中德现行高中物理教材“动力学”之比较研究

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1、中德现行高中物理教材“动力学”之比较研究摘要：德国高度重视科学技术教育，其中学物理教育分层次、分阶段，并在文理中学使用配套的KPK系列教材。通过对中德中学物理课程设置、屮德两套高级屮学物理教材“动力学”部分的主题内容和体系结构的比较研宄发现：德国卡尔斯鲁厄物理课程的设计思想切入点创新、内容选取起点较高、展开顺序“深入浅出”、概念引入直接自然。两套教材的比较研究能够为理解物理概念、完善物理教材和教师备课提供较大的帮助和关键词：德国；教材；高中物理；KPK;比较中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-6148(2017)2-0021-41引言新课程改革的人教版教材侧重物理

2、学概念、规律经典的建设过程，教材的主题内容基本是围绕着“运动和力”展开的，教材对物理知识本身的要求较高，同时对高中阶段学生的数学功底要求逐步升高，使得高中学生感到物理“晦涩难懂”。相比之下，德国KPK教材更加注重物理从生活中来，在设计思想、主题内容选取及展开顺序、概念引入、栏目设置和插图等方面形象生动，深入浅出，值得认真研究。现有的中德物理教材的对比研宄主要从两套教材的习题和设计思想特色方面进行展开［1-2］，而本文从中德中学物理的课程设置和知识结构等方面着手，选取新课标人教版必修模块和选修3-5“动量守恒定律”与KPK力学［3］在中学物理的课程设置、“动力学”主题内容和“动力学”概念

3、规律三方面进行比较研究。2中德中学物理课程设置比较2.1德国屮学物理课程设置德国实行小学4年、中学8年的义务教育，4年小学后经过5年级和6年级的过渡阶段进入分流阶段，大约70%的学生进入主科中学（5到9年级）和实用中学（5到10年级）等职业学校，读2〜3年后就业；一小部分（30%左右）成绩较好的学生进入文理中学（5到13年级）继续学习，不同屮学实现不同的教育冃标。主科屮学和实用屮学侧重职业教育，完全中学侧重“精英教育”，实行全面化分层次的双向分流教育。文理中学又分为初级、中级、高级3个阶段。德国中学物理课程设置如表1所示。2.2我国屮学物理课程设置我国实行小学6年、初级中学3年的国家义

4、务教育，小学毕业后学生不分流。初中毕业后，大部分学生进入高级中学学习，小部分学生进入中等职业技术学校学习技术。新课程改革后，我国中学教育提倡面向全体学生的素质教育，我国中学物理课程设置如表2所示。2.3比较分析九年制的文理中学（又称完全中学）是德国的传统高级中学，文理中学的高级阶段相当于我国的高屮阶段。德国在此阶段的学生基础较好，使用的KPK高中物理教材与我国的高中物理教材属于同一层次。德国KPK物理教材的高中版，非常明细地将物理学分支学科分为力学、电磁学、热学、光学、原子和量子物理等5册，德国的双向分流教育使得KPK系列教材每一册的起点相对较高。而我国新课标人教版高中物理教材分必修模

5、块和选修模块，为学生提供一定的选择性，没有明显的学科分支,新课程改革提倡素质教育，面向全体学生。3屮德两套高屮物理教材“动力学”章节主题内容比较3.1章节内容结构比较（如表3所示）3.2比较分析从表3中可以看见：德国KPK物理教材（高中版）和新课标人教版必修1、2及选修3-5两套教材所选编的内容差别很大。KPK教材第三章《角动量和角动量流》、第四章《重力场》，这些内容和概念出现在我国大学物理教材中，这也体现出德国KPK教材知识的深度、广度相对较高。两套物理教材对各章节内容的侧重程度不同，具体反映在各章节内容所占的页数篇幅上。现将各章节页数所占总页数的比例作出饼状图，如图1、图2所示。对

6、比可见：KPK教材重点内容较为突出，第三章《动量和动量流》所占比例高达28.09%;而人教版教材除《物理学与人类文明》部分所占比例较小外，其他章节所占比例基本均匀。KPK教材的《宇宙学》所占比例为2.25%，而人教版教材的《万有引力与航天》所占比例为11.86%;人教版教材主要采用牛顿的“力学模型”，侧重介绍运动、受力分析和能量，而KPK教材主要采用新的设计思想和新的概念结构，以“动量流模型”为核心，侧重于介绍动量、动量流，KPK教材把动量作为力学的基础。4动力学物理概念和规律比较KPK教材和人教版教材所采用的基木物理量、模型和描述方式不同。因此，两套教材表述相同物理概念和规律也有较大

7、的区别。4.1物理概念比较由表4可见，两套教材中相同的基本物理概念的描述不同。KPK教材独特的设计理念打破了经典力学的思维，进行了大胆的改革与创新。KPK教材屮“力”简化为“动量流强度”，它将物体运动的第一基本概念定义为动量，认为动量是一个整体不可再分，能够在物体之间流动。它以动量这一实物型量为中心概念构建全新的力学结构，其独特的描述方式更好地激发学生学习物理的兴趣和积极性。而人教版教材以力和速度为基本概念构建了经典力学结构，力的概念比较复杂，