宋麗穎

摘 要：本文從核心素養(yǎng)的角度出發(fā)，采取教材分析法和教材對比法對美國主流教材《Physics：Principles and Problems》和上海滬科版物理教材在概念建構(gòu)、習(xí)題編排、實(shí)驗(yàn)設(shè)置方面進(jìn)行了比較，并給出了針對我國教材在內(nèi)容編排方面的建議和啟示。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；中美教材；高中物理；比較；建構(gòu)主義

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2018）8-0020-6

1 教材介紹

教育的變革和進(jìn)步是贏得21世紀(jì)人才競爭的關(guān)鍵，而當(dāng)代教育變革的主題是促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

2014年3月，我國教育部發(fā)布的《關(guān)于全面深化課程改革是立德樹人根本任務(wù)的意見》（以下簡稱《意見》）中首次明確提出“核心素養(yǎng)”概念，即“學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段的教育過程中，逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展與社會發(fā)展的人格品質(zhì)和關(guān)鍵能力”。在“核心素養(yǎng)體系”的整體框架基礎(chǔ)上，提出高中物理學(xué)科的核心素養(yǎng)，共有四個(gè)維度：物理觀念和應(yīng)用、科學(xué)思維和創(chuàng)新、科學(xué)探究和交流、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。

從知識導(dǎo)向到能力導(dǎo)向，再到素養(yǎng)導(dǎo)向，體現(xiàn)了教育對“立德樹人”根本任務(wù)的回歸，其變遷基本上體現(xiàn)了從“學(xué)科本位”到“以人為本”的轉(zhuǎn)變。

在核心素養(yǎng)理念的引領(lǐng)下，許多發(fā)達(dá)國家的教育目標(biāo)也發(fā)生著變革。在學(xué)科的知識技能之上，強(qiáng)調(diào)了批判性思維、決策能力、問題解決、自我調(diào)整等高階認(rèn)知能力，溝通、協(xié)調(diào)等社會技能，以及反省性思維、自律性、協(xié)作性、責(zé)任感等人格特征與態(tài)度，從其教材、課程標(biāo)準(zhǔn)中可見一斑。

基于以上考慮，本文選擇中美兩國高中物理學(xué)的一致開篇內(nèi)容——“運(yùn)動(dòng)學(xué)”，從培育學(xué)生“核心素養(yǎng)”的角度，對中美兩國高中主流物理教材，在內(nèi)容編排、概念建構(gòu)、習(xí)題與實(shí)驗(yàn)設(shè)置等幾方面進(jìn)行研究比較，以期針對“高考綜合改革”背景下的物理教學(xué)提出一些個(gè)人的拙見。

美國教材種類繁多，為使研究更具代表性，筆者選取美國主流高中教材《Physics：Principles and Problems》（在美國使用率高達(dá)50%）以及上海科學(xué)技術(shù)出版社的高中物理教材（使用率基本覆蓋全上海）作為研究范本。對這兩種教材“運(yùn)動(dòng)學(xué)”部分內(nèi)容進(jìn)行了內(nèi)容比較和分析。

具體內(nèi)容編排見表1。

2 核心素養(yǎng)角度下對中美教材概念建構(gòu)、習(xí)題編排、實(shí)驗(yàn)設(shè)置方面的比較

2.1 概念建構(gòu)

從內(nèi)容編排上看，美版教材與滬科版教材都采用“章—節(jié)”形式的結(jié)構(gòu)，概念覆蓋廣度基本一致；編排都遵循對概念由淺入深、由表及里的認(rèn)識原則；在章節(jié)前都有導(dǎo)學(xué)（內(nèi)容提要）部分，目的是為了幫助學(xué)生了解本章節(jié)將要學(xué)習(xí)到的內(nèi)容。

不同之處在于，美版《Physics：Principles and Problems》在每一節(jié)的開篇部分，都有本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)和該節(jié)“關(guān)鍵術(shù)語”，我們可以將之理解為該節(jié)的“核心概念”，便于學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)時(shí)把握重點(diǎn)；滬科版教材特意將“質(zhì)點(diǎn)”“參考系”“坐標(biāo)系”“時(shí)間”“時(shí)刻”這些物理概念作為一些準(zhǔn)備知識，美版教材沒有專門講述這些概念，而是在遇到問題時(shí)再及時(shí)補(bǔ)充，強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”。

此外，兩本教材編排中最大的不同點(diǎn)在于：美版教材還十分注重物理概念的心理建構(gòu)過程，從學(xué)生認(rèn)知出發(fā)，精心為學(xué)生制作了通向更高認(rèn)知的“腳手架”。如在每一節(jié)引入新的概念前都有貼近生活的“起步實(shí)驗(yàn)”“迷你實(shí)驗(yàn)”，通過請學(xué)生完成一些有趣的家庭小實(shí)驗(yàn)，將學(xué)生作為章節(jié)重要問題的共同參與者，而非旁觀者，幫助學(xué)生更好地理解即將學(xué)習(xí)的概念。

根據(jù)建構(gòu)主義的理論：“建構(gòu)過程有很多種，比如通過提供的知識信息與學(xué)生相關(guān)、對他們有意義；教材和教師可以給學(xué)生提供梯子，以通向更高層級的理解。但是學(xué)生必須自己爬梯子。”

我們看到，在美版教材《2.1運(yùn)動(dòng)的描繪》引入“機(jī)械運(yùn)動(dòng)”這一概念時(shí)，教材中出現(xiàn)這樣一段話：“假設(shè)你正在家里讀這本書，在開始讀第二章時(shí)，你看了一眼你的倉鼠，發(fā)現(xiàn)他正坐在籠子的一角，過了一會兒，你又看時(shí)，它已坐在對角的飼料盤處了……可見，物體運(yùn)動(dòng)的描述，涉及位置、時(shí)間兩個(gè)因素。換句話說，在描述物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，你需要回答何時(shí)、處于何地這樣的問題?！边@樣的事例生動(dòng)自然，活潑有趣，與學(xué)生的體驗(yàn)息息相關(guān)，自然能夠激發(fā)學(xué)生的興趣，產(chǎn)生學(xué)習(xí)愿望。這樣的例子還有很多。

反觀滬科版教材，相對于美版教材，教材學(xué)科邏輯性較強(qiáng)，注重知識的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，知識點(diǎn)覆蓋面較全，公式數(shù)量較多。但是，情景理論化過高，不夠生動(dòng)。例如，同樣是引入描述運(yùn)動(dòng)物理量的概念，滬科版教材是這樣敘述的：“我們把物體空間位置隨時(shí)間變化的現(xiàn)象叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng)。在自然界和社會生活中，物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的形式是各式各樣、千變?nèi)f化的?！边@樣的敘述顯然對于激發(fā)學(xué)生興趣方面不夠理想。

由此可見，在概念建構(gòu)方面，美版教材在“努力創(chuàng)設(shè)能夠激發(fā)學(xué)生好奇心，能夠促使學(xué)生積極順應(yīng)的物理情境”較之于滬科版教材更勝一籌。建議滬科版教材中可以在章前適當(dāng)增設(shè)本章的核心概念或思維導(dǎo)圖，讓學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)能夠抓住重點(diǎn)和難點(diǎn)，高效學(xué)習(xí)；在情景引入和概念建構(gòu)部分，更加貼近學(xué)生的生活體驗(yàn)，增強(qiáng)趣味性、合理性、現(xiàn)代性。

2.2 習(xí)題編排

筆者對比了對于“運(yùn)動(dòng)學(xué)”章節(jié)兩本教材的題目數(shù)量與類型編排的相關(guān)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)得到表2（不含例題）。

從題目數(shù)量來看，美版教材習(xí)題數(shù)量是滬科版教材的15倍之多！但課本上的習(xí)題數(shù)量并不代表著學(xué)生的實(shí)際練習(xí)量。

我們一直提倡“減負(fù)”，但作為一線老師都清楚，實(shí)際上課本上的習(xí)題量減小并不等同于“減負(fù)”。相反，正是由于課本習(xí)題少，學(xué)生不得不購買大量的課外輔導(dǎo)書，作為“第二教材”輔助理解概念和規(guī)律。而“第二教材”的編寫水平參差不齊，讓學(xué)生又陷入了更苦更深的“題海戰(zhàn)術(shù)”之中。

因此，教材中設(shè)置大量習(xí)題，尤其是不少習(xí)題是緊接著設(shè)置在相關(guān)知識點(diǎn)學(xué)習(xí)之后，有利于學(xué)生理解概念規(guī)律。此外，在課后，學(xué)生也可以根據(jù)自身知識點(diǎn)的掌握情況，有針對性地進(jìn)行訓(xùn)練，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的自主性。而且，學(xué)生能夠準(zhǔn)確、高效地完成教材中布置的作業(yè)任務(wù)，也有助于提升其學(xué)習(xí)效能感。根據(jù)教育心理學(xué)相關(guān)理論：“學(xué)習(xí)效能感是學(xué)生對自我學(xué)習(xí)能力的認(rèn)識和判斷。它往往會受到外部反饋的影響。學(xué)生會根據(jù)一些外部指標(biāo)對自己的學(xué)習(xí)能力進(jìn)行評價(jià)和判斷，從而使效能感發(fā)生變化。學(xué)習(xí)效能感強(qiáng)的學(xué)生更愿意付出努力去學(xué)習(xí)，因?yàn)樗麄兿嘈抛约河心芰?，也相信自己能成功?！?/p>

不難得出，課后習(xí)題的多樣化、系統(tǒng)性呈現(xiàn)，有利于學(xué)生有效把握學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)，大量的豐富練習(xí)材料有助于學(xué)生有針對性地制定計(jì)劃提升課業(yè)成績，這些都有助于學(xué)生學(xué)習(xí)效能感的增強(qiáng)。此外，從習(xí)題本身內(nèi)容分析，美版教材的大部分習(xí)題都是從學(xué)生生活的視角出發(fā)，涵蓋了體育、文化、社會、信息等多個(gè)方面，非常關(guān)注物理習(xí)題與生活的緊密聯(lián)系，并有相當(dāng)數(shù)量的題目與其他學(xué)科相互融合。

例如，第二章“單元測評”中，在“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”類型的題目中，有一道題是這樣的：“每當(dāng)一輛紅色摩托車駛過你朋友家時(shí)，他父親很惱怒，因?yàn)樗J(rèn)為，法定的車速最快為40 km/h，而該摩托車超速了。設(shè)計(jì)一個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)，在這輛摩托車下一次經(jīng)過你朋友家門口時(shí)，判斷它是否正在超速行駛?！?/p>

題目情境來源于生活，用物理知識解決問題，又回歸于生活，這就能夠拉近學(xué)生與生活的距離。尤其是對于很多沉浸于“手游”“網(wǎng)游”世界的青少年來講，現(xiàn)實(shí)生活中的物理問題能夠激發(fā)他們的好奇心，在學(xué)習(xí)物理的同時(shí)，其決策能力、問題解決等高階認(rèn)知能力和溝通協(xié)調(diào)等社會技能也得到提高，更加符合目前核心素養(yǎng)以人為本的教育理念。

2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)置

物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)習(xí)的一個(gè)重要組成部分，對于高中階段的學(xué)生，好的實(shí)驗(yàn)可以提供豐富的感性認(rèn)識，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析、綜合、對比、抽象、概括、判斷、推理等基本能力。通過研究中美教材的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)類型、實(shí)驗(yàn)數(shù)量，統(tǒng)計(jì)表格如表3所示。

表3 中美兩版本教材“運(yùn)動(dòng)學(xué)”部分實(shí)驗(yàn)類型、數(shù)量的比較

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從數(shù)量上看，中美教材在實(shí)驗(yàn)部分的比重基本一致。但在實(shí)驗(yàn)對學(xué)生基本能力的培養(yǎng)方面略有差異。兩種教材針對同一物理問題的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對比如表4所示。

通過以上對比，不難看出，從實(shí)驗(yàn)?zāi)康纳峡?，滬科版通過本實(shí)驗(yàn)意在使學(xué)生通過測量、繪圖，解決“自由落體運(yùn)動(dòng)是怎樣一種類型的運(yùn)動(dòng)”以及“這一規(guī)律的數(shù)學(xué)公式表述是什么？”這樣兩個(gè)問題。注重原理與方法的運(yùn)用。在實(shí)驗(yàn)器材（DIS——數(shù)字化信息系統(tǒng)）的處理數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)則相對弱化，使用計(jì)算機(jī)代替學(xué)生處理復(fù)雜數(shù)據(jù)；美版教材本節(jié)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，更偏重于對中學(xué)生繪圖、思辨、舉一反三能力的培養(yǎng)，雖然對實(shí)驗(yàn)本身數(shù)據(jù)結(jié)果精確度要求不高，但是要能分析出誤差產(chǎn)生的原因，和不同實(shí)驗(yàn)方法的方案優(yōu)劣性，討論交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對生活中的自由落體現(xiàn)象的解釋，進(jìn)一步思考g與海拔、位置等的聯(lián)系，這樣一系列緊湊的環(huán)節(jié)設(shè)置，一則使得該實(shí)驗(yàn)與學(xué)生更親近，二則在達(dá)成這些任務(wù)的過程中，也間接培養(yǎng)了學(xué)生的批判性、協(xié)作性、反省性思維。同樣，從實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和示例來看，美版教材實(shí)驗(yàn)更強(qiáng)調(diào)“完整性”“安全性”“全員參與性”。這些都潛移默化地體現(xiàn)了核心素養(yǎng)所倡導(dǎo)的“樹立物理觀念”的維度。

3 比較后的啟示

不管是《Physics：Principles and Problems》還是滬科版教材，都是基于因地制宜、因材施教的理念所編制的教材。

通過以上對于“運(yùn)動(dòng)學(xué)”概念建構(gòu)的方式、習(xí)題的編制以及學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對（下轉(zhuǎn)第27頁）（上接第24頁）比分析，美版《Physics：Principles and Problems》對于我國滬科版物理教材有很大的借鑒意義。

如從教材結(jié)構(gòu)上看，應(yīng)該更加符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。物理是從生活中來，更要回到生活中去。盡量從生活中提取實(shí)驗(yàn)場景和素材，將可見的生活場景變成實(shí)驗(yàn)室，每天的所見所聞都寫進(jìn)教材。學(xué)生感受到物理不僅是好玩的學(xué)科，更是一門有用的學(xué)科，也增加了實(shí)驗(yàn)的可操作性。從習(xí)題設(shè)置上看，應(yīng)該加入一些與其他學(xué)科相互融合的題目。從實(shí)驗(yàn)上看，應(yīng)該借鑒其“完整性”“安全性”“嚴(yán)謹(jǐn)性”“全員參與性”的特點(diǎn)。

建構(gòu)主義告訴我們：學(xué)生并非腦袋空空地來到課堂，應(yīng)該把學(xué)生作為“已經(jīng)具備了一定知識和經(jīng)驗(yàn)的且在發(fā)展中的個(gè)體”來對待。根據(jù)現(xiàn)在核心素養(yǎng)所倡導(dǎo)的：學(xué)科本身的邏輯性固然重要，若只著眼于現(xiàn)在課本上的物理題目，而不將科學(xué)、現(xiàn)代信息技術(shù)和社會相互聯(lián)系起來，培養(yǎng)出一個(gè)健全的、廣博的、適應(yīng)社會的人才，將會是不現(xiàn)實(shí)的。物理知識很重要，但是學(xué)習(xí)解決問題的能力更重要。

參考文獻(xiàn)：

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（欄目編輯 劉 榮）