美国中学物理教材的分析与评价

美国中学物理教材的分析与评价

美国中学物理教材的分析与评价

陈娴

(南京师范大学物理系,江苏南京 210097)

中国和美国的中学物理教学存在着很大的差异,如何借鉴美国中学物理教学中的长处,弥补我们的不足是摆在物理教育工作者面前的研究课题.本文以美国的中学物理教材“物体的浮与沉”作为切入点进行分析和评价,供中学物理教师参考.

1 研究方法

本文是以调查法作为研究美国中学物理教材的方法.

调查时间:2000年7月12日下午;

调查对象:主要来自江苏泰州地区和安徽马鞍山市的中学物理骨干教师;

调查人数:16人;调查地点:南京师范大学物理系,2000年物理教育研究生课程班;

调查过程:随机发给每一位调查者一课的教材内容(从第1课到第16课),请他们各自独立地将分析和评价结果写在调查报告纸上,然后收回调查报告;

有效的调查报告:15份.

2 教材内容在美国国家科学资源中心编写的美国中学物理教材中,关于“物体的浮与沉”共有16课的内容.现给出其中的第8课内容作为案例,供参考.

第八课 物体的大小影响物体所受的浮力吗?

思考与质疑 一只用铝箔制作的小船浮在水上可以放多少玻璃弹子?如果小船做得大一些结果又如何?你首先进行猜测然后亲自验证一下.

准备物 对于你:一个科学笔记本,一张编号为8—a的记录纸;

对于你和你的同伴:一张铝箔大小是10cm×10cm、一张铝箔大小是15cm×15cm、一张铝箔大小是20cm×20cm、30个玻璃弹子、一个容积约2l的容器、一条毛巾.

你的发现

1.与同伴和其它同学复习以前的内容,与同伴讨论决定采用一种小船的设计图案.

2.用3张铝箔做出大小不同的船,使它们有相同的外型.

3.把最小的船放入水中,轻轻压它使它沉入水中,你有什么感觉?吃惊吗?

4.对另外两只船重复第3步骤,描述你压小船的感觉.

5.完成3和4的步骤后,对小船能够装多少玻璃弹子做出猜测并写在记录纸上,然后验证.船在水中的深度是多少?画出你所看到的现象.

6.完成测试后把实验材料放回储藏位置.

7.阅读课本中的补充内容“船在航行”并思考问题:1哪些船只你曾经见过?2现在这些船怎样?3一些船很大很重仍然可以浮在水上,为什么?

探索性问题 设计制作可以装载8个玻璃弹子而不沉的小船,但是它再放一个玻璃弹子就会沉入水中. 阅读教材航行中的船你乘过船吗?

畅游在水面上微风吹拂那是非常有趣的!船可以在海洋、河流和湖泊中航行,你可能注意到不同的船在不同的水域中航行.例如:普捷特·桑德的渡船(华盛顿州西北沿海)每天载着上千辆汽车和它们的司机;加勒比海附近的赤道岛国,巡航船作为“海上旅馆”为来自世界各地的度假者提供享受温暖气候的舒适条件.还有一些船是用于工作的,一种用于破冰的大船可以为小船开路,运输船可以在海上用于运送油、钢材和其它货物,潜水艇能够深入水中探查海洋的深度.早在几千年前船就可以在水中运输,早年的埃及人制造平型长条,样子像驳船或像救生伐的船,在埃及克胡法金字塔墓葬中就发现这样的船.1000年前斯堪的那维亚人,即所谓的北欧海盗设计制造了独木舟状长型船,这种船每边有16只桨可以快速滑行,而且在搁浅前能够平稳地容易操纵地驶向岸边.早期的船是由木头或芦苇杆制作,风或桨可以使船前进.200年前,情况有所变化,工程师

们发明了由蒸汽机制造的船.在苏格兰一位名叫威廉·斯米顿的发明家制造了能够航行的蒸汽船——卡罗特·顿塔司,它每小时可以走3英里.此后船的设计越来越完善,用途多样的金属材料逐渐代替了木头,由钢和铁制造的船比木头制造的船要重,但是它们越大可载的物资就越多.当今巨大的钢船可以装载货物横跨海洋.从人类第一次设计的船到现在的船,已经发生了很大的变化,但是早期的独木舟仍为现在的人们所使用,几千年前早期美国人划着类似的船在北美的河流和湖泊上漂游.

3 调查结果通过分析有效的调查报告和本人对整个教材的全面剖析,可以得出以下几点结论:

3.1 美国的中学物理教学注重对学生的科学研究方法的训练学生自己对某个现象首先做出预言猜测,并将自己的猜测写在科学笔记本上,接下来自己与同伴一起做实验,在实验中观察、记录,然后将实验结果与预言猜测进行比较,从而得到结论,这正是科学研究的方法.人类在探索自然规律的过程中遵循:提出假设——实验验证——得出结论——再提出假设??;直至做出发现.

3.2 美国的'中学物理教学是以学生为课堂主体的整个物理课堂教学活动是以学生的动手实验活动为中心展开的.教师没有过多的交待和要求,而是让学生在教材和实验说明的指导下自由发挥.一节课是按照“思考与质疑——准备实验——观察记录——分析总结”这样的模式进行的,学生自始至终积极参与全过程.课堂气氛活跃,学生的主观能动性得到充分发挥,探求未知的好奇易于满足.

3.3 美国的中学物理教学非常重视学生之间的交流讨论在教材中可以看到:与同伴一起准备实验器材;与小组同学一起重温上一次课或前面的内容;与全班同学共同分享你的测量结果并讨论产生结论的可能理由;在班级陈列同学设计的各种货船,讨论分析展品的相似之处和不同之处;等等.

3.4 美国中学物理教材的内容均以实验为基础,实验器材非常简单,很多来自生活.例如第15课“制作一个比重计”需要:两个小的塑料饮料管;一团泥土;一个量筒器或自己制作的带有刻度的玻璃杯;一杯盐水、一个塑料茶勺;一个塑料盘和一条毛巾.第7课的内容“研究船的设计”需要:一小堆泥土;30个玻璃弹子,一个容积为2l的塑料桶,一个塑料盘和一条毛巾.简单的、生活化的材料可以给学生亲切感,消除对物理学的畏难情绪(美国学生普遍认为物理是最难的学科).另外在生活和学习中也可以很容易地找到实验材料的替代物,使得动手活动易于开展.

3.5 美国中学物理教材有利于培养学生的创新能力在教材的探索性问题中内容涉及广泛,富于想象,具有很大的弹性,益于学生动脑、动手培养创新的意识和能力.例如:编写一个关于海洋生物的小故事,并假设它从海水中游到淡水中,尽可能地想象各种出现的情况,这是一个引导编写科幻小说故事的题材.例如:请你发布一个关于钓鱼浮子的广告,介绍你设计的浮子质量好能够钓到大鱼.这是一个可以研究关于钓鱼问题的题材.又如:猜测罐装饮料和果汁在液体中的浮与沉,并研究为什么有些液体浮在水上,而有些液体则沉入水底,等等.

3.6 美国中学物理教育存在的问题美国的中学物理教育也存在着很多问题.1995年“第三届国际数学和自然科学学习成就评估”(timss)的研究报告表明:美国12年级学生的数学和科学常识在21个国家当中处于得分最低之列;对来自16个国家的成绩优异的第12年级学生进行较高水平的数学和物理测验,有11个国家的学生比美国学生表现出色.按照美国国家科学基金会主席尼尔·伦(neallane)所说的,“这些研究表明,当学生们在学校学习时,他们好像没有对数学和自然科学进行严格的学习.”*由美国国家科学资源中心提供的这本物理教材,是一本高中教材.因为初中阶段一般设置综合理科,高中才开始单科的科学课程学习.调查报告中较普遍地认为这本教材也存在以下问题:1教材缺少系统性和知识性;没有涉及浮力的概念、计算公式和产生原因等基础知识.2教材缺少运用数学知识进行物理问题探究的内容,即教材缺少定量的内容.3教材缺少培养思维的逻辑性的内容.4教材没有布置学生书面的作业,所以学生缺少对基本知识的练习.5教材缺少对学生动手实验的简单指导和小结,学生的认识很可能只停留在感性阶段.6该教材有相应的教师指导用书,但是由于学生动手实验的时间过多,教师的指导作用无法发挥.综上分析,我们认为中美两国的科学教育工作者应该相互学习、取长补短,共同为培养下一代而努力.

参考文献* arthobson著.美国的物理教育.徐旭玲、李科敏译