基于微观发生法的高中物理教科书内容比较

陈宇

引言：为了从微观和细致的角度去研究高中物理教科书内容的呈现过程及其背后的原因，本研究基于微观发生法对中美高中教科书的“静电场”内容进行比较分析。通过所得结果发现在变化的路径、变化的广度和变化的速率上均存在差异，这些差异体现了教科书的特色，反映两国课程理念和学生先前知识水平的不同。

物理教科书是承载物理知识的重要载体，是教师教学设计环节中重要的参考的学习材料，因此物理教科书内容的呈现能够影响教师对教学内容的选择和处理。通过对不同国家教科书的相近内容进行比较，反映其物理教学的思想，可以为教学设计的最优化提供一定的借鉴。

本研究选用的中国教科书是人民教育出版社在2007年出版的普通高中课程标准试验教科书《物理选修3-1》，美国教科书是2008年浙江教育出版社翻译出版的美国高中主流理科教材科学发现者《物理原理与问题 下册》。

1 研究方法

“发生法”在心理学中是指对心理现象发生的过程及原因进行纵向研究的方法。微观发生法是在发生法的基础上，从微观、细致的角度进行探究事物发生的过程及其背后的原因。微观发生法适用于研究知识、能力和策略等的形成过程及转化机制，不仅能反映变化前后的状况，对中间变化過程及机制都能做出精确的解释。微观发生法将获取的信息按照5个维度来考察，分别是变化的路径、变化的速率、变化的广度、变化模式的多样性和变化的来源。因为变化模式的多样性是针对个体的变化模式差异，因此本研究不作考虑，而从其他四个角度进行研究。

2 结果与分析

2.1 “静电场”内容变化的路径

从整体上看，两本教科书“静电场”内容变化的路径基本保持一致，均是按照“电荷的基本概念”、“电荷间力的作用规律”、“静电场的基本规律”和“电势能”的顺序进行编排。对于“静电场的应用”的编排，中国教科书将其单独安排在一节内容之中，而美国教科书将其内容分散在各节内容之中。具体来看，两国教科书对电场的相关内容均是依据“功能关系”来设计，即按照“电势能-电势-电势差”的顺序进行设计。对于电势能这一概念的引入方式，中国教科书是先是通过静电力做功的特点分析得出“静电力做功与电荷经过的路径无关”这一结论，然后参照重力的特点自然地过渡到电势能。美国教科书先介绍克服重力做功使得重力势能增加，再类比到电荷做功所产生的能量，并规定这种能量以电势能的方式存储。从这可以看出，两国教科书的总体思路保持一致，但在具体处理上存在差异。

2.2 “静电场”内容变化的广度

本研究按照内容的章节安排提取知识点，知识点的指标体系参照美国各州教育委员会调查规范中列出的知识分类体系，对两本教科书“静电场”内容中部分知识点的数量进行统计，其结果如图1所示。

在整体上，中国和美国教科书知识点总数分别是50个和37个。具体来看，中国教科书在“电荷的基本概念”、“静电场”和“电势能”等三部分的广度均高于美国教科书，而美国教科书在“静电力”部分的广度高于美国教科书，这反映两国教科书的侧重有所不同。

2.3 “静电场”内容变化的速率

本文按照教科书知识点的抽象程度划分标准并进行赋值，分为3个层次从0.5—3.5进行赋值，分别是术语事实、概念方法和原理通则，并参照内容变化的路径制成图表反映变化的速率，如图2所示。

从学生的认知水平来看，场的内容偏于抽象，学习“静电场”内容符合学生该阶段的认知水平。从图2可以看出，鉴于学生的认知水平，两国“静电场”主题各部分内容知识点平均抽象程度都在逐步提高。具体来看，两国节课书在“电荷的基本概念”和“电势能”部分的抽象程度相差无几；美国教科书在“静电力”部分的抽象程度高于中国教科书，而在“静电场”部分低于中国教科书。

2.4 “静电场”内容变化的来源

三本教科书在“静电场”内容变化的路线、变化的广度以及变化的速率三个维度均存在差异，其本背后的原因涉及到变化的来源。变化的来源较为复杂，本研究主要通过在课程理念和学生先前知识水平这两个方面因素进行分析。

2.4.1 课程理念不同

从课程理念来看，课程标准是教科书指导思维的重要参考依据。我国《普通高中物理课程标准（2003）》指出在课程目标上注重提高全体学生的科学素养，在课程内容上体现时代性、基础性、选择性。反映在教科书中，“静电场”主题内容中包括物理学史、科学漫步、演示等内容。美国1996年版的国家科学教育标准提出科学教育的核心理念是：1.科学教育面向所有学生；2.学习科学是能动的过程：3.科学教育要培养学生科学探究的精神。反映在教科书的是设置物理学的应用、挑战性问题和迷你实验等栏目。

2.4.2 学生先前知识水平不同

从学生已经掌握知识来看，高中阶段“静电场”内容是对初中阶段所学内容的延伸，因此先前经验影响高中阶段所学内容的要求。中国初中物理教学书只是通过生活事例对静电现象进行了简单的介绍，而美国初中教科书已经对“电荷”、“静电力”和“感应电荷”这些概念进行了介绍，因此两国教科书在高中阶段中体现的知识点也有所不同。

3 研究结论

本研究借助微观发生法对“静电场”内容进行了比较分析，两本教科书的呈现方式基本一致，但是从变化的广度和速率上看，中国教科书和美国教科书存在差异。上述差异背后的原因主要是课程理念和学生先前知识水平存在差异，体现其教科书的特色，可以为教科书编写者以及教师提供一定的借鉴。

（作者单位：延边大学师范学院）