陳宇 韓定樂 李林美 崔雪梅

摘 要：為了對(duì)中美兩國初中物理教科書的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較，以中美兩國普遍使用的初中物理教科書的“聲與光”部分為研究對(duì)象，分析“聲與光”主題編排及其內(nèi)在關(guān)系，并依據(jù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)建中美兩國初中物理教科書的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。通過對(duì)兩國知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)中國教科書知識(shí)“窄而深”，美國教科書知識(shí)“聯(lián)系緊密”。兩國教科書知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的差異體現(xiàn)了兩國教科書的特色，可以為我國教科書的編寫提供借鑒。

關(guān)鍵詞：知識(shí)網(wǎng)絡(luò)；初中；物理；教科書

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）6-0025-3

教科書的設(shè)計(jì)和編制過程中，對(duì)知識(shí)的選擇和設(shè)計(jì)組織都需要符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平。E·加涅認(rèn)為知識(shí)分為陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)，兩類知識(shí)鑲嵌在命題網(wǎng)絡(luò)之中，共同組成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)[1]。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論中的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)是指知識(shí)與知識(shí)間有聯(lián)系的一種網(wǎng)絡(luò)，以知識(shí)單元作為節(jié)點(diǎn)，以知識(shí)單元之間的聯(lián)系作為連邊[2]。鑒于知識(shí)網(wǎng)絡(luò)能夠反映知識(shí)間的聯(lián)系，本研究基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)建中美兩國初中物理教科書的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行比較分析，以揭示兩國物理教科書在知識(shí)網(wǎng)絡(luò)上存在的差異。

本研究的研究對(duì)象為人民教育出版社2012年出版的《義務(wù)教育教科書物理》八年級(jí)下冊(cè)[3]和浙江教育出版社2010年出版的美國初中主流教材《科學(xué)探索者——聲與光（第二版）》[4]的“聲與光”部分。

1 “聲與光”主題編排及其內(nèi)在關(guān)系

“聲與光”主題的知識(shí)同屬于“波”的知識(shí)體系，與實(shí)際生活密切相關(guān)，既有理論又有生活中的實(shí)際應(yīng)用。中美兩國均按照章節(jié)對(duì)教科書內(nèi)容進(jìn)行劃分，“聲與光”主題編排中，中國教科書分為三章，美國教科書分為四章。中國教科書按照“聲現(xiàn)象”“光現(xiàn)象”和“透鏡及其應(yīng)用”的順序編排，美國教科書按照“波”“聲音”“電磁波”和“光”的順序編排。兩國都是先介紹“聲”，再介紹“光”。為了具體體現(xiàn)中美教科書“聲與光”主題的內(nèi)在關(guān)系，用圖1進(jìn)行具體描述。

通過對(duì)圖1分析可知，中美教科書在同一主題下的編排以及內(nèi)在關(guān)系上均存在差異。中國教科書依照《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》[5]中科學(xué)內(nèi)容的要求進(jìn)行編排，“聲與光”是“運(yùn)動(dòng)和相互作用”一級(jí)主題下的二級(jí)主題，有關(guān)“電磁波”的內(nèi)容劃歸到“能量”一級(jí)主題中。美國教科書以“波”為中心，將“聲音”“電磁波”和“光”緊密聯(lián)系在一起。為了從微觀層面上呈現(xiàn)中美物理教科書的特點(diǎn)，本文利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)建中美物理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)對(duì)兩國教科書進(jìn)一步進(jìn)行研究。

2 中美物理教科書知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與比較

2.1 物理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的方法

為構(gòu)建中美教科書的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，以物理用語作為節(jié)點(diǎn)，認(rèn)為同一句子中同時(shí)出現(xiàn)的物理用語間有連線[6-9]。構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的具體方式如圖2所示，教科書中物理用語的提取參照《牛津英漢雙解物理學(xué)詞典》[10]和《中學(xué)教師實(shí)用物理辭典》[11]中的物理用語。

2.2 物理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的比較

借助于Pajek[12]軟件并參照?qǐng)D1的主題編排對(duì)物理用語進(jìn)行分類，分別構(gòu)建出中國人教版初中《物理》教科書和美國《科學(xué)探索者》教科書的二元知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，圖3形象地展示出構(gòu)建的物理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。圖中出現(xiàn)的共通用語指的是在“聲與光”各章均出現(xiàn)的物理用語。由于中美教科書關(guān)于“聲與光”部分的內(nèi)容容量不同且使用頻率較少的物理用語較多，所以中國教科書選取頻率在5次及以上的物理用語，共55個(gè)，美國教科書選取頻率在10次及以上的物理用語，共62個(gè)。

通過中美物理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，在主題編排上，中美教科書按照各章的順序依次呈現(xiàn)物理知識(shí)，表現(xiàn)出物理知識(shí)之間的遞進(jìn)關(guān)系。在內(nèi)容間的緊密度上，中國教科書的物理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的連邊少于美國教科書的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。中國教科書的物理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的平均度=8.37，美國教科書的物理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的平均度=14.55，說明了美國教科書知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中知識(shí)單元間的聯(lián)系更緊密。

中國教科書中，“聲”與“光”兩者之間并未建立緊密聯(lián)系，其中明顯分為“聲”和“光”兩部分；美國教科書是用實(shí)質(zhì)性的知識(shí)——“波”將“聲”“電磁波”和“光”有機(jī)地組合在一起，這與圖1所描述的主題內(nèi)容內(nèi)在關(guān)系保持一致。中國教科書從“光現(xiàn)象”出發(fā)，拓展延伸到“透鏡及其應(yīng)用”，說明中國教科書“窄而深”地加強(qiáng)特定內(nèi)容；美國教科書是以“波”為主線展開的，從本質(zhì)屬性出發(fā)將各章之間建立起緊密的聯(lián)系，說明美國教科書更注重知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系。

3 結(jié)論與建議

通過物理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的對(duì)比可知，在宏觀層面上中美教科書在“聲與光”主題的編排以及內(nèi)在關(guān)系存在差異；在微觀層面上通過構(gòu)建中美教科書物理知識(shí)二元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)中美教科書物理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)上存在的差異具體表現(xiàn)在各章內(nèi)容間的聯(lián)系和緊密度上。

通過挖掘教科書差異背后的原因，可以為我國教科書的編寫提供幾點(diǎn)建議：（1）從本質(zhì)上建立起知識(shí)間的聯(lián)系，體現(xiàn)科學(xué)的本質(zhì)。美國教科書從“聲”與“光”的本質(zhì)出發(fā)，將各知識(shí)點(diǎn)及概念建立起內(nèi)在聯(lián)系。學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)時(shí)逐漸養(yǎng)成從事物的現(xiàn)象出發(fā)把握事物本質(zhì)的習(xí)慣，有助于培養(yǎng)學(xué)生的理性思維；（2）加強(qiáng)知識(shí)間的緊密度，培養(yǎng)學(xué)生的理解能力。美國教科書用“可見的電磁波是光”這一事實(shí)將“電磁波”與“光”聯(lián)系在一起，這樣的設(shè)計(jì)有助于學(xué)生建立系統(tǒng)化的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，有利于提升學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度。

隨著我國物理課程改革的深入，開始倡導(dǎo)物理核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)。教科書作為教師教和學(xué)生學(xué)的主要輔助材料，要反映課程改革的需求，物理教科書的編寫者要進(jìn)行理性思考。在前人教科書比較研究的基礎(chǔ)上[13-16]，基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)建中美兩國初中物理教科書“聲與光”部分的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行比較，可以為我國教材研究者提供新的思路，并為我國物理教科書后續(xù)的完善提供有意義的借鑒。

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（欄目編輯 劉 榮）