美國高中物理教材習題設置的啟示論文
新課程實(shí)施以來(lái)，強調課程內容與時(shí)代和生活的密切聯(lián)系，改變課程內容“繁、難、偏、舊”的現狀，加強課程內容與學(xué)生生活以及現代社會(huì )和科技發(fā)展的聯(lián)系，而習題又是高中物理教材的重要組成部分�！段锢恚涸砼c問(wèn)題》為美國眾多學(xué)校選用。筆者對此教材深入研究后就其習題設計進(jìn)行分析并談?wù)剬ξ覈滩闹辛曨}設計的個(gè)人體會(huì )。
習題是高中物理教材的重要組成部分，習題教學(xué)也是物理教學(xué)不可或缺的教學(xué)環(huán)節，因此習題設計和編排的是否合理將對學(xué)生學(xué)習物理的積極性與主動(dòng)性，乃至對學(xué)生科學(xué)世界觀(guān)和價(jià)值觀(guān)的形成都會(huì )產(chǎn)生深刻的影響。筆者閱讀了由保羅·齊澤維茨(P.w.zitzewitz)教授主編的《物理：原理與問(wèn)題》這本美國高中物理教材后深刻的體會(huì )到我國高中物理教材改革之路還很成長(cháng)，作為一線(xiàn)教師的我們任務(wù)還很艱巨。借鑒美國教材的習題配置理念，不僅有利于增強我國中學(xué)物理教材與課程標準的理念、目標的吻合程度，也有利于深化課程改革。為了便于大家了解美國物理教材中習題的一些特點(diǎn)，我將其分成幾個(gè)方面加以介紹。
一、習題設置的分析
1、結構設置特點(diǎn)
�。�1）練一練（Practice Problems）：在每一個(gè)重難知識點(diǎn)后都會(huì )有針對性設計一個(gè)例題，并隨后附有幾個(gè)難度適中的習題有學(xué)生自行完成，
�。�2）挑戰性問(wèn)題（Challenge Problems）本教材在一些重、難點(diǎn)概念，重點(diǎn)規律后還經(jīng)常會(huì )設計一些具有一定挑戰性的問(wèn)題。
�。�3）本節復習題（Section Review）當一節內容學(xué)習結束后都設有本節復習題。
�。�4）測評 （Assessment）每章學(xué)習內容結束后都設有測評習題，其中還分別設有“繪制概念圖（Concept Mapping）”、“理解概念（Mastering Concepts）”、“應用概念（Applying Concepts）”、“問(wèn)題解決（Mastering Problems）”、“復習提高（Mixed Review）”、“理性思維（Thinking Critically）”、“科技寫(xiě)作（Writing in Physics）”、“日積月累（Cumulative Review）”等八個(gè)項目。
�。�5）標準化測試（Standardized Test Practice）
在每章內容學(xué)習結束后針對本章內容都設有6-9個(gè)試題，作為“標準化測試”。
2、習題內容設計特點(diǎn)
�。�1）習題背景源于生活�！纠�1】在8.2節“轉動(dòng)動(dòng)力學(xué)”中設有：質(zhì)量為 65kg的汽車(chē)人立在踏腳板上。長(cháng)0.170.m的曲柄與豎直方向的夾角為45.00 ，如圖1所示。曲軸與半徑為9.70cm的一只鏈條齒輪連在一起。為了使齒輪不動(dòng)，鏈條
圖2
需要施加怎樣的力？
圖1
�。ǎ�2）注重基礎，不追求難度。例如：第17章“反射和面鏡”后設有：用下列術(shù)語(yǔ)完成概念圖（如圖2）：凹面鏡（convex）、正立（upright）、倒立（inverted）、實(shí)像（real）、虛像（virtual）。
�。�3）強調能力，培養學(xué)習積極性。例如“科技寫(xiě)作”本教材中共有55個(gè)科技寫(xiě)作的課題，其涉及范圍很廣，包括物理學(xué)史、科學(xué)理論、工業(yè)生產(chǎn)、生物醫學(xué)、民生生活、天文學(xué)、科學(xué)方法和思想等。這些科技寫(xiě)作對學(xué)生的一般要求是：1.明確研究的問(wèn)題是什么。2.探索發(fā)現了什么結果。3.得出這個(gè)結果的原因或意義是什么。
例如，在第三章“加速運動(dòng)”后設有：“研究一個(gè)人能忍受無(wú)眩暈的忍受的最大加速度。” 在第十五章“聲”后設有“研究某些樂(lè )器，如小提琴或小號的構造。除了弦的長(cháng)度或管子的長(cháng)度，你還必須考慮哪些因素？質(zhì)優(yōu)的樂(lè )器與便宜樂(lè )器有什么差別？如何檢驗他們的音質(zhì)？” 在二十六章“電磁現象”后設有：撰寫(xiě)一篇篇幅為1-2頁(yè)的報告，包括方塊圖和示意圖，說(shuō)明用于電視機、DVD、VCR的紅外線(xiàn)遙控器的工作原理。并說(shuō)明為什么這些遙控器同時(shí)使用時(shí)并不會(huì )相互干擾。
二、啟示：
1、習題設置應更貼近生活，培養學(xué)生的觀(guān)察生活、思考問(wèn)題的能力。
清華大學(xué)的特聘物理學(xué)教授程曜在清華大學(xué)講授物理課程的體會(huì )中，發(fā)出了“救救這些只會(huì )考試的孩子們”的呼吁。他說(shuō)：這些清華的大學(xué)生像是會(huì )考試的文盲，除了考試，他們不會(huì )推理，不敢提問(wèn)題，不愿動(dòng)手。課本里沒(méi)有的他們不會(huì )，他們不會(huì )將上課的知識應用到日常生活中，因為這些知識只是用來(lái)考試的。”[1]
《普通高中物理課程標準》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《新課標》）指出：“應使物理貼近生活、聯(lián)系社會(huì )實(shí)際”。[2]
所以我們在設計習題時(shí)應盡可能的貼近學(xué)生所能體會(huì )的生活實(shí)際問(wèn)題。學(xué)生在解決此類(lèi)問(wèn)題時(shí)需要關(guān)注生活關(guān)注社會(huì )，增加了學(xué)生對物理課程的親切感，增強學(xué)習興趣。當學(xué)生面臨某個(gè)迫切需要解決的實(shí)際問(wèn)題時(shí)，會(huì )引起學(xué)生對概念的需求，感到原有知識不夠用，造成現實(shí)情境和原有的認知體系產(chǎn)生沖突，從而激起學(xué)生疑惑、驚奇、詫異的情感，進(jìn)而產(chǎn)生一種積極探究的愿望，增進(jìn)學(xué)生學(xué)習的原動(dòng)力。心理學(xué)告訴我們，當學(xué)生不能同化新知識經(jīng)驗時(shí)，心理上自然會(huì )感到失衡。失衡時(shí)會(huì )產(chǎn)生內在驅力，驅使學(xué)生改變既有圖式。
2、應以學(xué)生為主體，注重培養學(xué)生探究能力，發(fā)展學(xué)生自主學(xué)習能力。
德國文化教育家斯普朗格曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，教育的最終目的不是傳授已有的東西，而是要把人的創(chuàng )造力量誘導出來(lái)，將生命感、價(jià)值感“喚醒”�！缎抡n標》明確要求：“高中階段的物理課，應該在這個(gè)基礎上更加關(guān)注學(xué)生在科學(xué)探究過(guò)程中的學(xué)習質(zhì)量，進(jìn)一步加深對科學(xué)探究的理解，提高科學(xué)探究的能力。”通過(guò)物理習題的解決來(lái)培養學(xué)生探究能力，發(fā)展自主學(xué)習能力是一條非常重要的途徑。我們的學(xué)生大部分時(shí)間都是在“為做題而做題”。而所做的這些習題往往都是專(zhuān)家、教師們對生活現象抽象、概括、建模等深加工之后“編寫(xiě)”的，有些是專(zhuān)家、教師們閉門(mén)造車(chē)、用排列組合等重組的手段，或憑空想象隨欲臆造出來(lái)的。忽略了學(xué)生對物理現象的觀(guān)察和對物理規律的實(shí)際應用。這大大削弱了物理習題的教學(xué)功能。
例如：在《原理》的二十六章“電磁現象”后設有：撰寫(xiě)一篇篇幅為1-2頁(yè)的報告，包括方塊圖和示意圖，說(shuō)明用于電視機、DVD、VCR的紅外線(xiàn)遙控器的工作原理。并說(shuō)明為什么這些遙控器同時(shí)使用時(shí)并不會(huì )相互干擾。這個(gè)問(wèn)題是創(chuàng )設一種學(xué)生還未知曉的基本內容或規律的情景，讓學(xué)生主動(dòng)設問(wèn)和探究，去發(fā)現問(wèn)題、發(fā)現規律、獲取知識和各種體驗，從中學(xué)會(huì )對信息的收集、分析和判斷，使學(xué)生自主的在解決問(wèn)題的過(guò)程中獲取知識、學(xué)會(huì )解決問(wèn)題的方法，從而培養起應對陌生情境、急劇的變化環(huán)境的能力和創(chuàng )造力。學(xué)生在積極主動(dòng)參與學(xué)習活動(dòng)的過(guò)程中，建構自己的知識體系，總結出自己的學(xué)習方法，找到認識世界的途徑，掌握解決問(wèn)題的方法，形成正確的情感態(tài)度和價(jià)值觀(guān)。
3、習題設計應遵循學(xué)生的認知規律，注重不同教學(xué)環(huán)節的教學(xué)功能。
�。�1）在新課引入中使用的習題，應注重基礎性和啟發(fā)性。用習題引入新課能激發(fā)學(xué)生學(xué)習新知識的強烈欲望，所以在這一環(huán)節中的習題設計應更注重習題的基礎性。當學(xué)生遇到新問(wèn)題而不能同化新知識經(jīng)驗時(shí)，心理上自然會(huì )感到失衡。失衡時(shí)會(huì )產(chǎn)生內在驅力，驅使學(xué)生改變既有圖式。認知心理學(xué)理論告訴我們，學(xué)生真正的學(xué)習過(guò)程應該是認知結構不斷改造擴展的過(guò)程。引入新課的問(wèn)題的實(shí)質(zhì)在于激起學(xué)生強烈的思維活動(dòng)，通過(guò)思維活動(dòng)促進(jìn)外部知識與內部認知結構之間產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的互動(dòng)，從而促進(jìn)認知結構的不斷發(fā)展。
�。�2）在重要知識點(diǎn)后的隨堂習題應注重基礎性和針對性。這些習題應比較基礎，只需要學(xué)生結合當前所學(xué)知識，就能很快解決，這種學(xué)練結合的教學(xué)方式能很有效地促使學(xué)生對知識的深入理解，及時(shí)鞏固所學(xué)知識，減少遺忘，提高效率。學(xué)以致用能讓學(xué)生體會(huì )到學(xué)習物理的無(wú)窮樂(lè )趣，從而調動(dòng)學(xué)生學(xué)習的主動(dòng)性和積極性。
�。�3）在每個(gè)章節后的鞏固習題中注重為學(xué)生搭建平臺，循序漸進(jìn)。學(xué)生在新課上學(xué)習新知識，初步掌握了所學(xué)的概念和規律，但在理解上往往只是表面的、孤立的。只有通過(guò)適當練習，才能從不同側面、不同角度完善對概念規律的理解。因此無(wú)論在教材的編排還是教師的實(shí)際授課中，都應安排一定的難度梯度較為明顯的習題，以幫助學(xué)生能循序漸進(jìn)的對所學(xué)只是保持一定的整體性和連貫性。
（4）在探究活動(dòng)中的習題
1計習題時(shí)要立足基本概念規律，聯(lián)系生活實(shí)際。設計習題時(shí)要立足基本概念規律聯(lián)系生活實(shí)際。物理研究的問(wèn)題，很大一部分來(lái)源于生活，但在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生面對的實(shí)際上已經(jīng)是（經(jīng)過(guò)）簡(jiǎn)化的問(wèn)題，而缺少對實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行抽象概括等能力的訓練。正因為這樣，我們在課堂上可以在適當的時(shí)候引入生活中的問(wèn)題原型使學(xué)生的建模能力得到加強，也能使學(xué)生感到物理問(wèn)題就在身邊。
2習題設置應注意科技發(fā)展的最新成果。設計習題需要關(guān)注新聞報道，注意科技發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)。這類(lèi)題型通過(guò)從電視、報紙、網(wǎng)絡(luò )中搜集到相關(guān)的詳細內容后，進(jìn)行提煉、加工，然后與高中物理的主干知識建立聯(lián)系，從不同角度、不同層面設計問(wèn)題。
3設計習題還可以充分利用物理學(xué)史中的有關(guān)信息。新課程要求教學(xué)過(guò)程有助于學(xué)生知識的構建，并關(guān)注對過(guò)程的體驗。物理規律的建立本身就有深厚的研究背景，如果利用物理學(xué)史上的一些事件作為探究的材料，不僅能使學(xué)生領(lǐng)略物理大師們處理問(wèn)題的方法，同時(shí)學(xué)生研究問(wèn)題的情感、態(tài)度、價(jià)值觀(guān)也得到升華。
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