美国高中物理教科书中“功和能” 内容呈现方式及启示

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1、美国高中物理教科书中“功和能”内容呈现方式及启示王较过王较过（1957－），男，陕西西安人，陕西师范大学物理学与信息技术学院教授，研究生导师，主要从事物理课程与教学论、教育评价与测量研究；陶丽娟陶丽娟（1984－），女，宁夏灵武人，陕西师范大学物理学与信息技术学院硕士研究生，主要从事物理课程与教学论研究。（陕西师范大学物理学与信息技术学院，陕西西安710062）摘要：本文分析了美国物理教科书《物理学：原理和问题》中有关“功和能”的内容章节编排、文本编写、栏目设置，指出了该书中关于“功和能”编写的特点。在此基础上，提出了编写物理教科书应从学生

2、实际生活出发创设学习情境，激发学生学习兴趣；教科书应设计多样化、个性化的特色栏目；教科书应增加与生活联系密切的开放性物理实验等三点建议。关键词：美国；物理；教科书；实验“功和能”是力学中两个重要的概念，它们贯穿于整个物理学中，并占有很重要的地位。做功和能量转化的关系为某些物理问题的解决开辟了一条重要的途径，如学生学完功和能量转化关系之后，在遇到某些力学问题时，可以不涉及运动过程的细节，只要弄清物体的始、末状态，就可以根据动能定理或机械能守恒定律求解问题，从而避免了直接应用牛顿运动定律解题所遇到的困难，有助于拓宽学生解决问题的思路。因此，各国

3、物理教科书都十分重视这一内容的编排，力求通过对此部分内容的有效呈现促进学生对功和能及其相关概念的理解和掌握。本文针对美国物理教科书《物理学：原理和问题》*《PHYSICS:PrinciplesandProblems》由美国最大的教育书籍出版集团McGraw-Hill的Glencoe公司出版。（以下简称《物理学》）中的功和能及其相关内容的呈现方式进行分析，找出其优点，以期对我国物理教材的编写提供一些参考。一、《物理学》中“功和能”的内容呈现分析《物理学》中知识的呈现丰富多彩，讲求图文完美结合。例如《做功，能量和简单的机械》这章就使用了14幅彩

4、图，以图代文，借助插图进行叙述。此外，教材中还设置了一些特别的栏目，对内容进行扩展和补充，从而加强物理知识与其它学科的联系。以下笔者就《物理学》中有关功和能的章节编排、文本编写、栏目设置进行详细分析。（一）内容章节编排《物理学》采用“章－节”式的编排结构，其单元主题的编排以学生已有的知识经验为出发点，注重物理知识的内在联系与学生认知发展之间的关系，并在此基础上体现从生活走向物理，从物理走向社会这一物理学习的基本理念。其中功和能的相关知识位于教科书的第十章和第十一章，具体内容安排如表1。表1.《物理学》中功和能有关内容章节编排第十章：做功，能

5、量和简单的机械第十一章：能量10.1功和能量●功●功和力的方向●功率11.1能量存在的形式●能量的形式●做功改变动能●重力势能10.2机械●简单和复杂的机械●能量守恒定律和机械效率●复合机械●人类行走的器官11.2能量守恒定律●系统●碰撞分析从章节编排来看，《物理学》的一8章内容通常划分为2-4小节，每节又再细分为更小的部分来介绍单个知识点的内容，小节与小节之间以及小节包含的内容之间是循序渐进的，这样的结构编排不仅促进了学生对小节知识内容的建构，而且有助于学生从整体上理解和把握章节的主题。从知识内容的安排来看，知识点看似比较少，但其内容却是

6、非常丰富的，如在“功和能”这节就讲述了功的概念、功的大小与力的方向之间的关系、能量、功率等内容。同时，书中还编排了“口袋实验室”（PocketLab）、“物理实验室”(PhysicsLab)和“物理学与生物学的联系”(BiologyConnection)等栏目，不仅有助于学生了解更多的与物理学相关的知识，开扩他们的眼界和思路，更为重要的是通过学生的亲自动手实验，提高了他们的探究能力和创新精神。（二）内容的文本编写《物理学》主要为有志于向理工科职业发展的美国高年级理科生所设计的，从而教科书内容的安排具有综合性强、结构严密的特点。每章都有明确的

7、学习目标、物理概念，举例也紧扣现实生活和当今科技发展的主流。[1]同时，其内容的呈现充分体现了科学探究的基本过程、特征和思想，能够有效地引导学生主动运用探究的方法来获取知识，激发学生学习物理的热情，提高他们解决实际问题的能力和创新能力。1.情境导入在导入方式上，《物理学》通过创设有利于与学生互动的物理情境来调动他们思维的积极性，从而促进其把物理知识和生活实际联系起来，并在头脑中建构知识。第十章《功，能量和简单的机械》就是以与学生实际生活密切联系并具有探究特点的情境来导入的。具体如图1所示。提出问题：变速自行车如何使骑车的人在不同地形的环境下

8、都能省力？页面空白处列出章节提纲以及学习本章所需要掌握的相关知识。（略）什么是能量，当你有许多能量的时候你能跑的更远、更快，你可以跳的更高……，在这章，我们就来学习一下改变物体和