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美國中學(xué)物理教材的分析與評價
美國中學(xué)物理教材的分析與評價
陳嫻
(南京師范大學(xué)物理系,江蘇南京 210097)
中國和美國的中學(xué)物理教學(xué)存在著很大的差異,如何借鑒美國中學(xué)物理教學(xué)中的長處,彌補我們的不足是擺在物理教育工作者面前的研究課題.本文以美國的中學(xué)物理教材“物體的浮與沉”作為切入點進行分析和評價,供中學(xué)物理教師參考.
1 研究方法
本文是以調(diào)查法作為研究美國中學(xué)物理教材的方法.
調(diào)查時間:2000年7月12日下午;
調(diào)查對象:主要來自江蘇泰州地區(qū)和安徽馬鞍山市的中學(xué)物理骨干教師;
調(diào)查人數(shù):16人;調(diào)查地點:南京師范大學(xué)物理系,2000年物理教育研究生課程班;
調(diào)查過程:隨機發(fā)給每一位調(diào)查者一課的教材內(nèi)容(從第1課到第16課),請他們各自獨立地將分析和評價結(jié)果寫在調(diào)查報告紙上,然后收回調(diào)查報告;
有效的調(diào)查報告:15份.
2 教材內(nèi)容在美國國家科學(xué)資源中心編寫的美國中學(xué)物理教材中,關(guān)于“物體的浮與沉”共有16課的內(nèi)容.現(xiàn)給出其中的第8課內(nèi)容作為案例,供參考.
第八課 物體的大小影響物體所受的浮力嗎?
思考與質(zhì)疑 一只用鋁箔制作的小船浮在水上可以放多少玻璃彈子?如果小船做得大一些結(jié)果又如何?你首先進行猜測然后親自驗證一下.
準(zhǔn)備物 對于你:一個科學(xué)筆記本,一張編號為8—a的記錄紙;
對于你和你的同伴:一張鋁箔大小是10cm×10cm、一張鋁箔大小是15cm×15cm、一張鋁箔大小是20cm×20cm、30個玻璃彈子、一個容積約2l的容器、一條毛巾.
你的發(fā)現(xiàn)
1.與同伴和其它同學(xué)復(fù)習(xí)以前的內(nèi)容,與同伴討論決定采用一種小船的設(shè)計圖案.
2.用3張鋁箔做出大小不同的船,使它們有相同的外型.
3.把最小的船放入水中,輕輕壓它使它沉入水中,你有什么感覺?吃驚嗎?
4.對另外兩只船重復(fù)第3步驟,描述你壓小船的感覺.
5.完成3和4的步驟后,對小船能夠裝多少玻璃彈子做出猜測并寫在記錄紙上,然后驗證.船在水中的深度是多少?畫出你所看到的現(xiàn)象.
6.完成測試后把實驗材料放回儲藏位置.
7.閱讀課本中的補充內(nèi)容“船在航行”并思考問題:1哪些船只你曾經(jīng)見過?2現(xiàn)在這些船怎樣?3一些船很大很重仍然可以浮在水上,為什么?
探索性問題 設(shè)計制作可以裝載8個玻璃彈子而不沉的小船,但是它再放一個玻璃彈子就會沉入水中. 閱讀教材航行中的船你乘過船嗎?
暢游在水面上微風(fēng)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(華盛頓州西北沿海)每天載著上千輛汽車和它們的司機;加勒比海附近的赤道島國,巡航船作為“海上旅館”為來自世界各地的度假者提供享受溫暖氣候的舒適條件.還有一些船是用于工作的,一種用于破冰的大船可以為小船開路,運輸船可以在海上用于運送油、鋼材和其它貨物,潛水艇能夠深入水中探查海洋的深度.早在幾千年前船就可以在水中運輸,早年的埃及人制造平型長條,樣子像駁船或像救生伐的船,在埃及克胡法金字塔墓葬中就發(fā)現(xiàn)這樣的船.1000年前斯堪的那維亞人,即所謂的北歐海盜設(shè)計制造了獨木舟狀長型船,這種船每邊有16只槳可以快速滑行,而且在擱淺前能夠平穩(wěn)地容易操縱地駛向岸邊.早期的船是由木頭或蘆葦桿制作,風(fēng)或槳可以使船前進.200年前,情況有所變化,工程師
們發(fā)明了由蒸汽機制造的船.在蘇格蘭一位名叫威廉·斯米頓的發(fā)明家制造了能夠航行的蒸汽船——卡羅特·頓塔司,它每小時可以走3英里.此后船的設(shè)計越來越完善,用途多樣的金屬材料逐漸代替了木頭,由鋼和鐵制造的船比木頭制造的船要重,但是它們越大可載的物資就越多.當(dāng)今巨大的鋼船可以裝載貨物橫跨海洋.從人類第一次設(shè)計的船到現(xiàn)在的船,已經(jīng)發(fā)生了很大的變化,但是早期的獨木舟仍為現(xiàn)在的人們所使用,幾千年前早期美國人劃著類似的船在北美的河流和湖泊上漂游.
3 調(diào)查結(jié)果通過分析有效的調(diào)查報告和本人對整個教材的全面剖析,可以得出以下幾點結(jié)論:
3.1 美國的中學(xué)物理教學(xué)注重對學(xué)生的科學(xué)研究方法的訓(xùn)練學(xué)生自己對某個現(xiàn)象首先做出預(yù)言猜測,并將自己的猜測寫在科學(xué)筆記本上,接下來自己與同伴一起做實驗,在實驗中觀察、記錄,然后將實驗結(jié)果與預(yù)言猜測進行比較,從而得到結(jié)論,這正是科學(xué)研究的方法.人類在探索自然規(guī)律的過程中遵循:提出假設(shè)——實驗驗證——得出結(jié)論——再提出假設(shè)??;直至做出發(fā)現(xiàn).
3.2 美國的中學(xué)物理教學(xué)是以學(xué)生為課堂主體的整個物理課堂教學(xué)活動是以學(xué)生的動手實驗活動為中心展開的.教師沒有過多的交待和要求,而是讓學(xué)生在教材和實驗說明的指導(dǎo)下自由發(fā)揮.一節(jié)課是按照“思考與質(zhì)疑——準(zhǔn)備實驗——觀察記錄——分析總結(jié)”這樣的模式進行的,學(xué)生自始至終積極參與全過程.課堂氣氛活躍,學(xué)生的主觀能動性得到充分發(fā)揮,探求未知的好奇易于滿足.
3.3 美國的中學(xué)物理教學(xué)非常重視學(xué)生之間的交流討論在教材中可以看到:與同伴一起準(zhǔn)備實驗器材;與小組同學(xué)一起重溫上一次課或前面的內(nèi)容;與全班同學(xué)共同分享你的測量結(jié)果并討論產(chǎn)生結(jié)論的可能理由;在班級陳列同學(xué)設(shè)計的各種貨船,討論分析展品的相似之處和不同之處;等等.
3.4 美國中學(xué)物理教材的內(nèi)容均以實驗為基礎(chǔ),實驗器材非常簡單,很多來自生活.例如第15課“制作一個比重計”需要:兩個小的塑料飲料管;一團泥土;一個量筒器或自己制作的帶有刻度的玻璃杯;一杯鹽水、一個塑料茶勺;一個塑料盤和一條毛巾.第7課的內(nèi)容“研究船的設(shè)計”需要:一小堆泥土;30個玻璃彈子,一個容積為2l的塑料桶,一個塑料盤和一條毛巾.簡單的、生活化的材料可以給學(xué)生親切感,消除對物理學(xué)的畏難情緒(美國學(xué)生普遍認(rèn)為物理是最難的學(xué)科).另外在生活和學(xué)習(xí)中也可以很容易地找到實驗材料的替代物,使得動手活動易于開展.
3.5 美國中學(xué)物理教材有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力在教材的探索性問題中內(nèi)容涉及廣泛,富于想象,具有很大的彈性,益于學(xué)生動腦、動手培養(yǎng)創(chuàng)新的意識和能力.例如:編寫一個關(guān)于海洋生物的小故事,并假設(shè)它從海水中游到淡水中,盡可能地想象各種出現(xiàn)的情況,這是一個引導(dǎo)編寫科幻小說故事的題材.例如:請你發(fā)布一個關(guān)于釣魚浮子的廣告,介紹你設(shè)計的浮子質(zhì)量好能夠釣到大魚.這是一個可以研究關(guān)于釣魚問題的題材.又如:猜測罐裝飲料和果汁在液體中的浮與沉,并研究為什么有些液體浮在水上,而有些液體則沉入水底,等等.
3.6 美國中學(xué)物理教育存在的問題美國的中學(xué)物理教育也存在著很多問題.1995年“第三屆國際數(shù)學(xué)和自然科學(xué)學(xué)習(xí)成就評估”(timss)的研究報告表明:美國12年級學(xué)生的數(shù)學(xué)和科學(xué)常識在21個國家當(dāng)中處于得分最低之列;對來自16個國家的成績優(yōu)異的第12年級學(xué)生進行較高水平的數(shù)學(xué)和物理測驗,有11個國家的學(xué)生比美國學(xué)生表現(xiàn)出色.按照美國國家科學(xué)基金會主席尼爾·倫(neallane)所說的,“這些研究表明,當(dāng)學(xué)生們在學(xué)校學(xué)習(xí)時,他們好像沒有對數(shù)學(xué)和自然科學(xué)進行嚴(yán)格的學(xué)習(xí).”*由美國國家科學(xué)資源中心提供的這本物理教材,是一本高中教材.因為初中階段一般設(shè)置綜合理科,高中才開始單科的科學(xué)課程學(xué)習(xí).調(diào)查報告中較普遍地認(rèn)為這本教材也存在以下問題:1教材缺少系統(tǒng)性和知識性;沒有涉及浮力的概念、計算公式和產(chǎn)生原因等基礎(chǔ)知識.2教材缺少運用數(shù)學(xué)知識進行物理問題探究的內(nèi)容,即教材缺少定量的內(nèi)容.3教材缺少培養(yǎng)思維的邏輯性的內(nèi)容.4教材沒有布置學(xué)生書面的作業(yè),所以學(xué)生缺少對基本知識的練習(xí).5教材缺少對學(xué)生動手實驗的簡單指導(dǎo)和小結(jié),學(xué)生的認(rèn)識很可能只停留在感性階段.6該教材有相應(yīng)的教師指導(dǎo)用書,但是由于學(xué)生動手實驗的時間過多,教師的指導(dǎo)作用無法發(fā)揮.綜上分析,我們認(rèn)為中美兩國的科學(xué)教育工作者應(yīng)該相互學(xué)習(xí)、取長補短,共同為培養(yǎng)下一代而努力.
參考文獻* arthobson著.美國的物理教育.徐旭玲、李科敏譯
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