从美国高中物理教学所想到的

摘要：美国中学物理教育从物理课程标准的制定到材材内容设计，并在教学中实施科学探究内容有机结合的中学物理实验，从而使物理教材的编写和课程的实施能够更好地体现和贯彻标准的精神，这种将物理教育与生活紧密相连的教学目标值得我们借鉴。

关键词：美国；物理；教学

【中图分类号】G633.7

人们长期在社会生活中对自然界的观察和研究形成了一门学科——物理学，因此，物理学的一切教育活动离不开社会生活，物理与生活的紧密相连也是自然而然的事。这在美国物理教学中也形成了极为普遍的教学指导思想，甚至融入到物理学的方方面面。其中，如下几点值得我国物理学界及物理教学借鉴：

一、教材内容贴近生活，富有情趣

随着全球性科学技术的突飞猛进，近三十年来，美国高中物理教材根据新时期学生接收程度的特点，在结构栏目数量增多、篇幅小型化、实验活动探究化、实验方案微型化、习题重视概念、强调标准、图片来源广泛、更贴近生活等特色。[1]

其中，1988年出版的《动手动脑的物理学（Active Physics）》，主编亚瑟·艾森克拉夫特（PaulW.Zitzewitz）博士作为美国全国科学教师协会的1999-2001年度主席，参与了《美国国家科学教育标准》的制定。在美国，高中阶段（1-12年级）物理是选修课程，通常认为这门课仅适于聪明、偏重理科、将来要上大学的学生选修。近年来选课率有所上升，但也只有约四分之一的学生选修物理，并且其中大多数仅学习1年的介绍性物理课程，对此，《动手动脑的物理学》编写中把学生的数学和阅读能力限定在9年级水平，将教材内容分为与学生生活关系紧密的6大主题，即通讯、家庭、医学、预测、体育和交通，每一主题出版一册教材。它与常规物理教材不同，虽也包含力学、光学、电磁学等内容，但以综合的方式分布在各个分册中，以活动的形式引导学生像科学家那样探究物理学。每一主题分三章，每一章开头均创设了富有挑战性的真实物理“情景”，向学生提出“挑战”目标，师生共同商定“评价标准”；核心内容为需要学生进行探究的多个“活动”；接着是“物理学在工作中”，应用社会、生活中的真人真事，描述在不同领域工作的人们是如何应用学生们正在学习的物理原理的；最后是“本章评价”和“你学到了什么”，对全章的学习进行总结和评价。该教材的每一主题、每一章从教学内容上来说都是相互独立的，可从任一主题中的任一章开始进行教学，例如，在《家庭》第1章“设计通用住房”的情境：人们正面临住房危机，怎样设计出一个“通用住房”建造计划，使其能同样适用于不同环境的地区[2]；从《体育》的第三章“月球上的体育运动”开始，在这一章的学习中，学生们要探究地球和月球影响体育运动的因素，从中学到重力加速度、质量与重力、抛体运动、动量、重力对摩擦力的影响等内容[3]作为高中物理的入门性课程，该教材版式设计生动活泼，学生用书中印有大量精美的彩色图表，封面上书名中的“ACTIVE”用自行车、滑板、球等进行修饰，图片采用了美国学生在生活中非常熟悉的情景，使学生感到物理学就在身边，物理学是有趣的。书中每一栏目都配有富有特色的爱因斯坦的卡通图像，使学生们感到物理学并不神秘，他们正在像爱因斯坦那样进行物理学研究。[4]而对于高水平的学生，《物理学的原理和问题》（Physics：Principles andproblems）是美国《国家科学课程标准》颁布之后，美国著名的McGraw-Hill出版公司组织人力财力，对PaulW.Zitzewitz博士主编的一种高中物理教材的第二版进行修订，是一种供有志于科学学科的高水平学生使用的物理教科书和参考书.[5]

二、以问题解决为中心的课堂教学

自20世纪80年代，美国逐渐强劲地出现了具有战略意义的教法改革——以问题解决为中心的课堂教学。它不是以设问组织课堂教学，也不是站在问题面前，去分析、寻找解决问题的办法。它是教师创设提出问题的实际情境，刺激学生提出高质量问题，即合情合理的常规性问题，特别是并非显然的非常规性问题，类似达尔文提出物种起源，牛顿提出为什么苹果下落，爱因斯坦提出光速是多少这样的问题。问题解决的途径不是单一的。因此他们提出“开放式答案”这个概念，即问题的答案可能是多种多样的，甚至是无数解的。这种教学方法对突破学生思维的僵化、呆滞，刺激思维的灵活性有一定的作用。这种教学方法旨在对学生的创造性思维能力培养。这是美国基础教育的战略目标：大量地培养具有创造能力的科学家和工程师。

三、物理教学让实验说明一切

激励学生的兴趣与热情是美国物理改革课堂教学方式的主要目标，教师深知那些顽皮的学生往往更富有冒险精神，恰当地诱导他们有可能使这种精神转化为探索科学的动力。引导学生学习应用高新技术，因势利导，强化他们认识尖端科技前沿进展的好奇心和冒险精神。其中美国宾夕法尼亚州阿拉喀尼高级中学科学实验课程就采取这样的改革： 一是因陋就简，创造引进高技术实验的必要条件。虽然该校地处偏僻农村地区，但是，学校教师将不少配置落伍闲置不用的旧计算机重新配置，并订购必要的软件和所需的各种传感器，与计算机串口相连接，学生可以在这些计算机上输人数据，显示图象，进行运算，使用数据程序软件制作图表，处理文字，完成全部实验报告。二是教师设计出既适合学生能力水平、密切配合课堂教学内容的，又富有挑战性、能够激发学生浓厚的探索兴趣的实验课程，例如制作太阳能灶的实验。实验要求学生利用普通的窗玻璃和铝箔等材料装配太阳灶，灶温必须达到100℃，而且能够用来给自己烧午饭。在整个实验的完成过程中，学生们一直使用热敏电阻，提供数据，处理信息，监测灶温，利用计算机显示数据。然后教师给以质量评价。实验成果的竞争是激烈的。学生体验到成功是激励科学兴趣、热情和力量的源泉，所以，每当一个小组灶温升高，赢得了100分的时候，其他小组便争先恐后地改进自己的“产品”，提出新的实验措施。教师们发现，学生这样学习与单纯依靠课堂讲授这些教学效果迥然不同。各班学生都以过去不曾见过的极大热情投入实验之中。他们常常比教师还要早到教室。随着实验课程的开展，阿拉喀尼高级中学的物理教师的角色渐渐地由知识权威性的代表者，变成了技术方面的指导顾问。师生共同切磋如何攻克技术难关。学生们通过这个实验过程，体验到探索的成功，意识到智慧的发展，看到自己刻苦带来的成果，理解这些成果与社会的关系，这些体验实际上是在引导学生们理解人生的价值，帮助他们踏上真正的人生道路。

四、启示

美国中学物理教育从物理课程标准的制定到材材内容设计，并在教学中实施科学探究内容有机结合的中学物理实验，从而使物理教材的编写和课程的实施能够更好地体现和贯彻标准的精神。在比较中发现，我国高中生在物理实验中的实验设计能力、实验的自我监控我国学生在物理实验中的探究能力有待提高，作为学生进行实验时的引导者，教材应在如何培养探究能力上下工夫。比如探究性实验数量过少，以实验目的、原理、步骤为顺序的编写结构与探究过程不符，探究策略的指导过少等等。另外，教学中要给学生有独立思考的余地，还要避免学生在制定计划与策略上花太多的时间，而有更多的时间用于实验操作、观察、数据分析与处理上。物理知识在学生的日常生活和社会生活中有着广泛的应用。物理实验教学应该让学生从身边的生活现象中去探究并认识物理规律，让学生把认识到的物理知识及科学研究方法应用到生活与生产的实际中去。这不仅可以增加学习物理的乐趣，还可以培养学生良好的思维习惯和科学探究的能力。我国高中的学生实验教材偏重于学术特色，较少关注生活实际。对此，教材应开发一些能与学生的生活实际密切联系的实验，让学生体会到生活中处处有实验题材。用日常生活中的物品做实验也是一种好的方法，这样可以让学生对实验有亲近感，并且由于这些材料原来并不是实验器材，所以这种做法本身就是一种创新，会有利于培养学生的创新意识。增强教材的亲和性可以让教材富有人情味，让学生对实验更感兴趣。另外，还可以使学生在做实验时思维处于放松的状态，有利于创造性思维的迸发。只有将物理知识与生产实践、生活实际及现代科技结合起来，才能使学生体会到物理学的强大生命力，也才能体现物理学自身的价值。[6]

参考文献

[1]张恩德. 美国近二十年高中物理教材结构的变化特点及启示[J]. 《课程·教材·教法》 2010年04期

[2]Arthur Eisenkraft.Active Physics.NY：Home，Inc，2000

[3]Arthur Eisenkraft.Active Physics.NY：Sport，Inc，2000

[4]仲扣庄.基于探究的美国高中物理教材[J].学科教育，2002，（12）

[5]仲新元.美国高中物理教材中的批判性思考题[J].《物理教师》2004年12期

[6]庄琳，陈娴.美国中学物理教材中渗透STS教育理念的研究[J].物理教师，2009，（30）6