定律（图3），章题目简洁明了。

    而Heinemann教材的编排顺序则有所不同，整套Heinemann高中物理教材分为两册——Physics 11和Physics 12，主要围绕四个问题展开，分别是“怎样来解释物理世界”“关于物理世界的实验揭示了什么”“场如何解释运动和电”“两个相互矛盾的模型如何解释光和物质”。此外，Heinemann教材又将每个单元分成若干个问题展开。以Heinemann 11级教材为例，共有两个单元，分别是“怎样来解释物理世界”和“关于物理世界的实验揭示了什么”。在“怎样来解释物理世界”单元，分为三个章节“怎样解释热效应”“电路如何工作”“什么是物质以及物质是如何形成的”（图4）。目录以问题的方式进行章节分类，且提出的问题与学生生活息息相关，容易激发学生的学习兴趣以及求知欲，正如杜威所说的“教育即生活”。在教学开始时，学生会带着问题走进课堂，走进物理学。

    粤教版教材的目录可以使读者对本章的教学内容一目了然。Heinemann教材的目录更倾向于问题导向，目的在于让学生带着问题去学习，所以每一个单元都是以问题方式命名单元的标题，例如“怎样解释热效应”。由于提出的问题与生活有着密切的联系，学生的学习兴趣在接触教材时就已经被激发。目录提出的问题是学生熟悉的，但是学生对于问题的理解并不全面，如“怎样解释热效应”，学生的第一反应是可以用温度去解释热效应，可以将温度与热效应简单地联系起来，那么温度是否可以完全解释热效应呢？很显然并不是，除了温度之外，热效应还涉及热量、比热容、潜热等诸多知识。关于温度的知识属于学生现有的知识水平，但是关于热量、比热容等知识属于即将到达的发展水平，两者之间的差异就是“最近发展区”，借助于教学，可以实现从现有发展水平到即将到达的发展水平的飞跃。这就要求教师要做到：采取合适的教学方式和方法来适应学生的认知发展水平，引导并促进学生的认知发展，同时也要引导学生积极参与知识的建构[3]。以目录的方式提出的问题，有助于学生带着兴趣和求知欲来参与物理课堂的学习。

    3? ? 绪论与前言分析

    绪论与前言部分是粤教版教材所独有的，两部分内容延续了传统教材的一大特点——高度概括性，这也是我国教材与英美教材最大的区别之一。其优点在于内容丰富，信息量较大，缺点是可读性较差。绪论部分主要讨论了物理学是研究什么的，物理学的发展给人类文明进步带来哪些成果，物理学与我们的生活如何相关;从学习的角度认识高中物理与初中物理有什么不同，思考我们如何学习高中物理[2]。整体提供的信息量较多，渗透着物理学的态度和思想，并对学生进行科学情感态度教育。

    前言部分介绍本册教材主要研究的问题，通过列举问题引出研究内容。以粤教版教材必修一为例，提及的问题有“汽车在急转弯前为什么要先减速？”“投篮时篮球的运动轨迹为什么是曲线？”在前言部分列举生活中常见的问题和现象，其目的是让学生带着问题走进物理课程。但是，前言把各个章节的问题罗列在一起，学生没办法把握重点，不能有针对性地带着问题走进物理课堂，而且前言部分趣味性、故事性不强，对学生学习兴趣的激发作用有待商榷。前言部分也对教材栏目的设计意图进行介绍，例如，“观察与思考”栏目，编者设计这个栏目的意图在于锻炼学生观察、描述、分析物理现象的能力[2]，这一部分的内容与Heinemann教材的指南作用一致。

    4? ? 章节前言

    Heinemann教材在单元以及章开始时分别介绍学习目标和学习重点，以“关于物理世界的实验揭示了什么”为例，其在单元前言中分为三个研究领域，分别是如何描述和解释运动、选修和实际调查，在研究领域一和研究领域三都提出了相应的目标。对于研究领域一，其结果目标是：完成本单元后，学生应该能够研究、分析和模拟粒子和物体的运动。在研究领域三中提出的目标是：完成本单元后，学生应该能够设计和研究与数据收集和分析的科学过程有关的物理问题，并依据收集到的数据得出结论[1]。

    在“直线运动”章节中，Heinemann教材的前言除了描述常见的直线运动外，还提出了本章节的学习目标：经过本章的学习之后，你将完成对最简单的运动形式（直线运动）的研究，并且能够：（1）在恒定加速度下以图形、数字和代数方式分析直线运动：（2）以图形方式分析不均匀的直线运动[1]。

    粤教版教材在章节的前言部分也会涉及该章节常见的情境以及本章的方法以及知识点，但是教学目的的具体程度远远不如Heinemann教材。以《运动的描述》一章为例，前言列举了常见的运动情境，如鸟儿在空中飞翔、河水在奔流，在介绍完常见的情境后，对运动学和动力学研究范畴进行了区分。而在学习目标上，教材是这样描述的：“本章从物体的运动问题入手，运用科学抽象和理想模型的方法，逐步建立描述物体运动的位置、位移、速度、加速度等概念，从而為后续的学习打下基础”[2]。由此可知，学生需要学会两种方法——科学抽象和理想模型，此外还需要形成关于物体运动的位置、位移、速度、加速度等概念。除了这些之外，学生是否还需要从教材中学习到其他内容呢？学生还需要掌握时间与时刻、路程与位移等一系列知识。所以，粤教版教材告知学生的学习目标不够明确。在现有的教学中，教师会借助于教师用书等方式来获取教学目标、重点、难点等信息，但是这些信息并没有传递给学生，所以学生最多是带着问题而非具体的学习目标走进课堂。对于学生而言，教学就是解决学习困惑以及学习老师所教授的知识与技能，学生对于自己需要在课堂上学习到哪些内容没有明确目标。通过前言的方式告知学生本章的具体学习目标，需要掌握哪些概念、定理、定律和方法，有助于学生充分发挥主观能动性，有目的地进行学习。此外，学生也可以根据自身掌握的知识与章节的学习目标进行对比，检查已经掌握的知识是否符合学习目标，以更好地进行查漏补缺。

    5? ? 回顾复习

    粤教版教材在学生完成一个章节的学习之后，会对该章节的知识结构（图5）进行梳理，学生通过思维导图可以理清学习思路。此外还有回顾与评价，以问题的方式让学生反思自身知识是否需要进一步完善，如“本章学习的质点模型有何意义？其建构过程对学习物理有何启示”。

    虽然Heinemann教材没有相应的思维导图对章节的知识点进行梳理，但是它的总结概括内容也很详尽。以“加速度”一节为例，其总结由以下部分构成：速率变化的含义与计算、速度变化的含义与计算、加速度的定义、计算公式以及加速度的单位。学生通过温习总结内容，可以进一步巩固知识，而且由于总结部分位置恰好被安排在习题之上，学生在解答习题的过程中如果遇到困惑，也可以重新回顾知识来查漏补缺。

    6? ? 栏目设置

    从栏目的数量来看，粤教版教材的栏目数量较多，有“观察与思考”“实验与探究”“讨论与交流”“实践与拓展”和“资料活页”，Heinemann教材的栏目只有“Physics in Action”“PhysicsFile”和“Extension”。以粤教版教材必修一、必修二和必修三以及Heinemann教材中“怎样解释热效应”“电路如何工作”“什么是物质以及物质是如何形成的”“怎样描述和解释运动”的四个研究领域为统计对象，统计两者的栏目相应的页数（两者的教材页数分别为451页和442页），统计结果如表1、表2所示。

    通过表1和表2可以看出，粤教版教材“讨论与交流”栏目数量最多，占比达到37%，而“实验与探究”栏目数量最少。这与栏目的适用性和替代性有关，只有章节的内容涉及实验时，才能设计“实验与探究”栏目，例如测量电源的电动势与内阻。相对而言，“讨论与交流”栏目的应用范围更为广泛，因为一节内容可以对多个问题进行讨论与交流，同时“讨论与交流”栏目可以起到替代例题的作用，如“试估算一下自已和同桌之间的引力有多大”。

    在Heinemann教材中，“Physics in Action”“PhysicsFile”以及“Extension”三部分内容都会涉及名词的解释或者生活中的应用场景，但是三者之间是存在区别的。“Physics in Action”是将物理学置于适用的情况或相关的上下文中，它们指的是物理学的性质和实践、物理学的应用和相关问题以及概念和思想的历史发展;“PhysicsFiles”则包含一系列有趣的信息和真实示例;“Extension”更多的是指超出了研究设计的核心内容，它适用于希望加深理解深度的学生[1]。

    在粤教版教材的前言部分，也对各栏目的设计意图进行了介绍。“观察与思考”栏目意在锻炼学生观察、描述、分析物理现象的能力;“实验与探究”栏目可以让学生体会问题、证据、解释、交流等要素在开展科学探究中的重要性;“讨论与交流”栏目可以展示学生对物理问题的见解，感受思维碰撞的乐趣;“实践与拓展”栏目可以让学生发散思维，在实践性的课题探索中提升创新能力，认识科学、技术、社会和环境发展的关系;“资料活页”栏目可以让学生感悟物理学史上科学家们的智慧，感受前沿科技的成就[2]。

    7? ? 启示

    7.1? ? 告知学生学习目标，提高学习的目的性

    虽然粤教版教材在章节开始时没有向学生明确本章或本节需要掌握的概念、定律以及公式，但是教师可以补充相关材料。教师将教学的目标、重点、难点等信息与学生进行分享，使得教学过程朝着共同的方向进行，可以提高教学效率和教学目的性。

    7.2? ? 巧设物理情境，激发学习兴趣

    国内的教材对于物理学史的重视程度越来越高，最突出的表现就在于物理学史在教材中占有的比例越来越多。除了通过物理学史来激发学生的学习兴趣之外，也可以充分借鉴国外教材的生活情境的方式，在教学中更多地使用故事或者生活情境来引出问题，激发学生的学习兴趣。

    7.3? ? 妙用物理问题，激发求知欲

    教学开始时，教师可以借助于合适的问题，激发学生的学习兴趣和求知欲，通过问题建立教学内容与生活之间的联系，使学生带有明确的目的走进教学，例如“怎样解释热效应”。同时，教学中也应该充分利用“最近发展区”，通过一定的策略，来提高教学效果。

    参考文献：

    [1]Doug Bail， Keith Burrows etc. Heinemann Physics 11：VCE Units 1&2， 4rd edition[M].Pearson Education Australia， 2016.

    [2]熊建文.普通高中教科书物理必修第一册[M].广州：广东教育出版社，2019.

    [3]袁平，刘蓉.维果茨基最近发展区理论研究[J].科技信息（学术研究），2008（10）：78-79.

    （栏目编辑? ? 刘? ?荣）