中美高中物理教材实验部分的对比分析
中美英高中物理教材内容编排和栏目设置对比浅析

中美英高中物理教材内容编排和栏目设置对比浅析高中物理教材是培养学生科学素养和培养科学思维的重要教学工具,不同国家的物理教育体系在教材内容编排和栏目设置上存在着一定的差异。
本文将对中美英三国的高中物理教材内容编排和栏目设置进行对比分析,以期为我国高中物理教材改革提供一些借鉴和参考。
1. 中国高中物理教材内容编排中国高中物理教材内容编排以《物理(必修)》和《物理(选修)》两个版本为主。
必修教材包括了力学、热学、电磁学、光学等内容,选修教材则包括了原子物理、核物理和宇宙物理等内容。
内容编排比较全面,以基础理论为主,注重对学生的物理概念和物理定律的理解和掌握。
美国高中物理教材内容编排以《Conceptual Physics》、《General Physics》、《Honors Physics》等为主。
内容编排更加注重理论和实践相结合,以实际案例为主线,引导学生通过实践去理解物理原理,注重学生的实验操作和科学探究能力培养。
二、中美英高中物理教材栏目设置对比中国高中物理教材栏目设置以知识点、实验案例、思考题、综合训练和拓展应用为主要设置内容,着重培养学生的知识能力和解决问题的能力。
1. 内容编排对比分析中国高中物理教材内容编排更注重基础理论的传授和物理概念的理解,在培养学生物理基础知识的也需要加强实践和解决实际问题的能力。
美国高中物理教材内容编排更注重理论和实践相结合,通过实际案例引导学生深入理解物理原理。
英国高中物理教材内容编排更注重科学实验和科学方法的培养,通过实验案例以及科学研究方法的介绍,引导学生进行科学思考和实验操作。
2. 栏目设置对比分析中国高中物理教材栏目设置主要以知识点、实验案例和拓展应用为主,着重培养学生的知识和问题解决能力。
美国高中物理教材栏目设置着重以实际案例、探究问题和实验操作为主,培养学生的实践能力和问题解决能力。
英国高中物理教材栏目设置也着重以科学实验和科学问题为主,培养学生的科学分析和科学实验能力。
中美英高中物理教材内容编排和栏目设置对比浅析

中美英高中物理教材内容编排和栏目设置对比浅析一、内容编排中美英三个国家的物理教材均是按照教育部门制定的课程标准编写的。
其中,中国的教育体制相对比较集中,各省市的高中物理教材压轴内容相对一致;美国的高中物理教材则由各州或者学校自由选用;英国的高中物理教材则由联合王国教育部门统一制定。
1、中国高中物理教材编排中国高中物理教材的编排思路是由简单到难,由易到难,分为基础篇、提高篇、拓展篇。
基础篇掌握物理的基本知识和基本思想,重在对物理基础概念的理解和掌握。
提高篇则扩展和深化基础篇的内容,注重对物理、数学与实验三方面的融合,以培养学生解决实际问题的能力。
拓展篇则着眼于物理知识的拓展和应用,注重学生的创新思维与实践能力。
美国高中物理教材的编排主要依照美国国家科学教育标准而定。
其教材围绕“科学过程技能、科学概念和原理、物理实验和应用、科技和社会、历史和理论”等方面展开,并注重培养学生的实验能力、应用能力和创新思维。
英国高中物理教材主要侧重于解释物理原理和现象,并通过严谨的科学方法来研究并解决现实问题。
其教材编排分为经典力学、物理学原理与现象、能源等内容,并在教学中加入了实验和观察的环节,以加深学生对物理问题的理解。
(二)不同国家的高中物理教材编排差异中国高中物理教材在基础篇和提高篇的知识点体系和难度上,显得比较全面和深入。
而美国和英国高中物理教材相对注重实践、应用和探究性学习,不同科学过程技能(Investigation, inquiry, etc.)相对体现的比较全面。
从课程设置的内容上看,中国的物理教材注重科技创新,而美国和英国高中物理教材则重视物理原理与现象、实验与观察、能源等方面的教学。
二、栏目设置不同国家高中物理教材的栏目设置也有很大差异,但通常包含以下几个部分:中美英三个国家高中物理教材课程体系中,典型的栏目设置如下:美国高中物理教材的章节设置也很丰富,主要围绕科学过程技能、科学概念和原理、物理实验和应用、科技和社会、历史和理论等方面展开。
中美英高中物理教材内容编排和栏目设置对比浅析

中美英高中物理教材内容编排和栏目设置对比浅析中美英高中物理教材内容编排和栏目设置都是根据各国教育体制和教学目标来设计的,虽然存在一些差异,但目的都是为了提供科学的知识和培养学生的科学素养。
中美英高中物理教材内容编排方面存在一些差异。
在中文高中物理教材中,通常分为三个部分:力学、光学和电磁学。
力学包括速度、加速度、力和运动学等内容;光学包括光的传播、镜子、透镜和光的衍射等内容;电磁学包括电、磁和电磁波等内容。
而美国和英国的高中物理教材则更加注重实验和应用。
美国物理教材通常以科学法则和实验为重点,通过实验探索和发现物理原理。
英国物理教材则更加强调应用,特别是在工程和技术方面的应用。
在栏目设置方面也存在一些差异。
中文物理教材的栏目设置通常包括重点概念、关键技能、解题方法和习题训练等。
每个章节都会列出核心概念,然后通过案例和实例来解释和应用这些概念。
美国物理教材的栏目设置则更加注重实验和应用。
每个章节都会有实验设计和实验过程,让学生通过实验来理解和应用物理原理。
英国物理教材的栏目设置则更加注重探究和问题解决。
每个章节都会列出一系列问题,引导学生进行探究和思考。
中美英高中物理教材内容编排和栏目设置都有各自的特点,但都会涵盖物理学的基本概念和原理,并注重实验和应用。
中文物理教材更加注重知识的系统性和习题的训练;美国物理教材更加注重实验的设计和应用的探索;英国物理教材更加注重问题的解决和思考的能力培养。
这些差异都反映了不同国家对物理教育的理念和目标的不同。
无论是哪种教材,都应该根据学生的实际情况和学习目标来选择和使用。
中国与美国在中学物理教教材的对比

美国与中国在中学物理教材的对比罗跃跃摘要:对于我国的大部分中学生来说,物理这门学科是他们学习中一个比较吃力的课程,物理概念、实验、知识点及其运用等没能充分联系生活实际,学生理解得很困难、抽象。
反观美国,他们在中学物理教学上很注重联系学生的生活实际,能够充分调动学生的思维和动手能力,使学生对物理这门课程的学习更加轻松积极。
下面就从美国与中国在中学物理教育上的对比,发现美国中学物理教育的可鉴之处,使之能为眼下我国的新课程改革提供一些经验。
关键词:中国美国中学物理教材内容实验插图对比首先说明一下,本文中将会用具体的国内和国外教材进行对比:国内教材:此教材是教育部(原国家教委) 基础教育司“八五”、“九五”重点课题《高中物理课程改革与实验》课题组研究成果, 由北京师范大学出版社于2004 年7 月出版的《物理》。
[1]国外教材:美国高中(9-12年级)物理教材《Physics—Principles and Problems》(《物理:原理与问题》),作者是美国迪尔伯恩大学的物理学教授保罗·齐策维茨博士。
[2]以上两套教材均为时下两国的主流中学物理教材,各自凸显出本国中学物理教育特色,具有良好的对比意义。
本文使用以上两套教材作为对比,试图从各自教材的教材内容、教材实验内容、教材插图来进行比较分析,总结出一些我们可以借鉴的经验,来为我国的中学物理新课改提供一些参考。
1 美国与中国在中学物理教材内容上的对比1.1 美国的教学内容其教材内容的特点:其教材并不只注重单个知识点,而是让各个知识点形成一条知识链,重视各个知识点的前后联系,并对概念和规律进行五花八门的拓展,并与生活实际相联系,使之鲜活的展现在学生的课本上。
第一:在教材引言方面章节名称为《矢量知识》的这一章中,其标题为望乡,并用一张登山的照片作为其引言处的背景图片,在下方提出以问题:如果你的GPS接收器告诉你的位置在离家150KM处、北偏西40度处,但是在你面前就只有一条正北的道路,如果沿着这条路走十公里,你会离家多远?及你的具体位置?再在章节名称为《能量》这章中,在一张飞驰的过山车为背景图片上,其用“猛冲下来”作为标题并提出了问题:过山车缓缓的爬上第一个山头,把你的帽子拉好。
中美高中物理实验比较研究

中美高中物理实验比较研究摘要:本研究旨在比较中美高中物理实验教学的差异,分析其存在的问题并探讨改进的方法。
通过对中美高中物理实验教学的调研和对比分析,发现了两国在实验教学内容、方式和评价等方面存在的差异,同时也总结了两国物理实验教学的优势和不足。
通过本研究的开展,旨在为中美高中物理教学提供一定的借鉴和推动。
关键词:中美高中、物理实验、比较研究、教学改进一、引言物理是一门基础学科,对于培养学生的科学素养和创新能力具有重要意义。
高中物理实验是物理学习中的重要组成部分,是学习理论知识并将知识运用于实际问题的桥梁。
中美作为世界两个重要的教育体系,其高中物理实验教学在内容、方式和评价上存在一定的差异。
通过比较研究中美高中物理实验教学的差异,并探讨其中存在的问题及改进方法,有助于提高我国高中物理实验教学的质量。
二、中美高中物理实验教学的内容比较1. 实验内容在物理实验内容上,中国高中物理实验侧重于基础实验和理论的验证,注重学生对基本物理规律和原理的掌握。
而美国高中物理实验则更注重学生的实践操作能力和探究精神,更倾向于进行探究性实验,并注重培养学生的科学研究能力。
中国高中物理实验中普遍涉及的实验项目有光的直线传播、简谐振动和波动、电路实验等,侧重于验证基本物理规律。
而美国高中物理实验更注重学生自主探究,实验内容更贴近学生的生活实际,如使用运动传感器测量身体活动、探究日常生活中的物理现象等。
2. 实验设计中国的高中物理实验设计多为老师指导学生按照固定步骤进行,着重于进行预先设计好的实验,强调学生对实验步骤和实验结果的准确记录。
而美国的高中物理实验更注重学生的探索精神和创新能力,实验设计更加开放,鼓励学生主动探究和提出问题,强调实验中的发现和讨论。
3. 实验设备中国高中物理实验一般采用标准仪器和设备,着重于教学设备的完备程度。
而美国的高中物理实验注重学生对简单设备和仪器的设计和搭建,更强调学生的动手能力和创造能力。
中美高中物理教材三个方面的比较

极 物 理 ”(Extreme PhysiCS)、“工 作 原 理 ” 了 相 应 的 配 套 支 撑 ,其
(How It Works),等 等 ,让 学 生 在 课 后 进 中 美 版 教 材 的 配 套 最 为
行 深 入 学 习 和 调 查 ,拓 展 学 习 空 间 ,同 时 完 整 ,包 括 各 种 仪 器 的
取生动 汽观,让读者爱小释手 。每章末尾 历科 学探 索 的过 程 ,让
还精 心设计 了辛 富的研 究性课题 ,如 “科 科 学探 究成为 终身 的习
技 与 社 会 ”(Technology and Society)、 惯 。为 了实现 实验教 学
“未 来 科 技 ” (Future Technology)、“终 目标 ,各 版 教 材 都 给 出
重视 促进 学 生多维 度 的发展 。 内容的选 法,包括 制订 方 案、实验操 作 、数 据分 析、 斜的桌面与课 本来演示最 大静 擦 /]
取 注 重 基 础 性 与 发 展 性 ,除 了 经 典 物 理 总结 归纳 、评估论证 等… 系列的过程 。人 等 。 2.加 强 实验 的 探 究 性 与 扑 放 。
关于 “实验设 置”的 比较
完 善 实 验 室 配 套 建 设 。
从 实 验 日标 来 看 ,三版 教 材 共 同 的 理
从 实 验 类 型 来 看 ,
念 都 是 着 重 培 养 学 生 的 科 学 素 养 。 物 理 我 们 发 现 各 版 教 材 都 有
实验 教学不再 是菜谱式 教学 ,不再 局限于 以 下 共 同 点 :l_实 验 设
实验 技 能 的训 练 ,而 是 要 通 过 实 验 来 培 养 置 都 趋 向 于 微 型 化 ,提
中美高中物理实验比较研究

中美高中物理实验比较研究1. 引言1.1 研究背景近年来,中美间教育领域的比较研究逐渐增多,其中高中物理实验教学是一个备受关注的领域。
中美两国拥有不同的教育体系和教学理念,对高中物理实验的重视程度和实施方法也有所不同。
在这样的背景下,对中美高中物理实验进行比较研究,可以帮助我们更好地了解两国的教育现状和发展趋势,为我国高中物理实验教学提供借鉴和启示。
在中国,高中物理实验作为重要的教学环节,旨在培养学生的实践能力、科学思维和科学精神。
中国教育部颁布的《高中物理课程标准》中对高中物理实验的要求和目标进行了明确规定,鼓励学生通过实验探究、发现和解决问题。
而在美国,高中物理实验则更注重培养学生的探究精神和团队合作能力,强调学生独立思考和实践探索的能力。
美国教育体系更加倡导学生自主学习和自我发展,高中物理实验作为学生学习的重要手段被广泛应用。
【内容达到200字】1.2 研究目的研究目的是为了比较中美高中物理实验教学的异同,深入探讨其优势和不足之处,以期为我国高中物理实验教学的改进和提升提供参考和借鉴。
通过对比研究,可以发现中美两国在高中物理实验教学方面的差异,分析其原因并总结经验,为我国高中物理实验教学的改革提供理论支持和实践指导。
通过对中美高中物理实验教学发展趋势的预测,可以更好地把握未来的发展方向,为我国高中物理实验教学的未来发展提供有益的建议和思路。
通过本研究,旨在促进中美高中物理实验教学之间的交流与合作,推动我国高中物理实验教学水平的提高,为培养具有创新意识和实践能力的人才做出积极贡献。
2. 正文2.1 中美高中物理实验教学现状比较在中美两国,高中物理实验教学是非常重要的一部分,旨在通过实践操作帮助学生更好地理解物理知识,并培养学生的实验技能和科学思维能力。
中美两国在高中物理实验教学的现状上存在一些差异。
在教学资源方面,美国高中物理实验教学注重实验的创新和探究,学生有更多的机会进行自主设计和探索,教学设备和实验器材相对齐全,教师也更注重培养学生的实验技能和创新能力。
中美物理教育研究的差异性分析

在家庭教育方面,中国家长往往更注重孩子对家庭、社会的责任和义务,强 调孩子在集体中的角色和地位。而美国家长则更注重培养孩子的独立性和自主性, 鼓励孩子追求自己的梦想和目标。这种价值观的差异导致中美家长在教育方式上 也有所不同。
其次,权力距离是霍夫斯泰德文化维度理论中的另一个重要因素。中国文化 倾向于强调等级和权力,而在美国文化中,人们更倾向于追求平等和自由。这种 文化差异在家庭教育中也表现得十分明显。
在家庭教育方面,中国家长往往更注重孩子的稳定性和安全感,倾向于让孩 子选择一个稳定的职业和生活方式。而美国家长则更注重培养孩子的创造性和创 新精神,鼓励孩子追求自己的兴趣爱好并勇于尝试新事物。
总之,霍夫斯泰德文化维度理论为我们提供了理解和解决跨文化冲突的有效 工具。通过理解这些文化差异的根源,我们可以更好地理解中美家庭教育之间的 差异,并寻找更为和谐、理解和包容的跨文化交流方式。
中美物理教育研究的差异性分析
目录
01 一、物理教材的差异
03 三、研究历史的差异
02 二、教学方法的差异 04 参考内容
物理教育在全世界范围内都有着重要的地位,因为它不仅是科学的基础,更 是学生科学素养的重要组成部分。然而,不同的国家和地区在物理教育的方式、 方法、内容等方面都存在着一定的差异。本次演示将通过比较中美两国的物理教 育研究,分析其中的差异性。
1、深入研究中美幼儿科学教育课程的内在和影响因素,理解其背后的文化、 教育和价值观差异;
2、开展跨文化比较研究,探索不同文化背景下幼儿科学教育的共性和特性, 为构建具有国际视野的幼儿科学教育体系提供参考;
3、结合实际教学案例,探讨如何有效整合中美幼儿科学教育课程的优秀元 素,例如教学目标、内容、方法和评估等,以提升幼儿科学教育的质量和效果;
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中美高中物理教材实验部分的对比分析作者:杜一来源:《物理教学探讨》2018年第12期摘要:本文选取近年来备受好评的美国高中物理教材《Holt Physics》和人教版高中《物理》教材作为样本,首先从教材整体的体例结构出发,分析各自在实验栏目上的特点。
其次以“牛顿运动定律”专题为例,从教材的章节安排、实验内容编排方面着手进行分析,重点对比“加速度与力、质量的关系”实验的异同处。
最后得到几点结论,指出我国教材的可贵之处以及美国教材中值得借鉴学习的优点。
关键词:中美高中物理教材;对比;实验;牛顿运动定律中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2018)12-0019-5物理学大厦的建成离不开物理实验。
实验是科学探究的重要形式,既能有效提高学生的学习兴趣,又对学生科学思维、科学态度与责任等物理核心素养的发展起着至关重要的作用,因此物理教师要格外重视物理实验教学。
教材是实践教学的重要依据,为了应对竞争日益激烈的国际形势,各国都对科学教材进行了针对性的更新和改革。
鉴于美国的科学技术实力及科学教育的发达程度都位于世界前列,本文将通过内容分析、对比研究等方法对中美两国典型高中物理教材的实验部分进行对比,以了解各自的编写特色,并从中汲取有利于我国高中物理实验教材不断完善的精华。
1 研究对象选取本文以我国人教版《物理》和美国《Holt Physics》(以下简称HP教材)为研究对象,着眼于“牛顿运动定律”主题下的章节内容,对实验部分进行比较研究。
教材的具体信息见表1。
HP教材共22个章节,内容涵盖力、热、电、光、原等物理学领域,适合美国常规物理课程,即主要面向今后打算从事理科相关职业的学生。
教材主编认为物理学的研究方法极其重要,因此编写过程中十分重视物理实验,并通过设计一些研究性学习的专题来拓展知识的深度和广度。
HP教材在近年来的美国基础物理教育中受到广泛重视,从美国物理学会对高中物理教科书基本情况的调查统计数据来看,HP教材的使用率连年上升(2009年达到32%),成为美国最主流的三大物理教材之一,极具代表性。
人教版高中物理教材是目前中国高中阶段的主要教材,共分为必修系列和选修系列。
必修系列的主要内容是力学,是全体高中生必须学习的模块。
选修包括三个系列,其中选修三系列是理科生需要学习的内容,旨在让学生较为全面地学习物理学的基本知识,进一步掌握物理学的思想和方法。
综上,本文选取美国HP教材与我国人教版高中物理必修系列、选修三系列作为比较对象,先从教材的体例结构入手,宏观上对比两套教材的实验栏目分布,接着围绕“牛顿运动定律”主题,对实验内容进行对比分析。
2 中美教材实验部分宏观对比分析2.1 中美教材的体例结构教材的体例结构指的是教材的编写格式和组织形式。
了解两个版本高中物理教材的体例结构,能更直观地把握教材的各个组成部分,从而进一步对教材整体的实验栏目分布进行对比分析。
HP教材和人教版教材的体例结构图如图1、图2所示。
2.2 中美教材实验栏目对比由图1、图2的体例结构图及对两版教材的分析,实验栏目情况如表2所示。
表2 中美教材实验栏目对比一览表■2.2.1 HP教材实验栏目概况从表2可以看出,HP教材的实验主要呈现在“基本实验技能训练”“快速小实验”“探究实验”“CBL实验”这四大栏目中,共计43个。
另外,在“章复习题”和“标准化测试”中会出现一些与实验有关的开放性试题。
更值得一提的是,教材在目录之后、章节内容开始之前穿插了两个与实验相关的部分——“安全标志”“实验室安全”,共占据三页篇幅,详细列出9大安全标志和21条实验室安全准则,旨在让学生学习物理知识之前将其牢记于心,避免意外的发生。
罗列出来的安全标志和注意事项也会具体附在各个相关实验中。
“快速小实验”共18个,穿插在每节内容中,利用最简单的生活用品进行操作便捷、效果明显的小实验,以便学生更透彻地理解教材中相关的知识点。
“基本实验技能训练”共15个,位于每章内容之后的独立模块,要求学生在实验室中根据教材中提供的操作步骤,利用专业器材对物理原理进行验证或探究,在教材的指导下一步步得到实验结论。
该栏目通过一系列的实验操作训练,培养学生正确使用实验仪器、分析处理数据的方法等必备实验技能。
“探究实验”共5个,位于每章内容之后的独立模块,在探究实验的标题下方会出现“design your own”的字样,教材只给学生提供实验必备器材以及操作提示,让学生独立思考具体的实验方案,旨在培养基本实验技能的基础上,进一步训练学生的科学思维,提高科学探究能力。
“CBLTM实验”共5个,出现在所有章节内容之后。
CBL实验室系统是一种新型教学仪器,可以通过特定的操作经过传感器采集数据,速度快,效率高。
该实验部分旨在让学生开拓视野,有条件的基础上提前接触一些与大学接轨的物理知识和手段。
2.2.2 人教版教材实验栏目概况在人教版教材中涉及到实验的栏目比较多,主要有“演示”“实验”“做一做”“科学漫步”“问题与练习”“学生实验”“课题研究”。
“演示”栏目是由教师在课堂中操作,学生观察讨论现象。
“实验”栏目大多是教材给学生提供参考器材、操作步骤,让学生自主觀察现象,得到结论,从而引出下面的正文内容,旨在培养学生勤于观察、勤于思考的意识,提高学生的观察与推理能力。
“做一做”“科学漫步”栏目中呈现的实验可以说是扩展性较强的,不是学生必做实验,但是给学生介绍了很多与信息技术有关的实验应用,例如,用相机估测曝光时间、用计算机绘制v-t图等。
除此之外,也有一些生活中的器材,可以让学生随时随地取材,体验物理。
“学生实验”在人教版教材中被编写为一整节,要求学生在实验室中定量地操作、处理数据、得出结论。
“课题研究”栏目出现在人教版教材每本书的最后,每个模块一个,这部分属于扩展性的自主探究学习,要求学生查阅资料展开研究,在此过程中培养学生收集整理资料、科学探究等能力。
综上,从整体上看两版教材大同小异,不仅重视学生基本操作技能的培养,而且能够站在学生的角度上力图发展他们的科学探究素养。
HP教材中的“快速小实验”栏目与人教版教材中的“演示”“实验”相近;“探究实验”与“课题研究”相似;“基本实验技能训练”与“学生实验”类似。
稍有不同的是HP教材比较重视实验室安全教育,这是我国教材中欠缺的。
3 中美教材“牛顿运动定律”实验对比分析3.1 中美教材“牛顿运动定律”章节安排对比“牛顿运动定律”是动力学的核心内容,从两版教材的目录中可以看到牛顿运动定律在教科书中的位置稍有不同。
人教版教材将“牛顿运动定律”安排在必修一模块的第四章,位于“直线运动”和“力”之后,“曲线运动”之前;而HP教材将“牛顿运动定律”和“力”共同放在全书的第四章,位于“一维运动”和“二维运动”之后,具体的章节安排也各有特点,如表3所示。
表3 中美教材“牛顿运动定律”章节安排对比■3.2 中美教材实验内容编排对比分析3.2.1 实验概况对比分析(如表4所示)表4 中美教材“牛顿运动定律”专题内容实验概况对比■由表4的对比以及对教材的分析得到如下几点说明:(1)从数量上看,两版教材在“牛顿运动定律”部分的实验数目并无显著差异。
(2)从知识点分布上来看,人教版教材“问题与练习”“实验”栏目中出现的实验分别涉及到了超重和失重、作用力与反作用力的知识点,HP教材有所欠缺,并未设计与这些知识点相关的实验;HP教材中包含的有关惯性知识的“快速小实验”,人教版中并未涉及。
总体来说,人教版教材该专题中实验涉及的知识点较为均衡。
(3)从实验类型来看,两版教材有关加速度与力、质量关系的实验类型截然不同,HP教材是验证性实验,而人教版教材是探究性實验。
(4)从实验的章节分布来看,HP教材中的“快速小实验”分布在四节内容的前两节,后两节内容中并未涉及实验;“CBL实验”作为拓展内容位于全书最后,以供学有余力的学生学习;“基本实验技能训练”作为专题内容被编排在章末,人教版教材中与之内容相似的学生探究实验则是作为整体内容呈现在本章第二节,旨在通过该实验进一步过渡到牛顿第二定律的内容。
3.2.2 实验内容呈现对比分析由“牛顿运动定律”实验概况看出,中美两版教材都十分重视“加速度与力、质量的关系”实验,但在编排思路上却大有不同。
笔者首先将HP教材中的实验流程整理如图3所示。
■图3 HP教材“加速度与力、质量的关系”实验流程图除此之外,从流程图中可以看出,HP教材的编写方式类似于我国实验报告的形式,这个实验属于教材中的“基本实验技能训练”模块,“快速小实验”“探究实验”都是按照这样的模式来编写的,结构清晰,条理分明。
教材详细陈述了实验所需要的各项器材、每一步实验操作、数据处理方法等,并配有相应的图示,学生只需按照流程一步步走,最终可以完成实验,通过数据来验证牛顿第二定律的内容。
然而,在流程中最先映入眼帘的是“安全提示”,让人耳目一新,因为这在我国的教材和实验报告上鲜有出现,只有在实验室里才会看到相关的安全注意事项,这一点显然美国的教材做得更好。
该实验中的安全提示包含图标和文字提醒,如图4所示。
■图4 HP教材中的安全提示教材提醒学生在操作实验过程中务必注意这样两点:(1)如果你是长头发,请将其扎紧,并把身上佩戴的珠宝首饰等摘掉。
请佩戴护目镜。
(2)对待重物请轻拿轻放,重物坠落可能会导致很严重的损伤。
与HP教材“陈述式”的呈现方式不同,人教版教材以“启发式”呈现。
具体内容简化为图5。
■图5 人教版教材实验呈现方式由人教版教材的实验流程图可知,教材以生活中的事实开篇。
由生活现象观察可知,竞赛用的小汽车由于强大的发动机提供的巨大牵引力可以在短时间内获得高速,满载的货车加速起来比小汽车慢许多,由此得出加速度、力、质量三者间的定性关系。
然而精确的物理学需要探究定量的关系是怎样的,于是开启实验正文部分,引导学生分别探究加速度与力、加速度与质量间的关系,并思考在实验过程中需要解决的两大问题:一是如何测量加速度,二是怎样提供合力,教材并未给出答案,而后给了两个参考案例装置图及简单的文字说明,要求学生确定探究方案,和同学交流并评估结果的可靠性。
在笔者看来,HP教材验证性实验内容更多地倾向于训练学生的实验技能,而不在于知识间本身的逻辑关系和学生探究能力的培养。
该实验放在牛顿第二定律内容之前采取探究的形式有利于学生科学思维的形成和科学探究能力的培养。
让学生经历“为什么探究加速度与力、质量的关系”,到利用生活中常见的情境和已经学过的知识猜想“三个物理量之间应该存在怎样的定性关系”,再到“三个物理量之间到底存在怎样的定量关系”的科学探究过程,并引导学生思考如何解决该实验中遇到的一些问题,而不仅仅是学会操作该实验。
此外,还可以将牛顿第一定律、运动学的理论与牛顿第二定律的知识逻辑联系起来。