李林森 郝睿 彭宗欣
摘 要
物理教材是连接物理课程与物理教学的媒介，其编写质量很大程度上影响着教师的教与学生的学.通过将美国高中物理教材《物理学：原理与问题》和我国人教版高中《物理》（必修1）中的“加速度”部分的内容呈现方式、习题和例题、栏目设置等方面进行分析，归纳总结两版教材的特点，拟为教师在教学中内容的选取和编排提供借鉴，从而帮助学生更好地建构知识，掌握学习技巧。
关键词
中美教材;高中物理;教材对比
中图分类号： G633.7 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 14 . 47
0 引言
《物理学：原理与问题》目前是大部分美国高中的指定教材，而人教版高中物理教材是我国使用率最高的物理课本。“加速度”这部分内容发挥着承前启后的作用，连接着“运动学”与“动力学”部分的物理知识。因此，各国物理教科书都非常注重对这一章节知识的编排，想通过对此章节的有合理呈现，加强学生对匀变速直线运动及其相关物理概念的学习。中美两版教材都将“加速度”编排在“运动的描述”后面、“匀加速直线运动”之前。因此，学生在学习前的元认知基本相似，学习该节内容的目标和作用也基本相同。下面就美国的《原理和问题》和我国人教版《物理》（必修1）中关于“加速度”內容的相关内容进行对比研究。
1 教材对比研究
1.1 教材插图内容对比
物理概念具有抽象性和描述性的特点，为了满足建构主义学习理论的要求，教师在进行具体教学活动时，需创设合理的教学情境。所以，在物理概念的教学活动中，教师应当创造一个适应教学要求，有助于启迪学生发现、提出、探索、解决问题的学习情境。美国的《原理与问题》和人教版物理《必修1》在教材“加速度”物理概念引入部分，都很看重对学生学习情境的创设，两版教材都引用了相对应的运动类型的图片，但两版教材对插图的引入存在着较大的差异，现将其进行对比（见下表1）。
由上面的图表可以发现，中美两版教材在“加速度”物理概念知识的引入部分都放置了相关的实物照片和模型图片。实物照片的摆放能使学生直观地体会到物体在速度上的变化过程，有助于学生将所学的物理知识与实际生活相联系。《原理与问题》中的模拟图片，学生可以通过观察运动员跑步的状态，并结合图片下方运动员的物理质点模型，对学生在“加速度”这一概念上，进行物理知识的建构，为学生接下来的学习奠定一定的基础。而人教版《必修1》中的模型图片只呈现出卡通小汽车和卡通火车的加速运动，并未将运动状态的细节描述出来，不利于学生直观的感受物体的运动状态，对教师的物理教学帮助较小。
从两版教材的插图比较可以发现，中美两版教材都在一定程度上使用了实物图片，帮助学生直观感受并理解“加速度”的物理意义，但美国教材中模型图片的设置，更善于选用物理中质点模型，将物理问题与实际情况有效结合，有利于培养学生建立物理模型的能力，促进学生科学思维能力的提高。
1.2 教材例题、习题部分比较
例题是物理教材的重要组成部分，合理有效的例题设置，对学生物理基础知识的理解，物理答题步骤的规范性，物理认知结构的完善都起着十分重要的作用。同时，教材中的例题还可以帮助学生完善学习技能，有助于学生物理思维能力的提高。
习题是为巩固课堂学习效果而安排的作业，是课堂教学过程中的十分重要的组成部分，是巩固新授知识，培养良好思维习惯，发展学生智力的重要途径，是课堂教学过程中不可缺失的重要环节。
由上表可见，人教版物理《必修1》在该节例题部分的编排上，没有设置相关例题，相比较而言，美国教材在“加速度”这一节中，设置了两道例题，且每道例题都设置在学生学习完该知识点的后面，每道例题都附有十分完善的解题步骤，加深了学生对相关知识点的理解。中国教材虽然没有编排相关例题，但结合相关的教学案例，教师在进行实际课堂教学环节中，还是会当堂给出一些例题，帮助学生理解、组织所学知识，并学会如何运用。由于中国教师在课堂中展示的例题没有以课本为载体，所以在很大程度上会造成学生对该例题的遗忘。而反观美国教材，就不会出现类似学生遗忘相关例题的情况。相反，美国学生在遇到一个新的物理问题时，他们可以通过翻阅教材，在教材中找到相关的例题，进行知识的跃迁，举一反三，来解决新的物理问题。
从表2可以发现，美国教材在习题布置的数量上远远多于中国教材，这与大多数人认为的美国轻松式教学环境，没有太多课后作业的看法大相径庭。美国教材在“加速度”这部分共布置了17道作业题，相比于中国教材课后的4道作业题，美国教材在数量上遥遥领先。再来比较，两版教材习题的类型，不难发现，物理计算题在两版教材中都占了很大的比重，可见中、美两国都很重视培养学生的计算能力。在图像分析和作图题上，两国教材就出现了比较明显的差异。中国人教版《必修1》在图像分析类的习题上，只设置了1道，并且没有设置相关的作图题，但是在美国《原理与问题》教材中，图像分析题和作图题所占比重与物理计算题相比，没有太大的差异。这说明，美国教材不仅重视学生的计算能力，还注重学生学会看图像、读懂图像，数形结合能力的培养，而在中国教材中图像分析和作图题不算是重点，较看重的还是对学生做题、计算能力的培养。其他的一些题型，如概念填空题、选择题等，中美两版教材在“加速度”这节知识中，都没过多设置。
比较两版教材在例题和习题部分，可以发现，美国版教材在数量上要多于中国教材，而且美版教材的题目在考察学生的数形结合能力、数学计算能力、与实际生活紧密联系方面，较中国教材而言，也有很大的优势。
1.3 教材栏目设置方面对比
人教版《必修1》设置了“科学漫步”栏目，将水果的成熟过程、树木的成长和河流水位的变化等生活实际与“变化率”相联系，使学生将“描述变化快慢的量就是变化率”和“加速度”的物理意义理解得更加透彻，《原理与问题》并未设置该栏目。中国教材在“科学漫步”这一栏目的设置上较美国教材而言，有助于拓展学生的知识范围，鼓励学生将物理知识与实际生活相结合，运用物理知识解决实际生活中的问题，从而促进学生物理核心素养的发展。
美国教材更加注重学生对物理图像的分析，因此美版教材设置了“速度时间图像”、“在运动图上表现加速度”、“根据v-t图像判断加速度”这一系列小标题。这些环节在教材的编排上，合理选取物理模型，并将物理问题与生活中的实际案例有效结合，不仅让学生对物理图像有了更深刻的理解，让学生学会分析、处理物理图像，还将学生的物理知识进行了更加完整地建构，使学生善于运用所学的物理知识，解决实际生活中的物理问题。
两版教材在教材栏目的编排上，各有特色。中、美教材都很注重将物理知识与实际生活相联系，但美版教材在物理模型的选择以及物理图像的设置上显得更加合理有效，在与实际生活案例的结合上也显得更加自然。
2 对教师物理教学与教材编写的建议
综合以上内容的比较研究，我们可以发现，中美两国教材的编写各有特色。在教材插图的选择上，中、美国教材都使用了实物照片，这有助于学生将所学的物理知识与实际生活相联系。但人教版物理教材在模型图片的设置上，没有选择相应的物理模型，因此教师在进行实际教学时，可在教学过程中合理选取物理模型，帮助锻炼学生的物理思维和物理建模能力。
在教材例题编排上，美国教材在学生学习一部分知识点后，将这些知识点进行整合，合理编排例题。而中国教材在“加速度”这一节中，没有设置例题，教师会在实际教学过程中，当堂布置相关例题。但不同的教师会有不同的解题思路与解题步骤供学生参考，所以，在例题解答的规范程度上，美国教材更优于中国教材。在教材习题的设计上，中国教材侧重对学生利用公式解决计算类问题能力的培养，美国教材不仅看重学生物理计算能力的提升，也重视学生的数形结合、建立物理模型以及物理实验能力，这是我们在今后的教学中应当借鉴的。
参考文献
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