馬小花 霍杰

摘? ?要：選取2019人教版普通高中物理教材和美國（2008中譯本）教材《物理：原理與問題》，以“牛頓第三定律”一節(jié)為例，對比分析兩套教材在章節(jié)內(nèi)容組織、呈現(xiàn)方式、引言設計、概念引入、實驗欄目、例題、習題方面的差異。其次結(jié)合課標明確教材編寫意圖，領(lǐng)會編寫思路，最終結(jié)合理解教材的邏輯結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，得到三點教學啟示結(jié)論。

關(guān)鍵詞：中美高中物理；牛頓第三定律；比較研究

教材作為教學過程中的最優(yōu)資源，是教師與學生之間交流的載體，一方面它承擔了學科專業(yè)知識，是教師教育教學的依據(jù)，另一方面它是一個國家社會發(fā)展和進步的體現(xiàn)。通過教材對比的形式去審視國內(nèi)外各類版本教材，可以有效提高教材資源的開發(fā)、整合與利用，同時也可以汲取各家所長，做到教材資源功能的最大化。美國作為教育大國，教材編寫業(yè)已形成一套較為成熟的體系。通過中美兩個國家的教材對比，可以吸取其優(yōu)點，促進我國教材的發(fā)展與完善，同時也為教師在設計教學時提供一種新的思路和方法，提升教師“因材施教”的水平。高中物理中，力學的研究對象是機械運動，即宏觀物體之間或物體各部分之間相對位置隨時間變化，以及物體間相互作用與由此引起的物體運動狀態(tài)所遵從的規(guī)律。牛頓第三定律獨立于前兩條定律，但基于第一定律定義的相關(guān)概念，在第二定律提供的數(shù)學表征中得到發(fā)展。牛頓三定律既相互獨立，又有著順承的邏輯關(guān)系，共同構(gòu)成經(jīng)典力學的基礎[ 1 ]?；诖?，本文將以國內(nèi)2019版高中物理必修1教科書（以下簡稱“人教版教材”）和美國《Physics： Principles with Applications》（《物理：原理與問題》）（以下簡稱“美國教材”）為例，選取力學中“牛頓第三定律”這一節(jié)內(nèi)容，對中美教材展開文本分析和編寫安排的比較分析。

1? 中美高中物理教科書中牛頓第三定律內(nèi)容選擇與編排比較

“牛頓第三定律”屬于牛頓力學的范疇，兩國教材都將其作為單獨的一節(jié)來進行教學。人教版教材的節(jié)標題為“牛頓第三定律”，美國教材的節(jié)標題為“相互作用力”。人教版將本節(jié)內(nèi)容安排在摩擦力和力的合成與分解內(nèi)容中間，而美國教材安排在牛頓定律應用的后面學習（如表1）。

美國教材將本節(jié)內(nèi)容安排在一維力這一章，并將本節(jié)內(nèi)容編排在力和運動、牛頓定律的應用之后。這一處理是將力學知識與牛頓第三定律的學習嵌合在一起，體現(xiàn)知識的模塊化。并通過劃分一維力和二維力章節(jié)，在降低學生知識學習難度的同時體現(xiàn)知識的統(tǒng)一性。每節(jié)知識總體以簡單的內(nèi)容學習為基礎，逐步進階到加入復雜條件進行分析，并縱向聯(lián)系教材內(nèi)容，搭建牛頓力學體系。人教版教材將牛頓第三定律內(nèi)容設立在重力與彈力、摩擦力之后，力的合成與分解、共點力平衡之前，體現(xiàn)章知識內(nèi)容的統(tǒng)一性設計。并且人教版教材在本節(jié)的設計中凸顯與初中階段的銜接，以跨度較小的知識依次遞進物理概念的理解和深化。注重利用高中生已有的認知規(guī)律和學習特點來設計本節(jié)的邏輯體系，有利于學生對于知識的掌握和思維、探究能力的鍛煉。章節(jié)結(jié)構(gòu)是從整個高中物理課程的視角進行設計，更加注重知識的統(tǒng)一，不僅有利于學生對重力與彈力、摩擦力的深化理解，而且在力的合成與分解、共點力平衡問題的受力分析上奠定基礎。（如圖1：a、b所示）。

牛頓第三定律問題作用力和反作用力牛頓第三定律實驗拓展學習物體受力的初步分析練習與應用

相互作用力學習目標識別相互作用力牛頓第三定律迷你實驗解題策略例題練一練線或繩子上的力正壓力物理實驗本節(jié)復習題

2? 中美高中物理教科書中牛頓第三定律內(nèi)容呈現(xiàn)方式比較

2.1? 引言設計對比

引言，顧名思義為引導性語言。以提出問題或生活現(xiàn)象為實例來激發(fā)學生的好奇心，或是用簡單的文字來描述教材中相關(guān)內(nèi)容[ 2 ]。物理教科書在引言設計方面體現(xiàn)出其有別于其他學科的魅力，以名人名言、問題探究居多。人教版教材和美國教材關(guān)于“牛頓第三定律”內(nèi)容引言設計（如表2）。

人教版教材設立“問題”欄目，旨在培養(yǎng)中學階段學生所欠缺的問題意識。首先提出“力的作用是相互的，相互作用的力其大小有什么關(guān)系”物理問題，搭建知識認知支架，引發(fā)學生思考，之后用生活實例“大人和小孩掰手腕”，再次搭建物理情境支架，暴露學生“大人對小孩的作用力一定大于小孩對大人的作用力”錯誤的前概念，并引發(fā)強烈的認知沖突。學生受到問題的驅(qū)動，動腦思考，進行知識的建構(gòu)和規(guī)律的探究，進而對該現(xiàn)象進行合理的解釋，促使學生對本節(jié)課內(nèi)容感興趣，最終實現(xiàn)培養(yǎng)學生科學探究的核心素養(yǎng)。美國教材從力產(chǎn)生加速度的角度出發(fā)，提出“力是如何產(chǎn)生的呢”并舉例磁體、杠桿生活實例，通過物理模型搭建物理問題支架，同樣注重以問題驅(qū)動的形式引導學生從生活走向物理，進入本節(jié)內(nèi)容的學習狀態(tài)。

2.2? 概念引入對比

以牛頓第三定律的表述概念對比：可以發(fā)現(xiàn)人教版教材由彈簧和手受力示意圖、地球和人造衛(wèi)星受力分析示意圖，語言表述明確作用力和反作用力定義，再從驗證實驗的角度定量得到其精煉的表述，符合我國中學生學習物理概念的認知特點。并且整節(jié)內(nèi)容在問題設置與語言表述上，都呈現(xiàn)出圖文并茂、邏輯清晰、層次分明、重點突出的特點。美國教材則以生活情境提出物理疑問，結(jié)合物理圖示解決學生常見的學習誤區(qū)，使用大段通俗易懂的文字去構(gòu)建物理情境，讓學生經(jīng)歷提出問題，解決問題到深化為物理概念構(gòu)建的過程。此種設計可以激發(fā)學生在課堂中以解決教材所提出的問題逐步進行學習的動力，讓學生在突破物理概念過程中提升思維能力（如表3）。

2.3? 實驗欄目對比

物理是一門以實驗為基礎的學科，物理實驗是物理教學的一種組織形式。教學中選取不同的實驗類型，對教學所起到的效果會有所不同。實驗可創(chuàng)設物理情境，引發(fā)學生學習興趣，也可以提高物理課堂的趣味性（如表4）

上表中可以看出，本節(jié)內(nèi)容中美國教材實驗類型的設置數(shù)量少于人教版教材的。美國教材本章每個欄目的實驗都具有較強的結(jié)構(gòu)性，明確規(guī)范內(nèi)容和固定環(huán)節(jié)。每章起始設立起步實驗，由提出問題到實驗步驟說明，再到分析環(huán)節(jié)，最后提升為理性思維，是一個完整的物理實驗學習過程，該環(huán)節(jié)也是本章主要概念及內(nèi)容的導引。迷你實驗設計多為非實驗室進行的趣味實驗，而物理實驗則為實驗室實驗，通過10個環(huán)節(jié)引導學生完成實驗內(nèi)容，步驟清晰，學生可通過閱讀實驗所給內(nèi)容獨立進行實驗，有利于培養(yǎng)學生的探究能力。相比較而言，人教版教材本章實驗分三部分：演示、實驗、拓展學習欄目。演示欄目注重以一段文字敘述，通過教師演示，學生觀察實驗現(xiàn)象進行，體現(xiàn)該欄目的導引作用；實驗欄目基本上是將實驗步驟整合為一段話表述，沒有體現(xiàn)出“步驟”，需要學生自己理解結(jié)合實驗器材進行設計完成，注重培養(yǎng)學生動手、動腦以及科學探究的能力；拓展學習欄目設立數(shù)字化實驗，利用數(shù)字化實驗的優(yōu)勢可以實現(xiàn)難以測量或難以控制的復雜實驗、數(shù)據(jù)精度要求較高的實驗順利進行，便于學生觀察，加深理解和提高教學效率。因此，人教版實驗欄目的設計是學生物理學習體驗的重要工具和培養(yǎng)學生通過實驗探究物理規(guī)律的能力。

2.4? 例題（習題）對比

例題、習題作為教材的重要組成部分之一，對學生學習起著引導、理解、鞏固的作用[ 3 ]。習題教學是教學過程中的一個重要部分，是教師在教學過程中為學生理解、掌握物理知識而建設的一座橋梁，也是對學生學習成果重要測評手段。因此，例題和習題的一方面是對知識內(nèi)容的深層次呈現(xiàn)，是對抽象的物理概念具體化的表述；另一方面，習題也是學生進行思考，提升學生思維能力的主要方式。所以，選擇合適且適量的習題，對教學起著至關(guān)重要的作用（如表5）。

通過分析教材習題編排特點，明確考察水平層次。從習題類型上看：人教版教材習題類型大部分是基礎型、深化型和問題解決型，類型一般為計算題；美國教材習題類型比較豐富，除了基礎型和拓展型，還有培養(yǎng)學生批判性思維和探究思維的題型，以及科技寫作題，多種題目類型可以培養(yǎng)學生解決實際問題能力，激發(fā)學生自主學習的積極性。從習題涉及范圍看：人教版教材習題所涉及的內(nèi)容，多為學生掌握本章內(nèi)容服務，而美國教材習題涉及范圍較廣，從各個方面培養(yǎng)學生學習能力。如科技寫作習題，不僅能夠鍛煉學生的寫作能力和分析能力，而且還能擴展學生涉獵知識范圍。

3? 教材對比后的教學啟示

通過對比“牛頓第三定律”節(jié)內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，兩國教材在力學章節(jié)編排明顯不同。針對上述差異，提出借鑒美國教材設計的優(yōu)勢之處加以在教學環(huán)節(jié)融入智慧教育的手段，改善我國在中學物理教學的不足之處。

3.1? 細化物理概念，提升學生整合知識能力

教材對比過程中，發(fā)現(xiàn)國外教材在語言表述方面注重以通俗易懂的方式闡述物理過程，而國內(nèi)教材注重以知識內(nèi)容呈現(xiàn)，強調(diào)知識的邏輯，內(nèi)容前后的鋪墊，注重提煉明確且精煉的語言來表述，缺少引導學生經(jīng)歷物理知識的形成過程。針對這一點，在教學過程可參考采用美國教材中的物理知識形成的語言表述，輔助智慧APP，如X mind、Mind Master、幕布等，組織學生搭建學習思維導圖以及知識總結(jié)框架，引導學生更好地理解和掌握知識。

3.2? 選取恰當?shù)奈锢砹曨}，關(guān)注學生學習需求，突破教學重難點

當前，我國教師在物理教學中呈現(xiàn)出自身知識碎片化，盲目追求覆蓋面，知識傳授具有機械性的問題，這就導致學生反復記憶，教師重復講解，學生大量訓練。但因教材習題有限，市面上的習題資料便成為學生習題選擇的主流，國內(nèi)學生基本人人配備一套課外習題。然而學生對這些資料的篩選能力是有限的，滿目琳瑯的習題資料以及課外輔導書便成為學習壓力的主要來源。針對這一問題，本論文提出引用國外教材所具備的題型豐富、知識深度可選、廣度可取且知識結(jié)構(gòu)化、考點清單化的習題內(nèi)容，并結(jié)合國內(nèi)教材小課題欄目，讓學生在可選用習題范圍中提升知識掌握能力，關(guān)注不同水平層次的學生習題需求，并利用習題突破知識重難點。

3.3? 以教明學，以學促練，促進學生物理學科核心素養(yǎng)的發(fā)展

從比較研究牛頓第三定律內(nèi)容，延伸為章節(jié)編排的亮點，到整個教材各個章節(jié)的對比分析。首先通過分析教材，可發(fā)現(xiàn)教師在備課過程中所存在的教學潛在問題，設計多種課堂解決方案，使學生在教學過程中得到更佳學習空間。其次國內(nèi)教師在利用各類教學資源時要分清主次，明確教材才是根本，不斷打磨課程，推陳出新，做到用教材教，真正實現(xiàn)減負與核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。最后教師根據(jù)課標中學業(yè)質(zhì)量水平和物理學科核心素養(yǎng)的水平劃分，對于國外教材中的例題加習題部分，可適當引入，選取有“質(zhì)”有“量”的習題，教師可編入本校的智慧平臺，根據(jù)不同水平層次的學生，配套逐步進階的習題。真正實現(xiàn)有效評價學生對于知識和技能的掌握程度，精準指導學生在學習過程中所存在的問題。

參考文獻：

［1］ 許華清，馮杰.牛頓運動三定律的獨創(chuàng)性及邏輯關(guān)系[J].物理之友，2021，37（7）：7-9.

［2］ 季蓉.中美高中物理教材的對比與分析——以“原子結(jié)構(gòu)”為例[J].物理教學探討，2019，37（8）：23-26.

［3］ 呂舒欣，周萍.中美高中物理教材對比與分析—以“磁學”為例[J].物理教師，2017，38（4）：67-70.