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美國高中物理教材習(xí)題設(shè)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(xué)生生活以及現(xiàn)代社會和科技發(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。《物理：原理與問題》為美國眾多學(xué)校選用。筆者對此教材深入研究后就其習(xí)題設(shè)計進(jìn)行分析并談?wù)剬ξ覈滩闹辛?xí)題設(shè)計的個人體會。
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)計和編排的是否合理將對學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性與主動性，乃至對學(xué)生科學(xué)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?wù)還很艱巨。借鑒美國教材的習(xí)題配置理念，不僅有利于增強我國中學(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物理教材中習(xí)題的一些特點，我將其分成幾個方面加以介紹。
一、習(xí)題設(shè)置的分析
1、結(jié)構(gòu)設(shè)置特點
（1）練一練（Practice Problems）：在每一個重難知識點后都會有針對性設(shè)計一個例題，并隨后附有幾個難度適中的習(xí)題有學(xué)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(shè)計一些具有一定挑戰(zhàn)性的問題。
（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）測評 （Assessment）每章學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)束后都設(shè)有測評習(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）”、“問題解決（Mastering Problems）”、“復(fù)習(xí)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(biāo)準(zhǔn)化測試（Standardized Test Practice）
在每章內(nèi)容學(xué)習(xí)結(jié)束后針對本章內(nèi)容都設(shè)有6-9個試題，作為“標(biāo)準(zhǔn)化測試”。
2、習(xí)題內(nèi)容設(shè)計特點
（1）習(xí)題背景源于生活。【例1】在8.2節(jié)“轉(zhuǎn)動動力學(xué)”中設(shè)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(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(xué)習(xí)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(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。這些科技寫作對學(xué)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(shè)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(shè)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(shè)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(jī)、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(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(xué)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《新課標(biāo)》）指出：“應(yīng)使物理貼近生活、聯(lián)系社會實際”。[2]
所以我們在設(shè)計習(xí)題時應(yīng)盡可能的貼近學(xué)生所能體會的生活實際問題。學(xué)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(xué)生對物理課程的親切感，增強學(xué)習(xí)興趣。當(dāng)學(xué)生面臨某個迫切需要解決的實際問題時，會引起學(xué)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(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)的原動力。心理學(xué)告訴我們，當(dāng)學(xué)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(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(dǎo)出來，將生命感、價值感“喚醒”。《新課標(biāo)》明確要求：“高中階段的物理課，應(yīng)該在這個基礎(chǔ)上更加關(guān)注學(xué)生在科學(xué)探究過程中的學(xué)習(xí)質(zhì)量，進(jìn)一步加深對科學(xué)探究的理解，提高科學(xué)探究的能力。”通過物理習(xí)題的解決來培養(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)生大部分時間都是在“為做題而做題”。而所做的這些習(xí)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(xué)生對物理現(xiàn)象的觀察和對物理規(guī)律的實際應(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(jī)、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(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)生主動設(shè)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(xué)會對信息的收集、分析和判斷，使學(xué)生自主的在解決問題的過程中獲取知識、學(xué)會解決問題的方法，從而培養(yǎng)起應(yīng)對陌生情境、急劇的變化環(huán)境的能力和創(chuàng)造力。學(xué)生在積極主動參與學(xué)習(xí)活動的過程中，建構(gòu)自己的知識體系，總結(jié)出自己的學(xué)習(xí)方法，找到認(rèn)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(xí)題設(shè)計應(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)新知識的強烈欲望，所以在這一環(huán)節(jié)中的習(xí)題設(shè)計應(yīng)更注重習(xí)題的基礎(chǔ)性。當(dāng)學(xué)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(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)過程應(yīng)該是認(rèn)知結(jié)構(gòu)不斷改造擴(kuò)展的過程。引入新課的問題的實質(zhì)在于激起學(xué)生強烈的思維活動，通過思維活動促進(jìn)外部知識與內(nèi)部認(rèn)知結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生實質(zhì)性的互動，從而促進(jìn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展。
（2）在重要知識點后的隨堂習(xí)題應(yīng)注重基礎(chǔ)性和針對性。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，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)生對知識的深入理解，及時鞏固所學(xué)知識，減少遺忘，提高效率。學(xué)以致用能讓學(xué)生體會到學(xué)習(xí)物理的無窮樂趣，從而調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。
（3）在每個章節(jié)后的鞏固習(xí)題中注重為學(xué)生搭建平臺，循序漸進(jìn)。學(xué)生在新課上學(xué)習(xí)新知識，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。只有通過適當(dāng)練習(xí)，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(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)的對所學(xué)只是保持一定的整體性和連貫性。
（4）在探究活動中的習(xí)題
1計習(xí)題時要立足基本概念規(guī)律，聯(lián)系生活實際。設(shè)計習(xí)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(xué)過程中，學(xué)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(jìn)行抽象概括等能力的訓(xùn)練。正因為這樣，我們在課堂上可以在適當(dāng)?shù)臅r候引入生活中的問題原型使學(xué)生的建模能力得到加強，也能使學(xué)生感到物理問題就在身邊。
2習(xí)題設(shè)置應(yīng)注意科技發(fā)展的最新成果。設(shè)計習(xí)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(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建立聯(lián)系，從不同角度、不同層面設(shè)計問題。
3設(shè)計習(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)過程有助于學(xué)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(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題的方法，同時學(xué)生研究問題的情感、態(tài)度、價值觀也得到升華。
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