中美高中物理教材中科学史内容分析

赵德清

摘要：科学素养的培育已经成为物理科学的重要共识.科学史作为科学素养的一个重要组成部分，得到广泛重视.科学本质视野下的科学史观，不仅会对学生的学习认知造成影响，而且会对学生的世界观、人生观造成影响.

关键词：高中物理教材 科学史 内容分析

随着科学技术的发展，中美之间科技教育交流更加频繁和深入.分析和对比研究中美两国广泛使用的物理教材版本，能够有效地明晰教育界的三个科技维度，也就是科学观的呈现方式、科学观的内容和科学观的教学方式.通过中美物理教材中科学史的研究，还能从教师和学生的两个维度了解科学探究的意义.调查研究本来就是科学探索的主要任务，能为师生教与学提供更多的资源信息.

一、研究的对象和方法

对中美高中物理的比较研究，离不开比较的对象，比较物理教材才是研究的主体，也是中美两国物理见解和科学史不同的集中表现之处.我国高中学生使用的是新课标教材第一册到第三册，而美国的高中物理教材使用广泛的是《PHYSICALSCIENCE》，这套教材的物理知识部分共有15章，其余的10章是化学和生物的部分.首先，要了解现代物理的整个知识体系和划分标准，也就是明白当今的物理课程分为上下两部分，一部分是1900年以前的经典物理；另一部分是1900年以后的现代物理部分.其次，要采取宏观的、系统对比方法进行比较分析.从总体上把握教材科学史中物理内容所占的份额，以及页数所占有的教材总体比例，做出系统的比较分析.再次，在科学本质的视野下做出思考.提出问题，研究思路，找到中美高中教材中要求学生了解和掌握的核心内容和宗旨是什么，进而对其中科学史内容做出有效合理的分析.

二、中美教材中科学史内容分析

研究显示，中美两国高中物理教材中现代物理和经典物理所占的比重是略微有差异的.其中，美国的课本中现代物理页数所占的比例是16.9%.而我国的新课标教材比美国教材要少一些，大致的页数是13.5%，但这并不能说明中国高中物理教材对现代物理就是不重视的，单单从比例上来看，我国现代物理确实少于美国，但在整个宏观的体量上来说，其实没有差别很多.我国高中在现代物理的科学史上的内容主要涉及有量子理论、原子结构、光的波粒二象性、物质波和狭义的相对论以及原子核结构的放射性研究等.此外，对于其中的液晶材料、纳米技术、激光技术、航天技术和超导材料等也做出了不少篇幅的介绍.美国高中在现代物理的科学史上的内容没有光的波粒二象性、量子理论、狭义相对论和物质等.主要涉及原子核反应、裂变和聚变、激光和半导体、超导体的材料技术，着重讲解的是计算机半导体材料的应用和发展.但我国的物理教材中没有多少涉及，这显示出两种教材重点的差异性.两国高中物理教材中科学史见解的不同，最大的差异性在于知识点的表现方式上.我国的高中物理主要是以文字叙述为主，以图表实验为辅的.而实验其实是少之又少的.我国高中物理对学生的要求多是对知识点的直接背诵，而非是主动探求知识.有些章节会有小乐趣的实验，对于学生掌握知识和增加学习的趣味性起到了一些作用.而美国的科学史物理教材对物理知识的获取过程很重视，图画列表占到每章节的三分之一，辩论交流、知识竞答和实验运用又会占到三分之一，真正的理论知识文字其实是很少的.相对中国物理教材来说，美国物理教材好像更乐意提高学生的参与度和趣味性.美国教材在物理课程科学史内容上更加以学生为主体，要求他们去表达观点，参与辩论，进行课下的内容收集和相关知识的掌握.在引导课程的时候，增加一些乐趣性教学，对课程进行简单的介绍，接下去的资料收集、物质检测、活动交流和报告汇报都会交给学生去完成，这是一种创造性的以学生为主的课程教学.

三、对我国高中物理教学的启迪

通过对中美两国高中物理课程中科学史的对比研究可以看出，美国的教学比我国的“知识背诵”教学更加人性化、更加贴近生活现实，也更加符合学生的探索性发展.值得注意的是，我国的新课标改革不断深化，旨在培养学生对科学问题的探究能力，培养学生全面的科学素养，激发并满足他们对周围现象的好奇心.我们应该更加注重借鉴美国的教学布置和内容涉及，增强教学内容的科学性、多样化和趣味性，有利于学生更加热爱物理学科，更好地掌握物理知识.如何更好地挖掘现代物理的科学探究精神，培养学生的创新和实践能力，才是教材的本质体现，也是科学本质属性下高中物理科学史对比研究精神的体现.