汪欣

摘 要：美國高中物理教材在編寫中采用了大量的插圖，經(jīng)比較，不同版本教材的插圖存在著數(shù)量、類型、質(zhì)量以及涉及領(lǐng)域等方面的差異。同時，不同版本教材的插圖均較好地體現(xiàn)了以下4個特點：（1）來源廣泛，緊密貼合實際生活；（2）建構(gòu)模型，降低知識難度；（3）真實親切，體現(xiàn)多元文化價值；（4）活動多樣，注重滲透科學探究。以美國高中物理教材中的“動量”內(nèi)容為例，比較分析三版教材中插圖的異同點，所得結(jié)果為我國高中物理教材的修訂提供了一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：美國高中物理教材；插圖比較；特點分析

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2018）10-0023-4

近年來，美國相繼出版了一系列風格迥異、形式多樣的優(yōu)質(zhì)高中物理教材。國內(nèi)外學者對于美國物理教材的研究一直源源不斷，研究內(nèi)容主要包括教材的欄目、習題、探究活動、插圖等。其中，對于美國物理教材插圖的研究主要針對于初中教材，且為數(shù)不多的對高中物理教材插圖的研究則聚焦于中美物理教材的對比。鑒于此，本文另辟蹊徑，以“動量”內(nèi)容為切入點，對美國三版高中物理教材中的插圖進行比較分析，力圖從中歸納出美國高中物理教材插圖的特點。一方面填補此領(lǐng)域的研究空白，另一方面也為我國高中物理教材的修訂帶來一定的啟示。

1 研究對象和研究方法

本文所選取的三版美國高中物理教材分別是《概念物理》（Conceptual Physics）、《豪特物理》（Holt Physics）和《物理：原理與問題》（Physics：Principles and Problems），以下簡稱CP、HP和3P教材，三版教材具體的一些信息如表1所示。

總體而言，三版教材各有特點。其中，CP教材難度較低，是針對非理工科學生學習的教材；HP教材作為美國高中物理教材中的后起之秀，近年來使用率呈逐年上升的趨勢；而3P教材影響力深遠且一直是美國高中物理的主流教材。因此，三版教材在眾多美國高中物理教材中具有一定的代表性[1]。本文采用文獻分析法，對三版教材中“動量”內(nèi)容的插圖進行多方面的比較，分析和歸納美國高中物理教材中插圖的特點，以期為我國高中物理教材中插圖的選擇和修訂提供參考依據(jù)。

2 美國三版高中物理教材插圖的比較

人類信息的傳播主要通過符號、文字、圖片和聲音等多種方式進行，教材中的插圖作為教材內(nèi)容的呈現(xiàn)方式之一，對于物理知識的傳播所發(fā)揮的作用至關(guān)重要，插圖合理使用的數(shù)量多少直接影響著學生學習的效果和興趣。隨著時代的發(fā)展，插圖的使用越來越受到高中物理教材編訂者的關(guān)注，本文將圍繞插圖使用的數(shù)量、類型、質(zhì)量及涉及領(lǐng)域等方面，對三版教材“動量”內(nèi)容所使用的插圖進行比較（如表2所示）。

通過表2可以看出，三版教材對于插圖的引用數(shù)量都很高，在總量上體現(xiàn)出對插圖的高度重視，其中CP教材引用的插圖數(shù)最多，達到了56張。就內(nèi)容占據(jù)的總頁數(shù)而言，三版教材相差較大，頁數(shù)最多的HP教材和頁數(shù)最少的CP教材的差值達到了20頁。三版教材頁均插圖數(shù)分別為3.5張、約1.1張和約1.6張。由此可知，CP教材的插圖總數(shù)和頁均插圖數(shù)均高于另外兩版教材，插圖數(shù)量上的優(yōu)勢和所具有的生動形象的特點在一定程度上有利于學生理解知識。同時內(nèi)容總頁數(shù)較少可推測其知識點數(shù)量少，故CP教材的難度較低，這與其主要適用于非理工科學生的學習是相符的。

近年來，留心觀察會發(fā)現(xiàn)教材上插圖的類型越來越豐富。不同類型的插圖可以帶給學生不同的視覺沖擊和情感體驗，有助于拉近學生和教材之間的距離從而維持其身心愉悅的學習狀態(tài)。這些插圖大致可以分為四類：實物照片、分析物理情境的示意圖、趣味的簡筆漫畫、揭示物理原理的數(shù)理模型圖及習題或例題的附圖。統(tǒng)計三版教材使用不同類型插圖的數(shù)量，匯總?cè)绫?。（注：某些插圖所屬不止一種類型，分別計數(shù)統(tǒng)計）

由表3可以看出，三版教材插圖的類型覆蓋范圍比較廣，均涉及到了五種不同類型的插圖，但就各教材不同類型插圖使用的數(shù)量而言又有差別，反映了不同教材的特色。橫向上比較，三版教材均采用了大量的實物照片，其中HP教材中所使用的實物照片數(shù)量略為突出；3P教材對于分析物理情境的示意圖和揭示物理原理的數(shù)理模型圖的使用明顯高于另外兩版教材，由此可以看出作為主流的3P教材比較注重在教材中滲透物理模型建構(gòu)和物理情境分析的思想，通過給人以直觀體驗的圖片將難以理解的物理問題進行轉(zhuǎn)化，從而降低知識難度?？v向上看，CP教材使用的各類型圖片中簡筆漫畫數(shù)量最多；HP教材使用的圖片較多集中于實物照片和示意圖，而另外三類圖片使用數(shù)量較低；3P教材中示意圖和模型圖較多，實物照片、簡筆畫及習題或例題附圖使用數(shù)量相對較少，且數(shù)量上較為均衡。

隨著技術(shù)的進步，高中物理教材上的插圖不僅越來越多，清晰度越來越高，制作也越來越精美。對于教材采用插圖的要求已經(jīng)從數(shù)量上升到了質(zhì)量，具體表現(xiàn)為：由原始的黑白圖片變?yōu)榱瞬噬珗D片，由模糊不清的劣質(zhì)圖片變?yōu)榱讼袼馗咔迩屹|(zhì)感獨特的照片和美工圖。從質(zhì)量維度對三版教材使用插圖的數(shù)量進行統(tǒng)計，如表4所示。

由表4可以看出：除了CP教材中還存在少量黑白插圖，其余兩版教材使用的插圖均為彩色圖，由于彩色插圖能給人更加鮮明的視覺沖擊和貼近真實生活的感受，故畫質(zhì)高清、印刷精美的彩色插圖逐漸取代了黑白插圖。另外，三版教材使用的實物照片數(shù)量大致相同，而美工圖使用的數(shù)量均多于實物圖。其原因可能是美工圖更具創(chuàng)造性和生動性，不僅有利于將真實照片中復雜的物理原理轉(zhuǎn)化為簡單直觀的物理模型，也有利于從照片中提取有關(guān)物理知識的因素，幫助學生抓住重點，因此，美工圖越來越受到學生和教師的青睞。

圖片為教材服務，是一種寶貴的隱性課程資源，美國高中物理教材涉及的插圖來源十分豐富，涉及領(lǐng)域極其廣泛，主要包括物理與生活、體育運動、歷史人物、科學技術(shù)等，現(xiàn)在從涉及領(lǐng)域的維度對三版教材使用圖片的數(shù)量進行統(tǒng)計，如表5所示。

由表5可以看出，三版教材“動量”內(nèi)容的插圖涉及的領(lǐng)域都較為廣泛，大多數(shù)插圖都屬于物理與生活領(lǐng)域，體現(xiàn)了插圖選取與學科知識相結(jié)合，同時又與日常生活緊密聯(lián)系。除了上述領(lǐng)域之外，還可細分為很多其他的領(lǐng)域，由此體現(xiàn)了美國教育所蘊含的多元價值觀，如發(fā)揚體育精神、弘揚歷史文化以及貫徹STS理念等。

3 美國三版高中物理教材插圖的特點

通過對三版教材插圖的比較分析，從中挖掘彼此的共性，將美國三版高中物理教材插圖的特點進行歸納。

3.1 來源廣泛，緊密貼合實際生活

圖片選取貼近實際生活，有利于激起學生對教材強烈的認同感，喚起學生頭腦中已有的生活經(jīng)驗。就“動量”這一內(nèi)容所采用的插圖來說，三版教材共有138張圖片，其中描繪物理與生活的圖片多達107張，描繪體育運動的有36張，描繪科學技術(shù)的有14張，描繪歷史人物的有3張。圖片中有鄉(xiāng)村中常見的水輪車，學生熱愛的一系列體育運動（例如，滑板、足球、臺球、拳擊、蹦極等），師生關(guān)于物理問題的探討及親身實驗的場景，蘊含科學技術(shù)并運用到實際生活中的發(fā)明（例如，對生命安全有重要作用的汽車安全氣囊、人類探索宇宙的航天飛機的運行等）。這些圖片讓學生感受到自己身處于科學的時代，生活中蘊含著科學知識，值得處處留心學習。

3.2 建構(gòu)模型，降低知識的難度

研究表明，對青少年來說，讓他們充分地體驗自然科學概念和規(guī)律的形成過程，形成對自然的正確觀念，比讓他們記住一些抽象的公式和概念要重要得多[2]。模型的建構(gòu)就是一種有助于理解科學概念和規(guī)律的方式，三版教材中使用的圖片，涉及揭示物理原理和分析物理情境的模型圖共計86張。例如，在介紹“動量”這一概念時，HP教材中以圖片的形式描繪了一個騎手騎著賽車在下坡路上飛馳的場景，并告知學生具有一定質(zhì)量的騎手以一定的速度沖下坡，這個過程可以理解為他具有一定的動量，如此形象的描繪和強烈的代入感，讓學生身臨其境地理解“動量”這個抽象的概念。再如，學習“動量定理”這一重要物理規(guī)律時，CP教材以兩幅漫畫生動地建構(gòu)了物理模型，一幅是一個拳頭正在擊打?qū)κ值哪槪瑘D片描繪了對手向后移動的場景（意味著延長了被擊中的時間），而他的臉幾乎沒有變形（表明受到了比較小的力），另一幅所描繪的場景正好相反，兩幅漫畫基于幽默形象的物理模型，讓學生輕松地理解了“動量定理”的規(guī)律。

3.3 真實親切，體現(xiàn)多元文化價值

內(nèi)涵豐富的圖片能展現(xiàn)物理現(xiàn)象、過程和科技成果背后的文化意韻，以可視化的手段幫助學生理解物理過程的本質(zhì)[3]。在三版教材中，選用的圖片一方面注意體現(xiàn)地方特色，另一方面也注重融合其他國家的文化因素，使學生使用教材時感到真實親切。例如，CP教材中采用了19世紀發(fā)明的水輪車，讓學生沿著歷史的軌跡感受科學家為人類社會所作出的貢獻；HP教材中采用的插圖描繪了少數(shù)民族喜愛的傳統(tǒng)游戲，讓學生體驗不同地區(qū)和民族所具有的獨特的文化傳統(tǒng)，有利于開闊視野；3P教材中采用的圖片涉及了深受美國人民喜愛的各項體育競技活動，如美式足球、花樣滑冰、高爾夫球等，從中體現(xiàn)了物理與人類文化生活的緊密聯(lián)系，洋溢著生活趣味，有助于實現(xiàn)多元文化的交流與融合。

3.4 活動多樣，注重滲透科學探究

學生科學探究能力的培養(yǎng)是物理核心素養(yǎng)成功落實的重要一環(huán)，美國三版高中物理教材中使用的插圖也與時俱進地融入了科學探究的思想。例如，三版教材在引入“動量”內(nèi)容的教學時，CP教材選用了體現(xiàn)“動量”概念的水輪車及其發(fā)明者的圖片；HP教材和3P教材分別選用了美國人熟悉的足球運動員踢球和兩個運動員擊劍的圖片，旨在引導學生思考和探究圖片中涉及的物理情境與本章即將學習的物理知識有什么聯(lián)系，圖片中的活動背后又蘊藏了怎樣的物理原理？除此之外，三版教材中的圖片還描繪了學生分組實驗、教師演示物理儀器操作、師生探討物理問題等情境，從中所體現(xiàn)的觀察和實驗的技能、探討科學過程和結(jié)果的意識、與他人合作交流的能力、嚴謹求實的態(tài)度都是科學探究所必備的基本素質(zhì)。

4 結(jié) 語

20世紀80年代以來，美國高中物理教材在結(jié)合本國國情和汲取別國經(jīng)驗后進行了數(shù)次修訂，如今的教材內(nèi)容貼近日常生活、邏輯思路符合學生認知、課題設計充分發(fā)揮不同信息傳播媒介的作用（如文字、插圖）?！八街?，可以攻玉”，美國三版高中物理教材插圖的比較分析為我國新課標下的教材修訂帶來了一定的啟示。

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