曾海濤 吳偉

摘? 要：物理教材是實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)目標(biāo)的重要文本資源，不同國(guó)家的物理教材體現(xiàn)了差異性的教學(xué)思想。文章選擇美國(guó)初中主流STC教材和國(guó)內(nèi)使用范圍較廣的人教版、蘇科版、滬教版、浙教版和北師大版五個(gè)版本初中物理（或科學(xué)）教材，對(duì)其中的“杠桿”內(nèi)容，從所處位置、內(nèi)容設(shè)計(jì)、欄目設(shè)置、插圖設(shè)計(jì)、例題與習(xí)題等幾個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)STC教材注重學(xué)生科學(xué)探究、思辨與表達(dá)的訓(xùn)練，中國(guó)教材則更注重教材的系統(tǒng)性和知識(shí)性、學(xué)習(xí)的結(jié)果性。

關(guān)鍵詞：初中物理教材;杠桿;比較研究

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2019）7-0023-5

物理教材，亦稱(chēng)物理課本，是根據(jù)物理課程標(biāo)準(zhǔn)（或物理教學(xué)大綱）編定的系統(tǒng)反映物理學(xué)科內(nèi)容的教學(xué)用書(shū)，是實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)目標(biāo)的重要文本資源[1]。不同國(guó)家的物理教材體現(xiàn)了差異性的教學(xué)思想，同一國(guó)家多樣化的物理教材是編者為適應(yīng)不同地區(qū)教育現(xiàn)狀的產(chǎn)物。研究分析不同國(guó)家的物理教材和同一國(guó)家不同版本的物理教材，對(duì)物理教材資源的應(yīng)用優(yōu)化具有重要意義。

近些年來(lái)，有許多研究人員從不同角度對(duì)中美物理教科書(shū)的對(duì)比分析展開(kāi)過(guò)研究。北京師范大學(xué)李春密和李曉梅自主創(chuàng)建了初中物理教材比較分析模型，從廣度和深度就難度問(wèn)題對(duì)中美教材中的“壓強(qiáng)和浮力”進(jìn)行靜態(tài)文本分析[2]。華南師范大學(xué)文瑩瑩等從教材內(nèi)容設(shè)計(jì)、欄目設(shè)置和插圖設(shè)計(jì)等6個(gè)方面對(duì)比中徳初中教材中“浮力”內(nèi)容[3]。蘇州大學(xué)張翔對(duì)美國(guó)和蘇科版初中物理教材的內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)、探究活動(dòng)、習(xí)題、插圖、科學(xué)方法等方面進(jìn)行比較研究[4]。此外，還有很多學(xué)者對(duì)中美高中物理教材進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析。然而，針對(duì)國(guó)內(nèi)多版本初中物理教材與美國(guó)初中科學(xué)教材物理部分的對(duì)比卻鮮少涉及。

本文選擇美國(guó)初中主流科學(xué)教材Science and Technology for Children（以下簡(jiǎn)稱(chēng)STC教材）和國(guó)內(nèi)使用范圍較廣的人教版、蘇科版、滬教版、浙教版和北師大版五個(gè)版本初中物理（或科學(xué)）教材[5-10]，對(duì)其中的“杠桿”內(nèi)容，從所處位置、內(nèi)容設(shè)計(jì)、欄目設(shè)置、插圖設(shè)計(jì)、例題與習(xí)題等幾個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比分析，以期對(duì)我國(guó)初中物理教材“杠桿”內(nèi)容的編寫(xiě)和教學(xué)提供一些建議。

1? ? 中美教材中“杠桿”內(nèi)容所處位置比較

杠桿是簡(jiǎn)單機(jī)械的一種，充分認(rèn)識(shí)杠桿及杠桿的平衡條件是掌握好簡(jiǎn)單機(jī)械、功、能等知識(shí)的前提。國(guó)內(nèi)五個(gè)版本的教材將“杠桿”內(nèi)容放于“簡(jiǎn)單機(jī)械”相關(guān)章節(jié)中，美國(guó)STC教材將“杠桿”內(nèi)容安排在《能量、機(jī)器和運(yùn)動(dòng)》一書(shū)中，說(shuō)明中美教材對(duì)于“杠桿”內(nèi)容的定位是一致的。

在編排順序上，浙教版、滬教版和人教版教材先介紹功能知識(shí)，再介紹杠桿;而蘇科版和北師大版教材則恰好相反，先處理杠桿、滑輪等簡(jiǎn)單機(jī)械問(wèn)題，再介紹功能知識(shí);STC教材先介紹滑輪和杠桿知識(shí)，再分析使用機(jī)械的優(yōu)勢(shì)和機(jī)械效率。從學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的角度出發(fā)，蘇科版、北師大版和STC教材的處理更為妥當(dāng)。學(xué)生只有在充分了解簡(jiǎn)單機(jī)械，并知道如何運(yùn)用這些機(jī)械完成物體的搬運(yùn)和轉(zhuǎn)移，才能進(jìn)一步理解在物體的搬運(yùn)和轉(zhuǎn)移中存在做功，而做功正是能量轉(zhuǎn)化的量度。這樣的安排符合初中學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，不易讓學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，易于教學(xué)的開(kāi)展。

2? ? 中美教材中“杠桿”內(nèi)容設(shè)計(jì)比較

縱觀中美教材，“杠桿”內(nèi)容頁(yè)數(shù)大都在6頁(yè)上下，分為2～3個(gè)小節(jié)，圍繞杠桿及杠桿的平衡條件展開(kāi)，但在具體內(nèi)容上還是略有不同，具體區(qū)別見(jiàn)表1。

從表1中可以看出，國(guó)內(nèi)五個(gè)版本的教材基本是按照“杠桿的概念—實(shí)驗(yàn)探究杠桿的平衡條件—鞏固應(yīng)用”的邏輯順序進(jìn)行設(shè)計(jì)，契合我國(guó)義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)杠桿部分內(nèi)容的要求——“知道簡(jiǎn)單機(jī)械。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究并了解杠桿的平衡條件”[11]。此外，國(guó)內(nèi)的教材都以圖文并茂的形式呈現(xiàn)中國(guó)古代人們對(duì)杠桿的使用，包括《墨經(jīng)》《天工開(kāi)物》等書(shū)中的簡(jiǎn)介，以及古代工具舂、桔槔、戥子等。這些都是杠桿這一內(nèi)容相關(guān)的物理學(xué)史資源，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升其愛(ài)國(guó)情懷。

美國(guó)STC教材主要集中在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)探究——探究杠桿的平衡條件、探究使用杠桿來(lái)提升重物時(shí)動(dòng)力做功與阻力做功的關(guān)系，難度較我國(guó)五個(gè)版本教材要高。STC教材的一大特色是著重于實(shí)驗(yàn)探究，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究和合作交流讓學(xué)生完成知識(shí)體系的自主建構(gòu)。STC教材沒(méi)有對(duì)杠桿的基本構(gòu)造作出一定的解釋?zhuān)谶@一節(jié)的開(kāi)端提出“是否玩過(guò)蹺蹺板，或使用過(guò)開(kāi)瓶器和釣魚(yú)竿？這一節(jié)課我們將研究杠桿是如何平衡和提升負(fù)載的”等問(wèn)題，這對(duì)學(xué)生開(kāi)始杠桿的學(xué)習(xí)造成一定的困惑。STC教材也沒(méi)有直接給出兩個(gè)實(shí)驗(yàn)所能得到的普適規(guī)律，而是以練習(xí)的形式讓學(xué)生在小組討論后將自己的答案記錄在科學(xué)筆記本上，這樣的設(shè)計(jì)對(duì)于學(xué)習(xí)困難的學(xué)生有一定的難度，不易達(dá)成。

3? ? 中美教材中“杠桿”內(nèi)容欄目設(shè)置比較

在欄目設(shè)置上，國(guó)內(nèi)五個(gè)版本的教材情況各不相同，其中蘇科版、浙教版和北師大版教材的欄目要豐富一些，比如蘇科版教材有“活動(dòng)（做一做、議一議）”“學(xué)生實(shí)驗(yàn)”“信息速遞”“生活·物理·社會(huì)”“信息庫(kù)”“WWW”6個(gè)欄目，分別涉及課堂引入、學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)、知識(shí)概念補(bǔ)充、物理與生活和社會(huì)事件的聯(lián)系、物理學(xué)史的介紹、課后習(xí)題幾個(gè)方面，貼合初中生的心理特點(diǎn)，便于教學(xué)的展開(kāi)。反觀人教版和滬教版的教材，以滬教版為例，在一節(jié)內(nèi)容中只有“你知道嗎？”“思考與練習(xí)”兩個(gè)欄目，名字簡(jiǎn)單、形式單薄，對(duì)學(xué)生吸引力不夠。

STC全套教材中每一本書(shū)的每一節(jié)欄目設(shè)置具有高度一致性，依次是引言與導(dǎo)圖、教學(xué)目標(biāo)、課前討論問(wèn)題、探究前的準(zhǔn)備（器材）、探究步驟及過(guò)程、反思。每一個(gè)欄目中或以高清有吸引力的大圖、或以風(fēng)趣幽默的語(yǔ)言、或以有思考性的問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生加入科學(xué)探究，這非常值得國(guó)內(nèi)教材學(xué)習(xí)。

4? ? 中美教材中“杠桿”內(nèi)容的插圖比較

插圖是指教材中具有直觀、形象特點(diǎn)的圖片、照片、圖像等儲(chǔ)存和傳遞教育信息的系統(tǒng)，能夠表達(dá)那些用文字難以表達(dá)的空間和具體細(xì)節(jié)[12]。對(duì)于杠桿這一緊密聯(lián)系日常生活的內(nèi)容，教材中合適的插圖能幫助學(xué)生順利將生活經(jīng)驗(yàn)遷移到物理學(xué)習(xí)中來(lái)，利于教學(xué)的展開(kāi)。中美六個(gè)版本教材均為彩色印刷，圖片顏色鮮艷、形象生動(dòng)，教材插圖密度較高，最高平均可達(dá)每頁(yè)4幅之多，插圖具體內(nèi)容見(jiàn)圖1。

按照教材插圖的類(lèi)型不同，將六個(gè)版本教材的插圖分為漫畫(huà)圖、模型圖、攝影圖和實(shí)驗(yàn)探究圖。漫畫(huà)圖描繪夸張的人物形象和神態(tài)動(dòng)作，比如蘇科版教材中的“釣魚(yú)竿”一圖;模型圖在這主要指的是用模型抽象具體情境，并分析杠桿五要素的圖;攝影圖為真實(shí)拍攝的圖片，如STC教材中的“道斯1996年平衡木項(xiàng)目表演圖”;實(shí)驗(yàn)探究圖呈現(xiàn)的是探究杠桿平衡條件過(guò)程圖。值得說(shuō)明的是STC教材中圖片清晰度、色彩對(duì)比度和圖片大小都明顯優(yōu)于國(guó)內(nèi)教材。

通過(guò)圖1可以發(fā)現(xiàn)，六個(gè)版本教材中攝影圖的占比都很高，攝影圖具有生活化、情境化的特點(diǎn)，能輕松將學(xué)生帶入需要探究的物理情境中。探究杠桿的平衡條件是“杠桿”內(nèi)容的重點(diǎn)，六個(gè)版本教材中都有實(shí)驗(yàn)探究圖，國(guó)內(nèi)五個(gè)版本教材基本以一幅杠桿平衡狀態(tài)下的示意圖簡(jiǎn)單呈現(xiàn)，沒(méi)有具體探究過(guò)程;但STC教材中實(shí)驗(yàn)探究圖的占比高達(dá)一半，這與其著重實(shí)驗(yàn)探究的教材特點(diǎn)一致。在漫畫(huà)圖和模型圖這兩部分，國(guó)內(nèi)教材則明顯優(yōu)于STC教材，STC教材沒(méi)有漫畫(huà)圖和模型圖，也缺乏杠桿五要素的分析。國(guó)內(nèi)教材特別是滬教版的教材在每一幅攝影圖的旁邊都會(huì)另附一幅小型模型圖展現(xiàn)攝影圖中的杠桿模型及杠桿的五要素，反復(fù)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)杠桿的分析能力和作圖能力。

5? ? 中美教材中“杠桿”內(nèi)容的例題、習(xí)題比較

例題、習(xí)題是物理教材的重要組成部分，也是教學(xué)評(píng)價(jià)的重要手段，具有選擇、填空、作圖、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算等多種形式，能夠幫助學(xué)生鞏固基礎(chǔ)物理知識(shí)，加深對(duì)物理規(guī)律的理解。對(duì)比中美六個(gè)版本教材，國(guó)內(nèi)教材偏好作圖和計(jì)算題，大都有唯一的標(biāo)準(zhǔn)解答，屬于良性結(jié)構(gòu)問(wèn)題，操作題和討論題不多;STC教材則更傾向于思考題和討論題，強(qiáng)調(diào)在一次又一次的組內(nèi)和班內(nèi)討論中獲得物理規(guī)律。下面，分別針對(duì)教材內(nèi)的例題和習(xí)題進(jìn)行具體分析。

5.1? ? 中美教材中“杠桿”內(nèi)容的例題比較

就例題數(shù)量來(lái)說(shuō)，中美六個(gè)版本教材都只有1個(gè)例題或者沒(méi)有例題，具體比較見(jiàn)表2。

從表2可以看出，有例題的四個(gè)版本國(guó)內(nèi)教材中都至少配有包括支點(diǎn)、動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂這杠桿五要素的模型圖，并通過(guò)簡(jiǎn)明扼要的文字說(shuō)明和規(guī)范的求解過(guò)程，向?qū)W生示范計(jì)算題的解題格式。這其實(shí)與國(guó)內(nèi)教材課后習(xí)題的設(shè)置保持一致，課本例題的求解是學(xué)生習(xí)題求解的范式。STC教材在“杠桿”這一節(jié)沒(méi)有設(shè)置例題，這與其重視科學(xué)探究的訓(xùn)練、忽視計(jì)算能力的培養(yǎng)的特點(diǎn)是一致的。

5.2? ? 中美教材中“杠桿”內(nèi)容的習(xí)題比較

國(guó)內(nèi)五個(gè)版本教材課后習(xí)題部分無(wú)論從題目數(shù)量還是題型都具有比較強(qiáng)的一致性，與美國(guó)STC教材存在明顯差別，具體比較見(jiàn)表3。

從表3可以看出，美國(guó)STC教材“杠桿”內(nèi)容的習(xí)題類(lèi)型包括簡(jiǎn)答題、作圖題和討論題，并主要集中在討論題和簡(jiǎn)答題，學(xué)生通過(guò)課前、課中和課后的討論形成認(rèn)知沖突完成知識(shí)建構(gòu)。簡(jiǎn)答題不僅需要學(xué)生完成觀點(diǎn)的表達(dá)，更重要的是能提供強(qiáng)而有力的證據(jù)來(lái)證明自己的觀點(diǎn)，比如“你是否同意杠桿是簡(jiǎn)單機(jī)械的另一個(gè)例子，引用證據(jù)來(lái)支持你的觀點(diǎn)，并和全班同學(xué)討論你對(duì)這個(gè)問(wèn)題的看法”[12]，這對(duì)于學(xué)生尋找證據(jù)的能力、表達(dá)能力等都有一定的促進(jìn)作用。

國(guó)內(nèi)五個(gè)版本教材的課后習(xí)題量相對(duì)均衡些，維持在4道習(xí)題左右，題型分布也比較均勻，基本是一類(lèi)題型一個(gè)題目。其中，對(duì)于計(jì)算題和作圖題比較重視，作圖題的設(shè)計(jì)意圖是鞏固學(xué)生對(duì)杠桿五要素的理解，計(jì)算題的設(shè)計(jì)是為了強(qiáng)化學(xué)生對(duì)杠桿平衡條件的應(yīng)用，而這兩個(gè)方面也是“杠桿”這一內(nèi)容的教學(xué)難點(diǎn)。其中，蘇科版沒(méi)有像國(guó)內(nèi)其他四個(gè)版本教材那樣側(cè)重于計(jì)算題的設(shè)置，而是選擇了制作“蠟燭蹺蹺板”這一任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生在動(dòng)手操作的過(guò)程中鞏固對(duì)杠桿平衡這一知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)。以操作題取代常規(guī)的紙筆練習(xí)題，對(duì)初中階段的學(xué)習(xí)顯然更能激發(fā)學(xué)生對(duì)于物理猜想和物理探究的興趣。

6? ? 研究結(jié)論與啟示

通過(guò)對(duì)中美教材中“杠桿”內(nèi)容的比較，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)五個(gè)版本教材雖然在具體內(nèi)容上略有差異，但還是保持著較高的一致性，中美教材在內(nèi)容設(shè)計(jì)、欄目設(shè)置、插圖設(shè)計(jì)、例題與習(xí)題等幾個(gè)方面差異明顯。

STC教材注重學(xué)生科學(xué)探究的訓(xùn)練，實(shí)驗(yàn)探究前學(xué)生要在自己的科學(xué)筆記本上對(duì)相關(guān)問(wèn)題作出猜想，然后進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的小組合作探究，再對(duì)探究結(jié)果進(jìn)行討論和反思，這也正是科學(xué)探究的基本流程。STC教材注重思辨和表達(dá)的訓(xùn)練，教材中的學(xué)生習(xí)題大都是以“discuss”和“reflect”為題的，教師在教材的指導(dǎo)下開(kāi)展以學(xué)生為主體的探究式教學(xué)，注重學(xué)生觀點(diǎn)的表達(dá)和思維的碰撞。

中國(guó)教材注重教材的系統(tǒng)性和知識(shí)性，縱觀國(guó)內(nèi)五個(gè)版本教材，其編排都具有一定的邏輯順序，都明確指出杠桿的定義和杠桿的平衡條件，也在教材中安排了合適的計(jì)算和作圖以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解和掌握。中國(guó)教材強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的結(jié)果性，但凡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，就一定會(huì)有實(shí)驗(yàn)總結(jié)，并得出相應(yīng)的物理規(guī)律;但凡進(jìn)行問(wèn)題討論，就一定會(huì)有教師總結(jié)，得出唯一的標(biāo)準(zhǔn)答案。

綜上所述，中美初中教材各有利弊，教材的編寫(xiě)應(yīng)當(dāng)在課程標(biāo)準(zhǔn)擬定的范圍下，盡可能為學(xué)生的物理學(xué)習(xí)服務(wù)。

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（欄目編輯? ? 劉? ?榮）