中美高中理科物理主流教材中阅读材料的比较与启示

金邦建

（温州市第十五中学 浙江 温州 325011）

在人教版最新版的高中理科物理教科书中，增加了不少阅读材料；如何利用这些阅读材料，教师的看法不大一致.笔者现对比分析我国高中理科物理的主流教材——人教版最新版的高中理科物理教科书（含必修1、必修2，选修3系列）（以下简称我国教材），与美国高中理科物理选用率接近50%的主流教材——《物理：原理和问题》2005年的最新版本（以下简称美国教材）.介绍美国高中理科物理教材的阅读材料，比较两种主流教材在阅读材料上的差异，并得到几点启示，以供教师参考.

1 美国主流教材阅读材料简介

我国教材的阅读材料分为3个栏目：科学漫步、科学足迹、STS.笔者研究的美国教材中的阅读材料专指《生活中的物理学》这一块，分为4个栏目：技术与社会、未来技术、工作原理和物理学前沿.详细内容如表1.

表1 美国物理教材中的阅读材料

2 中美主流教材阅读材料的比较

2.1 编排的比较

美国教材的阅读材料可以在目录里找到标题和页码，方便教师和学生查阅.我国教材的阅读材料在目录里没有显示，教师和学生查找麻烦.美国教材的阅读材料都是1页的；我国教材的阅读材料长短不一，有短短几行的，也有长达3页的.

2.2 栏目的比较

美国教材设置了4个栏目，分别是：技术与社会；未来技术；工作原理；物理学前沿.我国教材设置了3个栏目，分别是：科学漫步；科学迹；STS.从栏目的形式上看，美国教材没有科学足迹，原因是美国教材把物理学史的内容写进了章节正文中.但我国教材对物理学史的描述详细具体.美国教材的技术与社会、未来技术和工作原理栏目相当于我国教材中的STS.物理学前沿相当于我国教材的科学漫步.

2.3 内容的比较

（1）从内容数量上看，美国教材的技术与社会有7项，未来技术有7项，工作原理有8项，物理学前沿有8项，共计30项，即每章1项.我国教材的科学漫步有39项，科学足迹有18项，STS有8项，共计65项.可见，我国教材阅读材料的数量较多，这也是新课程理念在教材中的具体体现.

（2）从具体内容上看，美国教材的阅读材料内容显得更为现代化、未来化.如涉及现代生活的SUV（运动跑车），信用卡阅读器；涉及现代技术的全息照相、电子扫描隧道显微镜；涉及未来技术的如旋转的空间站、太阳帆航天器等.还有物理学前沿栏目，都是前沿知识.相比之下，我国教材的阅读材料涉及未来技术与物理学前沿的阅读材料太少.

（3）从内容的难度上看，由于美国教材涉及大量的现代技术、未来技术和物理学前沿，因而阅读材料的深度较大.我国教材的阅读材料大多是为教材服务的，还有不少属于科普性质的文章，难度总体小一些.

（4）从内容的独立性看，我国教材由于讲究教学内容的完整性，阅读材料独立性不强.美国教材中的阅读材料是章节内容延伸和拓展，是直接给学生进一步探索使用的，相对独立.

（5）从思考题数量看，我国教材在必修1的第一章后面都给出了思考题，但之后章节的阅读材料给出的思考题寥寥无几，共计16项内容留有思考题.美国教材每一篇阅读材料都留有思考题，数量为1～3个不等.

现比较标题同为“黑洞”的阅读材料.整体上，美国教材图文并茂，给出了两张有关黑洞的彩色图片，浩瀚的星空，可以引起学生无限的遐想.我国教材只有文字，没有图片.美国教材在相关段落前有概括性语句：任何东西都无法逃逸，间接和直接证据，条理非常清楚，有利于阅读.

从内容上，两套教材都给出了施瓦兹希尔半径，有所不同的是美国教材在阅读材料的“进一步探索”栏目中给出了一个物体离开视界的逃逸速度的公式，但需要学生获取阅读材料中施瓦兹希尔半径这条信息，以用来证明一个物体离开视界的逃逸速度等于光速，注重学生对信息的获取、分析、应用能力的培养.但我国教材的阅读材料没有提出任何问题，不少学生看完后都抓不住主要信息，获取、分析、应用信息能力的培养难以谈起.

从教材的独立性来看，美国教材的“黑洞”中提到黑洞有3个物理特性——质量、角动量以及电荷，还提到黑洞中的超热气体会发射X射线.要知道，学生在学“黑洞”时，还没有学角动量、电荷和X射线等概念.要是学生对此感到困惑的话，就需要自己查找资料，这可以锻炼学生的自学能力.相比之下，我国教材的阅读材料显得中规中矩，没有超过学生所学内容.

3 比较分析后的几点启示

3.1 教师应重视阅读材料

据笔者所知，实际教学中大多教师很少引导学生阅读阅读材料，主要原因是教师认为高考不考，讲了也白讲.实际上，这种想法是片面的和错误的.因为越来越多的高考题涉及的背景都与STS、现代物理和科学前沿相关.当学生在日常教学中经常接触到，那么学生不会觉得离自己太遥远，在考场上也会相对适应些.可见，教材的这些阅读材料，教师应加以重视.

3.2 设计有针对性的问题

物理的阅读材料，不同于文学，不能只是为了阅读而阅读.为了提高学生阅读的针对性，提高阅读的效率，培养学生获取、分析、处理信息的能力，教师应设计有针对性的问题.这一点，美国的教材做法可以借鉴.例如，在第6章“二维运动”的阅读材料“旋转的空间站”后的进一步探索，编者给出了3个问题：

（1）（研究）为了建造能模拟地球重力的旋转空间站，工程师需要考虑哪些因素？

（2）（应用）如果你是一位在旋转空间站上工作的宇航员，你感觉到地板对你有引力的作用.利用牛顿定律和向心力知识说明这究竟是怎么回事.

（3）（理性思维）对于居住者来说，旋转空间站有什么优点？又有什么缺点？

问题（1）和（3）具有很强的开放性，可以较好地培养学生思维的开放性和广阔性.问题（2）属于“原始问题”，而不是我们教材上经过抽象、理想化后的练习题，这更考查和锻炼学生的获取、分析和处理信息的能力，抽象能力和建模能力.

现以我国教材的阅读材料“黑洞”为例，笔者让学生课后从以下3个问题中任选一个做答：

（1）查找有关黑洞的资料，写篇科技论文；

（2）除了黑洞，还有白洞和虫洞，查找资料并对它们进行比较；

（3）霍金是当代著名的理论物理学家，查找资料写篇霍金的简介.

从学生上交的作业来看，他们查找资料的热情很高；第一次发现网络上竟然还有那么多物理资料，同时也被神奇的黑洞所吸引.查找霍金资料的学生，很佩服霍金的毅力和执着精神.

3.3 直接采用美国教材的阅读材料

教师如果认为自己设计问题的能力有限或者没有精力去设计问题，那么还可以直接采用美国教材的阅读材料.由于美国教材的阅读材料都是A4大小的1页，胶印非常方便，也适合教学用，笔者在高三复习课中进行了大胆尝试.在复习“万有引力与航天”内容时，让学生阅读“旋转的空间站”并回答进一步探索中的3个问题，发现学生都被未来化的旋转的空间站深深吸引，教学效果很不错.

3.4 加强现代技术与未来技术的教学

《普通高中理科物理课程标准》指出，高中理科物理课程在内容上应加强与学生生活、现代社会及科技发展的联系，反映当代科学技术发展的重要成果和新的科学思想.而且现在高考命题的一大趋势是加强物理与技术的联系；例如2010年高考中，北京卷涉及霍尔效应和霍尔测速仪，天津卷涉及质谱分析技术，浙江卷涉及太阳能光电池板.如果教师在日常教学中经常让学生阅读相关材料，解决相关问题，那么学生的科学素质提高了，考试中也可以取得理想的成绩.

3.5 加强物理学前沿知识的教学

加强物理学前沿知识的教学，不仅可以提高学生的科学素养，还可以开阔学生的视野，让学生的思维空间更为广阔.具体途径有：

（1）引导学生阅读《现代物理知识》、《中学科技》的相关文章；

（2）在相关知识中拓展前沿知识.例如，在讲授“宇宙航行”时介绍微重力科学；

（3）通过结合前沿知识的习题加以渗透.例如，在研究宇宙发展演变的理论中，有一种学说叫做“宇宙膨胀说”，认为：我们可以假设宇宙是一个正在膨胀的气球，而星系是气球表面上的点，我们就住在这些点上.我们还可以假设星系不会离开气球的表面，只能沿着表面移动而不能进入气球内部或向外运动……如果宇宙不断膨胀，也就是说，气球的表面不断地向外膨胀，则表面上的每个点彼此离得越来越远，其中某一点上的某个人将会看到其他所有的点都在退行，而且离得越远的点退行速度越快.这种学说认为万有引力常量G在缓慢地减小.根据这一理论，在很久很久以前，太阳系中地球的公转情况与现在相比，公转半径和公转速率的大小关系如何？引导学生在阅读这类结合前沿知识的习题的过程中获取、吸收前沿知识，并用来分析、解决问题；长期坚持下来，不仅学生的解题能力得到了提高，而且学生的现代科学素养也得到了提升.