美國高中物理教材習題設置的啟示論文

　　新課程實施以來，強調(diào)課程內(nèi)容與時代和生活的密切聯(lián)系，改變課程內(nèi)容“繁、難、偏、舊”的現(xiàn)狀，加強課程內(nèi)容與學生生活以及現(xiàn)代社會和科技發(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�理與問題》為美國眾多學校選用。筆者對此教材
　　
　　深入研究后就其習題設計進行分析并談談對我國教材中習題設計的個人體會。
　　
　　習題是高中物理教材的重要組成部分，習題教學也是物理教學不可或缺的教學環(huán)節(jié)，因此習題設計和編排的是否合理將對學生學習物理的積極性與主動性，乃至對學生科學世界觀和價值觀的形成都會產(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：原理與問題》這本美國高中物理教材后深刻的體會到我國高中物理教材改革之路還很成長，作為一線教師的我們?nèi)蝿者�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，我將其分成幾個方面加以介紹。
　　
　　一、習題設置的分析
　　
　　1、結(jié)構(gòu)設置特點
　　
　�。�1）練一練（Practice Problems）：在每一個重難知識點后都會有針對性設計一個例題，并隨后附有幾個難度適中的習題有學生自行完成，
　　
　�。�2）挑戰(zhàn)性問題（Challenge Problems）本教材在一些重、難點概念，重點規(guī)律后還經(jīng)常會設計一些具有一定挑戰(zhàn)性的問題。
　　
　　（3）本節(jié)復習題（Section Review）當一節(jié)內(nèi)容學習結(jié)束后都設有本節(jié)復習題。
　　
　　（4）測評 （Assessment）每章學習內(nèi)容結(jié)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）”、“問題解決（Mastering Problems）”、“復習提高（Mixed Review）”、“理性思維（Thinking Critically）”、“科技寫作（Writing in Physics）”、“日積月累（Cumulative Review）”等八個項目。
　　
　�。�5）標準化測試（Standardized Test Practice）
　　
　　在每章內(nèi)容學習結(jié)束后針對本章內(nèi)容都設有6-9個試題，作為“標準化測試”。
　　
　　2、習題內(nèi)容設計特點
　　
　�。�1）習題背景源于生活�！纠�1】在8.2節(jié)“轉(zhuǎn)動動力學”中設有：質(zhì)量為 65kg的汽車人立在踏腳板上。長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，鏈條
　　
　　圖2
　　
　　需要施加怎樣的力？
　　
　　圖1
　　
　　（（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)語完成概念圖（如圖2）：凹面鏡（convex）、正立（upright）、倒立（inverted）、實像（real）、虛像（virtual）。
　　
　�。�3）強調(diào)能力，培養(yǎng)學習積極性。例如“科技寫作”本教材中共有55個科技寫作的課題，其涉及范圍很廣，包括物理學史、科學理論、工業(yè)生產(chǎn)、生物醫(yī)學、民生生活、天文學、科學方法和思想等。這些科技寫作對學生的一般要求是：1.明確研究的問題是什么。2.探索發(fā)現(xiàn)了什么結(jié)果。3.得出這個結(jié)果的原因或意義是什么。
　　
　　例如，在第三章“加速運動”后設有：“研究一個人能忍受無眩暈的忍受的最大加速度。” 在第十五章“聲”后設有“研究某些樂器，如小提琴或小號的構(gòu)造。除了弦的長度或管子的長度，你還必須考慮哪些因素？質(zhì)優(yōu)的樂器與便宜樂器有什么差別？如何檢驗他們的音質(zhì)？” 在二十六章“電磁現(xiàn)象”后設有：撰寫一篇篇幅為1-2頁的報告，包括方塊圖和示意圖，說明用于電視機、DVD、VCR的紅外線遙控器的工作原理。并說明為什么這些遙控器同時使用時并不會相互干擾。
　　
　　二、啟示：
　　
　　1、習題設置應更貼近生活，培養(yǎng)學生的觀察生活、思考問題的能力。
　　
　　清華大學的特聘物理學教授程曜在清華大學講授物理課程的體會中，發(fā)出了“救救這些只會考試的孩子們”的呼吁。他說：這些清華的大學生像是會考試的文盲，除了考試，他們不會推理，不敢提問題，不愿動手。課本里沒有的他們不會，他們不會將上課的知識應用到日常生活中，因為這些知識只是用來考試的。”[1]
　　
　　《普通高中物理課程標準》（以下簡稱《新課標》）指出：“應使物理貼近生活、聯(lián)系社會實際”。[2]
　　
　　所以我們在設計習題時應盡可能的貼近學生所能體會的生活實際問題。學生在解決此類問題時需要關(guān)注生活關(guān)注社會，增加了學生對物理課程的親切感，增強學習興趣。當學生面臨某個迫切需要解決的實際問題時，會引起學生對概念的需求，感到原有知識不夠用，造成現(xiàn)實情境和原有的認知體系產(chǎn)生沖突，從而激起學生疑惑、驚奇、詫異的情感，進而產(chǎn)生一種積極探究的愿望，增進學生學習的原動力。心理學告訴我們，當學生不能同化新知識經(jīng)驗時，心理上自然會感到失衡。失衡時會產(chǎn)生內(nèi)在驅(qū)力，驅(qū)使學生改變既有圖式。
　　
　　2、應以學生為主體，注重培養(yǎng)學生探究能力，發(fā)展學生自主學習能力。
　　
　　德國文化教育家斯普朗格曾經(jīng)說過，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，將生命感、價值感“喚醒”。《新課標》明確要求：“高中階段的物理課，應該在這個基礎上更加關(guān)注學生在科學探究過程中的學習質(zhì)量，進一步加深對科學探究的理解，提高科學探究的能力。”通過物理習題的解決來培養(yǎng)學生探究能力，發(fā)展自主學習能力是一條非常重要的途徑。我們的學生大部分時間都是在“為做題而做題”。而所做的這些習題往往都是專家、教師們對生活現(xiàn)象抽象、概括、建模等深加工之后“編寫”的，有些是專家、教師們閉門造車、用排列組合等重組的手段，或憑空想象隨欲臆造出來的。忽略了學生對物理現(xiàn)象的觀察和對物理規(guī)律的實際應用。這大大削弱了物理習題的教學功能。
　　
　　例如：在《原理》的二十六章“電磁現(xiàn)象”后設有：撰寫一篇篇幅為1-2頁的報告，包括方塊圖和示意圖，說明用于電視機、DVD、VCR的紅外線遙控器的工作原理。并說明為什么這些遙控器同時使用時并不會相互干擾。這個問題是創(chuàng)設一種學生還未知曉的基本內(nèi)容或規(guī)律的情景，讓學生主動設問和探究，去發(fā)現(xiàn)問題、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、獲取知識和各種體驗，從中學會對信息的收集、分析和判斷，使學生自主的在解決問題的過程中獲取知識、學會解決問題的方法，從而培養(yǎng)起應對陌生情境、急劇的變化環(huán)境的能力和創(chuàng)造力。學生在積極主動參與學習活動的過程中，建構(gòu)自己的知識體系，總結(jié)出自己的學習方法，找到認識世界的途徑，掌握解決問題的方法，形成正確的情感態(tài)度和價值觀。
　　
　　3、習題設計應遵循學生的認知規(guī)律，注重不同教學環(huán)節(jié)的教學功能。
　　
　�。�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)學生學習新知識的強烈欲望，所以在這一環(huán)節(jié)中的習題設計應更注重習題的基礎性。當學生遇到新問題而不能同化新知識經(jīng)驗時，心理上自然會感到失衡。失衡時會產(chǎn)生內(nèi)在驅(qū)力，驅(qū)使學生改變既有圖式。認知心理學理論告訴我們，學生真正的學習過程應該是認知結(jié)構(gòu)不斷改造擴展的過程。引入新課的問題的實質(zhì)在于激起學生強烈的思維活動，通過思維活動促進外部知識與內(nèi)部認知結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生實質(zhì)性的互動，從而促進認知結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展。
　　
　�。�2）在重要知識點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，只需要學生結(jié)合當前所學知識，就能很快解決，這種學練結(jié)合的教學方式能很有效地促使學生對知識的深入理解，及時鞏固所學知識，減少遺忘，提高效率。學以致用能讓學生體會到學習物理的無窮樂趣，從而調(diào)動學生學習的主動性和積極性。
　　
　�。�3）在每個章節(jié)后的鞏固習題中注重為學生搭建平臺，循序漸進。學生在新課上學習新知識，初步掌握了所學的概念和規(guī)律，但在理解上往往只是表面的、孤立的。只有通過適當練習，才能從不同側(cè)面、不同角度完善對概念規(guī)律的理解。因此無論在教材的編排還是教師的實際授課中，都應安排一定的難度梯度較為明顯的習題，以幫助學生能循序漸進的對所學只是保持一定的整體性和連貫性。
　　
　　（4）在探究活動中的習題
　　
　　1計習題時要立足基本概念規(guī)律，聯(lián)系生活實際。設計習題時要立足基本概念規(guī)律聯(lián)系生活實際。物理研究的問題，很大一部分來源于生活，但在教學過程中，學生面對的實際上已經(jīng)是（經(jīng)過）簡化的問題，而缺少對實際問題進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?shù)臅r候引入生活中的問題原型使學生的建模能力得到加強，也能使學生感到物理問題就在身邊。
　　
　　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)展的最新動態(tài)。這類題型通過從電視、報紙、網(wǎng)絡中搜集到相關(guān)的詳細內(nèi)容后，進行提煉、加工，然后與高中物理的主干知識建立聯(lián)系，從不同角度、不同層面設計問題。
　　
　　3設計習題還可以充分利用物理學史中的有關(guān)信息。新課程要求教學過程有助于學生知識的構(gòu)建，并關(guān)注對過程的體驗。物理規(guī)律的建立本身就有深厚的研究背景，如果利用物理學史上的一些事件作為探究的材料，不僅能使學生領略物理大師們處理問題的方法，同時學生研究問題的情感、態(tài)度、價值觀也得到升華。

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