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美國(guó)高中物理教材習(xí)題設(shè)置的啟示論文
新課程實(shí)施以來(lái)，強(qiáng)調(diào)課程內(nèi)容與時(shí)代和生活的密切聯(lián)系，改變課程內(nèi)容“繁、難、偏、舊”的現(xiàn)狀，加強(qiáng)課程內(nèi)容與學(xué)生生活以及現(xiàn)代社會(huì)和科技發(fā)展的聯(lián)系，而習(xí)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(guó)眾多學(xué)校選用。筆者對(duì)此教材深入研究后就其習(xí)題設(shè)計(jì)進(jìn)行分析并談?wù)剬?duì)我國(guó)教材中習(xí)題設(shè)計(jì)的個(gè)人體會(huì)。
習(xí)題是高中物理教材的重要組成部分，習(xí)題教學(xué)也是物理教學(xué)不可或缺的教學(xué)環(huán)節(jié)，因此習(xí)題設(shè)計(jì)和編排的是否合理將對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性與主動(dòng)性，乃至對(duì)學(xué)生科學(xué)世界觀和價(jià)值觀的形成都會(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(guó)高中物理教材后深刻的體會(huì)到我國(guó)高中物理教材改革之路還很成長(zhǎng)，作為一線教師的我們?nèi)蝿?wù)還很艱巨。借鑒美國(guó)教材的習(xí)題配置理念，不僅有利于增強(qiáng)我國(guó)中學(xué)物理教材與課程標(biāo)準(zhǔn)的理念、目標(biāo)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(guó)物理教材中習(xí)題的一些特點(diǎn)，我將其分成幾個(gè)方面加以介紹。
一、習(xí)題設(shè)置的分析
1、結(jié)構(gòu)設(shè)置特點(diǎn)
（1）練一練（Practice Problems）：在每一個(gè)重難知識(shí)點(diǎn)后都會(huì)有針對(duì)性設(shè)計(jì)一個(gè)例題，并隨后附有幾個(gè)難度適中的習(xí)題有學(xué)生自行完成，
（2）挑戰(zhàn)性問(wèn)題（Challenge Problems）本教材在一些重、難點(diǎn)概念，重點(diǎn)規(guī)律后還經(jīng)常會(huì)設(shè)計(jì)一些具有一定挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。
�。�3）本節(jié)復(fù)習(xí)題（Section Review）當(dāng)一節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)結(jié)束后都設(shè)有本節(jié)復(fù)習(xí)題。
�。�4）測(cè)評(píng) （Assessment）每章學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)束后都設(shè)有測(cè)評(píng)習(xí)題，其中還分別設(shè)有“繪制概念圖（Concept Mapping）”、“理解概念（Mastering Concepts）”、“應(yīng)用概念（Applying Concepts）”、“問(wèn)題解決（Mastering Problems）”、“復(fù)習(xí)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(xiàng)目。
（5）標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試（Standardized Test Practice）
在每章內(nèi)容學(xué)習(xí)結(jié)束后針對(duì)本章內(nèi)容都設(shè)有6-9個(gè)試題，作為“標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試”。
2、習(xí)題內(nèi)容設(shè)計(jì)特點(diǎn)
（1）習(xí)題背景源于生活�！纠�1】在8.2節(jié)“轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)”中設(shè)有：質(zhì)量為 65kg的汽車(chē)人立在踏腳板上。長(zhǎng)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(chǔ)，不追求難度。例如：第17章“反射和面鏡”后設(shè)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(qiáng)調(diào)能力，培養(yǎng)學(xué)習(xí)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(yī)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(duì)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(xiàn)了什么結(jié)果。3.得出這個(gè)結(jié)果的原因或意義是什么。
例如，在第三章“加速運(yùn)動(dòng)”后設(shè)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(shè)有“研究某些樂(lè)器，如小提琴或小號(hào)的構(gòu)造。除了弦的長(zhǎng)度或管子的長(zhǎng)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(yàn)他們的音質(zhì)？” 在二十六章“電磁現(xiàn)象”后設(shè)有：撰寫(xiě)一篇篇幅為1-2頁(yè)的報(bào)告，包括方塊圖和示意圖，說(shuō)明用于電視機(jī)、DVD、VCR的紅外線遙控器的工作原理。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(xí)題設(shè)置應(yīng)更貼近生活，培養(yǎng)學(xué)生的觀察生活、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(shí)應(yīng)用到日常生活中，因?yàn)檫@些知識(shí)只是用來(lái)考試的。”[1]
《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《新課標(biāo)》）指出：“應(yīng)使物理貼近生活、聯(lián)系社會(huì)實(shí)際”。[2]
所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)習(xí)題時(shí)應(yīng)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(duì)物理課程的親切感，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。當(dāng)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(duì)概念的需求，感到原有知識(shí)不夠用，造成現(xiàn)實(shí)情境和原有的認(rèn)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(xí)的原動(dòng)力。心理學(xué)告訴我們，當(dāng)學(xué)生不能同化新知識(shí)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，心理上自然會(huì)感到失衡。失衡時(shí)會(huì)產(chǎn)生內(nèi)在驅(qū)力，驅(qū)使學(xué)生改變既有圖式。
2、應(yīng)以學(xué)生為主體，注重培養(yǎng)學(xué)生探究能力，發(fā)展學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。
德國(guó)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(dǎo)出來(lái)，將生命感、價(jià)值感“喚醒”。《新課標(biāo)》明確要求：“高中階段的物理課，應(yīng)該在這個(gè)基礎(chǔ)上更加關(guān)注學(xué)生在科學(xué)探究過(guò)程中的學(xué)習(xí)質(zhì)量，進(jìn)一步加深對(duì)科學(xué)探究的理解，提高科學(xué)探究的能力。”通過(guò)物理習(xí)題的解決來(lái)培養(yǎng)學(xué)生探究能力，發(fā)展自主學(xué)習(xí)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(xí)題往往都是專(zhuān)家、教師們對(duì)生活現(xiàn)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(duì)物理現(xiàn)象的觀察和對(duì)物理規(guī)律的實(shí)際應(yīng)用。這大大削弱了物理習(xí)題的教學(xué)功能。
例如：在《原理》的二十六章“電磁現(xiàn)象”后設(shè)有：撰寫(xiě)一篇篇幅為1-2頁(yè)的報(bào)告，包括方塊圖和示意圖，說(shuō)明用于電視機(jī)、DVD、VCR的紅外線遙控器的工作原理。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(shè)一種學(xué)生還未知曉的基本內(nèi)容或規(guī)律的情景，讓學(xué)生主動(dòng)設(shè)問(wèn)和探究，去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、獲取知識(shí)和各種體驗(yàn)，從中學(xué)會(huì)對(duì)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(shí)、學(xué)會(huì)解決問(wèn)題的方法，從而培養(yǎng)起應(yīng)對(duì)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(xí)活動(dòng)的過(guò)程中，建構(gòu)自己的知識(shí)體系，總結(jié)出自己的學(xué)習(xí)方法，找到認(rèn)識(shí)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。
3、習(xí)題設(shè)計(jì)應(yīng)遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，注重不同教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)功能。
�。�1）在新課引入中使用的習(xí)題，應(yīng)注重基礎(chǔ)性和啟發(fā)性。用習(xí)題引入新課能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的強(qiáng)烈欲望，所以在這一環(huán)節(jié)中的習(xí)題設(shè)計(jì)應(yīng)更注重習(xí)題的基礎(chǔ)性。當(dāng)學(xué)生遇到新問(wèn)題而不能同化新知識(shí)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，心理上自然會(huì)感到失衡。失衡時(shí)會(huì)產(chǎn)生內(nèi)在驅(qū)力，驅(qū)使學(xué)生改變既有圖式。認(rèn)知心理學(xué)理論告訴我們，學(xué)生真正的學(xué)習(xí)過(guò)程應(yīng)該是認(rèn)知結(jié)構(gòu)不斷改造擴(kuò)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(qiáng)烈的思維活動(dòng)，通過(guò)思維活動(dòng)促進(jìn)外部知識(shí)與內(nèi)部認(rèn)知結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的互動(dòng)，從而促進(jìn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展。
（2）在重要知識(shí)點(diǎn)后的隨堂習(xí)題應(yīng)注重基礎(chǔ)性和針對(duì)性。這些習(xí)題應(yīng)比較基礎(chǔ)，只需要學(xué)生結(jié)合當(dāng)前所學(xué)知識(shí)，就能很快解決，這種學(xué)練結(jié)合的教學(xué)方式能很有效地促使學(xué)生對(duì)知識(shí)的深入理解，及時(shí)鞏固所學(xué)知識(shí)，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(xí)物理的無(wú)窮樂(lè)趣，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。
�。�3）在每個(gè)章節(jié)后的鞏固習(xí)題中注重為學(xué)生搭建平臺(tái)，循序漸進(jìn)。學(xué)生在新課上學(xué)習(xí)新知識(shí)，初步掌握了所學(xué)的概念和規(guī)律，但在理解上往往只是表面的、孤立的。只有通過(guò)適當(dāng)練習(xí)，才能從不同側(cè)面、不同角度完善對(duì)概念規(guī)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(yīng)安排一定的難度梯度較為明顯的習(xí)題，以幫助學(xué)生能循序漸進(jìn)的對(duì)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(xí)題
1計(jì)習(xí)題時(shí)要立足基本概念規(guī)律，聯(lián)系生活實(shí)際。設(shè)計(jì)習(xí)題時(shí)要立足基本概念規(guī)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(duì)的實(shí)際上已經(jīng)是（經(jīng)過(guò)）簡(jiǎn)化的問(wèn)題，而缺少對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行抽象概括等能力的訓(xùn)練。正因?yàn)檫@樣，我們?cè)谡n堂上可以在適當(dāng)?shù)臅r(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(qiáng)，也能使學(xué)生感到物理問(wèn)題就在身邊。
2習(xí)題設(shè)置應(yīng)注意科技發(fā)展的最新成果。設(shè)計(jì)習(xí)題需要關(guān)注新聞報(bào)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(bào)紙、網(wǎng)絡(luò)中搜集到相關(guān)的詳細(xì)內(nèi)容后，進(jìn)行提煉、加工，然后與高中物理的主干知識(shí)建立聯(lián)系，從不同角度、不同層面設(shè)計(jì)問(wèn)題。
3設(shè)計(jì)習(xí)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(shí)的構(gòu)建，并關(guān)注對(duì)過(guò)程的體驗(yàn)。物理規(guī)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)值觀也得到升華。
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