國外中學物理教材評介
一、美國PSSC物理
PSSC是在美國國家科學基金委員會的資助下對高中物理課程進行新的探索而組建起來的“物理科學研究委員會”的簡稱。
根據該書編者沙伊姆(U.HaberSchaim)說,PSSC物理課程的目的在於說明物理學發展過程中的實踐與理論之間的相互作用;通過對自然界的調查,讓學生學習物理學的基本原理和定律及其適用範圍和根據;培養批判地閱讀的能力以及進行推理和善於區分本質與非本質的能力,從而提高所學到的技能,給想讀大學理工科的學生打下一個堅實而牢固的基礎。
PSSC物理教材是由宇宙、光學與波、力學、電與原子結構等四部分組成。
在“宇宙”這一部分裏,教材對時間、空間和物質等概念隻做一般性的闡述,即說明怎樣把握和怎樣測定這些物理現象。具體內容包括什麼是物理學,時間及其測定,空間及其大小,函數關係和標度的選擇,沿著一定軌道的運動,矢量、質量、元素、原子、原子和分子、氣體的性質,測定等十章。通過這一部分的學習,要讓學生了解物理學是一個研究課題;理解時間、空間與物質三者是不可分的。不僅如此,還要讓學生知道物理學是在不斷發展的,這一發展過程正是人們進行探索和研究的好時機。學習這一部分隻是對自然進行一次廣泛而粗略的掃描,接著就要對物理學的某些領域進行較深入的探究。
在第二部分“光學與波”中,教材主要研究光學。具體內容包括光的性質,反射和像、折射,透鏡與光學儀器,光的粒子模型,波,波與光,幹涉,光波等九章。從教材的編排體係上看,它是從研究光的粒子說開始逐步進入光的波動說的,但重點是在光的波動說上。
在第三部分“力學”中,教材主要是以力學的觀點去進一步細致地觀察運動。具體內容包括牛頓運動定律,地麵上的運動,萬有引力和太陽係,動量及其守恒,功和能,熱分子運動及能量守恒定律等六章。
在第四部分“電與原子結構”裏,教材主要研究電磁學的內容,具體包括有關電的定性的事實,庫侖定律和基本電荷,在電場中電荷的能量和運動,磁場,電磁感應和電磁波,探索原子,光是粒子,電子是波嗎,量子王國,原子結構等八章。
此外,PSSC物理還有一個補篇部分,原名為“高等課題補充教材”,介紹物理學的一些高等課題,包括角動量、統計力學、狹義相對論和量子物理學。
PSSC除編寫了一套物理教材外,還編寫了實驗指導書,教師指導書,實驗儀器手冊,教學影片及介紹手冊,課外讀物叢書,試題集等七種指導性資料。
經過實踐,PSSC物理教材受到不少批評。大家認為這套書太深太難,隻適於少數尖子學生,遠遠超脫大多數學生的實際水平。雖然如此,PSSC物理所提供的教育改革的方向仍是大勢所趨,同時也給人們留下了不少有益的經驗。
二、美國HPP物理
1962年前後,盧瑟福博士(F.J.Rutherford)任美國加利福尼亞洲的高中教師和行政官員,他根據流傳很廣的霍爾頓博士(G.Holton)所著的《自然科學中的概念和理論入門》一書的內容,編寫出一套物理教材的試用方案,並於1963~1964年間在兩所中學裏進行試教而獲得成功。後來這一研究項目在各財團的資助下被命名為“哈佛大學物理計劃(HarvardProjectPhysics,HPP)”,於1970年正式以《物理計劃》的書名出版。HPP物理教材的主要意圖在於:
(1)與其讓學生掌握零碎的知識,倒不如讓他們把主要力量放在掌握足以代表科學的物理思考方法上,以增強對物理世界的理解。
(2)讓學生理解物理學就是人在物質世界中的多方麵的活動。要在曆史和文化方麵展開的基礎上來提示它的內容,並從傳統和發展與變革兩方麵來闡述物理學觀點。
(3)即使是在讓學生學習對未來有用的那些知識與技能時,也不要放過讓每個學生學習立即有用的科學知識和技能的各種機會。
HPP物理教材的最大特點是把重點放在科學發展史上。這套教材重視物理概念,講述比較清楚;問題的引入注意啟發誘導;取材豐富,知識麵廣。
HPP物理教材共分六冊。每一冊都有單獨的標題:運動的概念;天空中的運動;力學的成就;光學和電磁學;原子的模型;⑥原子核。每一冊還有相應的手冊和學生讀物;在手冊裏附有實驗,教學影片和課外活動等內容。這是對學生進行科學方法的培養和實踐能力的訓練的部分。