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中美大学物理教材例题的比较研究

时间:2022-03-31 08:42:39 浏览次数:

纲要求。

2.2 涉及知识面

我国传统的大学物理教材,所选的例题一般都较为经典、模式化且理想化。如经典力学中常是滑块、斜面、小球等;热学中又总为一定量某气体、标准条件下;电磁学中经常是圆柱、球体、长直导线等,语言较为模式化。学生看待例题,往往只是将它们看作一个个问题的解决过程,很难联系实际地思考问题。如“质量为1kg的小球系在长为1m的细绳下端,绳的上端固定在天花板上,起初把绳子放在与竖直线成30°角处,然后放手使小球沿圆弧下落,试求绳与竖直线成10°角时小球的速率”。

美国大学物理教材在题目的选材方面有着不同于国内的风格。例题的取材范围非常广泛,几乎无所不包,而且通畅会联系人们身边的事物和大家普遍感兴趣的问题,其中既有诸如篮球、足球的受力、运动员跳水、登山爱好者的攀岩等学生颇感兴趣的体育活动,也有日常生活中我们熟悉的各种景象,如“A family moves its heirloom grandfather pendulum clock from Miami to Denver(elevation about 1500m) without making adjustments in the length of the pendulum. If the temperature is the same in Miami and in Denver, will the clock run slow or fast in Denver?”。同时,例题中还引入了一部分科技型强却能唤起人们无限遐想的东西,如微观粒子、太空行走、宇宙星际等,可谓包罗万象、涉猎面广。同时例题所给数据也较新、较为符合实际。

2.3 例题编排

从例题的安排顺序来看,中美教材都满足由易到难、逐步深化的循序渐进的特点。但是差别明显的是两国教材在例题的插入方式方面。譬如,教材C2(实际上国内绝大部分教材)一般都是在讲完每节的全部内容之后,按照知识点出现的先后,依次举例。而教材A2则是在每讲完一部分内容,尤其是一些重难点内容之后,立即插入。当然这两种编排方式各有各的道理。就中方教材而言,它的显著优点就是保证了内容的系统性和连贯性,缺点是在遇到一些章节中的重难点内容时它会影响学生对内容的及时巩固和吸收,从而影响教学效果;而美国教材例题的编排方式虽然看起来影响知识结构的连续性,但无疑会对内容的及时巩固与强化有很大的帮助。

笔者认为,两国的例题编排各有特点,应该彼此融合,灵活地同时运用两种插入方法。当涉及到难度不大的章节(如力学、热学)时,可以在不影响对整节内容理解的基础上,将例题集中安排在节后;而当遇到难度较大的部分(如电磁学、光学、近代)时,由于这些内容前后知识衔接较为紧密,同时知识点本身又比较难,如果哪一环没有弄清楚,就影响后续内容的理解,这样,像国外教材那样及时插入例题无疑会更有助于教师的课堂教学组织和学生的学习理解。

让笔者印象深刻的另外一点是美国教材在例题解答之前都有“解题指导”。例如教材A2中的23-5高斯定律的应用“解题指导”:①首先选择一个高斯面。你所求的场点应该位于该面上;②高斯面仅仅是假想的几何面。它既可以是中空的,也可以是包含在一个固体内或部分包含在一个固体内;③高斯面和电荷分布必须具有高度对称性。如果电荷分布具有球对称性或柱对称性,则高斯面通常分别对应同心的球面和圆柱面;④通常,你可以认为一个闭合的高斯面是由一些单独的区域组成。例如一个圆柱面可以看成是由侧面和底面组成的。在整个闭合面上的积分总是等于各单独区域上的积分之和。有些面上的积分也许为零。通过这些“解题指导”,一方面给出了解题的规范化过程,另一方面也提出解题的途径及正确的考虑方法。逐步引导学生学习解题思路,掌握分析问题的方法。相比之下,国内的物理教材中几乎找不到这部分内容,这也说明我国编者在编写教材时,没有注重教材例题和学生的交互性,在如何通过解题环节帮助学生理解知识难点的问题上,还缺乏细心的探索和尝试。因此,我国教材在例题的编排上还需要切实的改进。

3 总结与建议

通过对中美教材例题比较,发现中美大学物理教材例题具有各自的特点。

中国大学物理例题特点:

①目标明确,紧密结合物理概念和规律,突出题目的物理性。

②题目类型单一,缺乏新意。特别是国内许多教材例题大同小异,均是所谓“经典”的公式化取材。

③题目涉及知识面较窄,片面夸张了物理模型应用,与实际问题相差较大,实际应用性较低。

美国大学物理例题特点:

①目标明确,按照不同的目标要求“阶梯式”编排题目。

②应用和趣味性强,与生活、生产联系紧密。

③题目数量多,涉及知识面宽,但题目本身较简单。

当然造成这一差异也是有一定原因的,我国大学物理教学起点高。我国小学四年级的数学水平相当于美国六年级的程度,高中的某些物理内容相当于美国本科的水平。但是我们也应看到我国大学物理例题的不足之处。因此,我国大学物理例题的现代化改革是当务之急。改革时,首先要以学生为本,围绕教学目标,编出真正能有利于提高学生能力的物理题,同时应积极借鉴国外优秀教材,取长补短。笔者建议改革例题应着眼以下几个方面。

①紧扣教学活动,围绕教学目标,例题能够反映当代科技新发展,加强同交叉学科紧密结合,体现物理与其他学科间的渗透和融合。

②减少过于理想化的模型性习题的比例,注重提高学生的实际能力;同时例题的内容应与生产、生活实际紧密联系,让学生感觉到生活中到处都有物理,最大程度上激发学生的学习兴趣。

③注重例题类型的设计梯度,合理增设外延类、研究型习题。既便于因材施教的要求分层,同时更能实现创新性、拔尖性人才的培养目标。

参考文献:

[1]马文蔚.物理学(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.

[2]程守洙,江之永.普通物理学(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.

[3]罗纳德·莱恩·里斯.大学物理学.[M].北京:机械工业出版社,2003.

[4]休 D·杨,罗杰 A·弗里德曼.西尔斯物理学[M].北京:机械工业出版社,2002.

作者简介:李洪敬(1980-),男,江苏南京人,主要从事大学物理教学和激光应用方面的研究,南京晓庄学院教师教育学院,江苏南京 211171

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