陳娜娜

摘 要：德國高度重視科學(xué)技術(shù)教育，其中學(xué)物理教育分層次、分階段，并在文理中學(xué)使用配套的KPK系列教材。通過對中德中學(xué)物理課程設(shè)置、中德兩套高級中學(xué)物理教材“動力學(xué)”部分的主題內(nèi)容和體系結(jié)構(gòu)的比較研究發(fā)現(xiàn)：德國卡爾斯魯厄物理課程的設(shè)計思想切入點創(chuàng)新、內(nèi)容選取起點較高、展開順序“深入淺出”、概念引入直接自然。兩套教材的比較研究能夠為理解物理概念、完善物理教材和教師備課提供較大的幫助和參考。

關(guān)鍵詞：德國；教材；高中物理；KPK；比較

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）2-0021-4

1 引 言

新課程改革的人教版教材側(cè)重物理學(xué)概念、規(guī)律經(jīng)典的建設(shè)過程，教材的主題內(nèi)容基本是圍繞著“運動和力”展開的，教材對物理知識本身的要求較高，同時對高中階段學(xué)生的數(shù)學(xué)功底要求逐步升高，使得高中學(xué)生感到物理“晦澀難懂”。相比之下，德國KPK教材更加注重物理從生活中來，在設(shè)計思想、主題內(nèi)容選取及展開順序、概念引入、欄目設(shè)置和插圖等方面形象生動，深入淺出，值得認(rèn)真研究。

現(xiàn)有的中德物理教材的對比研究主要從兩套教材的習(xí)題和設(shè)計思想特色方面進(jìn)行展開[1-2]，而本文從中德中學(xué)物理的課程設(shè)置和知識結(jié)構(gòu)等方面著手，選取新課標(biāo)人教版必修模塊和選修3-5“動量守恒定律”與KPK力學(xué)[3]在中學(xué)物理的課程設(shè)置、“動力學(xué)”主題內(nèi)容和“動力學(xué)”概念規(guī)律三方面進(jìn)行比較研究。

2 中德中學(xué)物理課程設(shè)置比較

2.1 德國中學(xué)物理課程設(shè)置

德國實行小學(xué)4年、中學(xué)8年的義務(wù)教育，4年小學(xué)后經(jīng)過5年級和6年級的過渡階段進(jìn)入分流階段，大約70%的學(xué)生進(jìn)入主科中學(xué)（5到9年級）和實用中學(xué)（5到10年級）等職業(yè)學(xué)校，讀2～3年后就業(yè)；一小部分（30%左右）成績較好的學(xué)生進(jìn)入文理中學(xué)（5到13年級）繼續(xù)學(xué)習(xí)，不同中學(xué)實現(xiàn)不同的教育目標(biāo)。主科中學(xué)和實用中學(xué)側(cè)重職業(yè)教育，完全中學(xué)側(cè)重“精英教育”，實行全面化分層次的雙向分流教育。文理中學(xué)又分為初級、中級、高級3個階段。德國中學(xué)物理課程設(shè)置如表1所示。

2.2 我國中學(xué)物理課程設(shè)置

我國實行小學(xué)6年、初級中學(xué)3年的國家義務(wù)教育，小學(xué)畢業(yè)后學(xué)生不分流。初中畢業(yè)后，大部分學(xué)生進(jìn)入高級中學(xué)學(xué)習(xí)，小部分學(xué)生進(jìn)入中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校學(xué)習(xí)技術(shù)。新課程改革后，我國中學(xué)教育提倡面向全體學(xué)生的素質(zhì)教育，我國中學(xué)物理課程設(shè)置如表2所示。

2.3 比較分析

九年制的文理中學(xué)（又稱完全中學(xué)）是德國的傳統(tǒng)高級中學(xué)，文理中學(xué)的高級階段相當(dāng)于我國的高中階段。德國在此階段的學(xué)生基礎(chǔ)較好，使用的KPK高中物理教材與我國的高中物理教材屬于同一層次。德國KPK物理教材的高中版，非常明細(xì)地將物理學(xué)分支學(xué)科分為力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、原子和量子物理等5冊，德國的雙向分流教育使得KPK系列教材每一冊的起點相對較高。而我國新課標(biāo)人教版高中物理教材分必修模塊和選修模塊，為學(xué)生提供一定的選擇性，沒有明顯的學(xué)科分支，新課程改革提倡素質(zhì)教育，面向全體學(xué)生。

3 中德兩套高中物理教材“動力學(xué)”章節(jié)主題內(nèi)容比較

3.1 章節(jié)內(nèi)容結(jié)構(gòu)比較（如表3所示）

3.2 比較分析

從表3中可以看見：德國KPK物理教材（高中版）和新課標(biāo)人教版必修1、2及選修3-5兩套教材所選編的內(nèi)容差別很大。KPK教材第三章《角動量和角動量流》、第四章《重力場》，這些內(nèi)容和概念出現(xiàn)在我國大學(xué)物理教材中，這也體現(xiàn)出德國KPK教材知識的深度、廣度相對較高。

兩套物理教材對各章節(jié)內(nèi)容的側(cè)重程度不同，具體反映在各章節(jié)內(nèi)容所占的頁數(shù)篇幅上?，F(xiàn)將各章節(jié)頁數(shù)所占總頁數(shù)的比例作出餅狀圖，如圖1、圖2所示。對比可見：KPK教材重點內(nèi)容較為突出，第三章《動量和動量流》所占比例高達(dá)28.09%；而人教版教材除《物理學(xué)與人類文明》部分所占比例較小外，其他章節(jié)所占比例基本均勻。KPK教材的《宇宙學(xué)》所占比例為2.25%，而人教版教材的《萬有引力與航天》所占比例為11.86%；人教版教材主要采用牛頓的“力學(xué)模型”，側(cè)重介紹運動、受力分析和能量，而KPK教材主要采用新的設(shè)計思想和新的概念結(jié)構(gòu)，以“動量流模型”為核心，側(cè)重于介紹動量、動量流，KPK教材把動量作為力學(xué)的基礎(chǔ)。

4 動力學(xué)物理概念和規(guī)律比較

KPK教材和人教版教材所采用的基本物理量、模型和描述方式不同。因此，兩套教材表述相同物理概念和規(guī)律也有較大的區(qū)別。

4.1 物理概念比較

由表4可見，兩套教材中相同的基本物理概念的描述不同。KPK教材獨特的設(shè)計理念打破了經(jīng)典力學(xué)的思維，進(jìn)行了大膽的改革與創(chuàng)新。KPK教材中“力”簡化為“動量流強度”，它將物體運動的第一基本概念定義為動量，認(rèn)為動量是一個整體不可再分，能夠在物體之間流動。它以動量這一實物型量為中心概念構(gòu)建全新的力學(xué)結(jié)構(gòu)，其獨特的描述方式更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和積極性。而人教版教材以力和速度為基本概念構(gòu)建了經(jīng)典力學(xué)結(jié)構(gòu)，力的概念比較復(fù)雜，頗具難度。尤其是受力分析，學(xué)生學(xué)得相當(dāng)吃力，很難真正掌握。

此外，兩套教材概念引入的思維方式也不同。人教版高中物理教材采用從特殊到一般的思維方式來引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)物理知識，而KPK教材則恰巧相反，采用從一般到特殊的思維方式來引導(dǎo)學(xué)生接受物理知識，這對傳統(tǒng)教育理念框架來說，KPK教材作出了大膽的嘗試與創(chuàng)新。

4.2 物理規(guī)律比較

人教版教材中牛頓運動定律是物理學(xué)的基礎(chǔ)規(guī)律，是整個高中物理中聯(lián)系運動與力的紐帶。由表5可見：KPK教材中把牛頓運動定律只是作為“動量流模型”的一個推論，人教版教材在給出定律前學(xué)生先實驗探究，得出實驗探究報告，最后引入牛頓運動定律。例如：Δp=I關(guān)系式在人教版教材中是動量定理，在KPK教材中卻是一種定律；相反，==F在KPK教材中是定理，其本質(zhì)相當(dāng)于人教版教材中的牛頓第二定律ma=F。人教版教材遵循物理學(xué)發(fā)展的歷史，進(jìn)而建立一些重要物理概念和物理規(guī)律，讓學(xué)生探尋物理學(xué)家偉大發(fā)現(xiàn)的足跡，而KPK教材則獨辟蹊徑，大膽創(chuàng)新，從一開始就確定“流模型”概念（如“動量流”）。在這一基礎(chǔ)上逐步建立牛頓運動定律、動量守恒定律。從這一角度來看，KPK物理教材最大的特色是“深入淺出”。顯然，對學(xué)生的思維要求較高，這也體現(xiàn)出德國的“精英教育”。同時也非常重視職業(yè)教育，大約70%的學(xué)生就讀職業(yè)學(xué)校，只有30%左右的學(xué)生學(xué)習(xí)物理提高課。而人教版物理教材的特色是“淺顯易懂，逐步深入”，這充分體現(xiàn)了素質(zhì)教育的要求，面向全體學(xué)生。

5 結(jié) 論

通過對KPK物理教材和人教版物理教材力學(xué)部分的對比，發(fā)現(xiàn)兩套教材的面向?qū)ο蟆⒃O(shè)計思想、主體內(nèi)容和體系結(jié)構(gòu)等都有較大的不同。

（1）兩套教材的面向?qū)ο蟮钠瘘c存在差異。KPK教材面向雙向分流后學(xué)習(xí)成績較好的30%左右的學(xué)生，因此，呈現(xiàn)出“入門難”的特點。而人教版教材面向?qū)W習(xí)成績分層的學(xué)生，所以，呈現(xiàn)出“淺顯易懂，逐步深入”的特點。

（2）兩套教材的設(shè)計思想的切入點不同。KPK教材通過物理概念和物理思想的結(jié)構(gòu)化實現(xiàn)物理課程的精簡化，以“流”和“守恒”為指導(dǎo)思想，建立了以“動量流模型”為核心概念的力學(xué)體系。人教版教材更加側(cè)重物理概念和規(guī)律的經(jīng)典建立過程，教材的主題內(nèi)容基本圍繞著“運動和力”展開。不同的切入方式處理問題時，處理方法略有不同。

（3）兩套教材主題內(nèi)容的選取、展開順序和重點內(nèi)容有所不同。KPK教材重點講述動量和動量流、重力場及質(zhì)量和能量，而人教版教材重點講述運動和受力分析。KPK教材第九章《宇宙學(xué)》所占比例僅為2.25%，而人教版教材第六章《萬有引力與航天》所占比例則為11.86%。

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（欄目編輯 劉 榮）