中美高中物理實驗對比.doc

1、中美高中物理實驗對比一、課題來源及研究的目的和意義（一）課題來源物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的課程，物理實驗教學(xué)是物理教學(xué)的重要環(huán) 節(jié)。作為一名物理師范生掌握好中學(xué)物理實驗是最基本的要求，在中國普通高中物理課程標準中對通過物理實驗培養(yǎng)學(xué)生的能力也有明確要求。然而，當(dāng)我們走進實驗進行中學(xué)物理實驗探究時才發(fā)現(xiàn)，在實驗探究方面 我們?nèi)匀淮嬖谥芏鄦栴}。比如：在我們高中的學(xué)習(xí)中有一部分實驗沒有 幵設(shè)；有些實驗儀器不會操作；探究實驗不能按照步驟進行；缺少嚴謹?shù)?科學(xué)探究精神；數(shù)據(jù)記錄也有不規(guī)范之處等。我們在高中物理的學(xué)習(xí)中物 理實驗并沒有像課標所要求走進我們的課堂教學(xué)之中。但是，實驗是 物理課程改革的重要環(huán)

2、節(jié)，是落實物理課程目標，全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng) 的重要途徑，也是物理課程改革的重要資源，做好物理實驗教學(xué)是物理教 學(xué)的重中之重。我國物理教材實驗部分的編寫是否與我國課標要求相 契合？通過現(xiàn)有物理實驗教學(xué)是否能達到對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)？這些 問題急需我們來思考。物理教材是物理教學(xué)的主要依據(jù)，做好教材中物理實驗的編寫是必然要 求。面對我國現(xiàn)存的物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀，我們不妨嘗試對比國外優(yōu)秀教材 中的實驗編寫，借鑒國外優(yōu)秀經(jīng)驗，為我國物理教材實驗部分的編寫提供 一些支持。因此，我將選擇我國普通高中物理教科書（人教版）與美國高 中物理教材物理：原理與問題中光學(xué)部分實驗進行對比研究。（二）研究目的通過此次對比

3、研究發(fā)現(xiàn)中美兩國在課標要求方面存在的異同點，發(fā)現(xiàn) 我國物理實驗中存在的問題，以便引起人們對我國物理實驗的思考和重 視。對比美國教材光學(xué)部分實驗的幵設(shè)形式、數(shù)量、實驗儀器及插圖等與 我國教材之間的差異，找出美國教材中的存在的優(yōu)點，從而參考和借鑒國 外優(yōu)秀教材中的優(yōu)秀實驗，為從事物理教學(xué)工作的廣大教師提供更加豐 富、有趣的教學(xué)資源，為我國現(xiàn)有的物理實驗教學(xué)提供一些改進建議，也 為我國的物理教材中實驗部分的編寫提供參考和建議。（三）研究意義通過對比中美兩國在課標要求方面存在的異同點，有助于發(fā)現(xiàn)我國在 制定物理實驗課標時存在的問題。通過對光學(xué)實驗部分實驗的幵設(shè)形 式、數(shù)量、實驗儀器及插圖等多個方面進行

4、對比，有利于為我國從事物理 教學(xué)工作的廣大教師提供豐富的教學(xué)資源，有助于他們改進傳統(tǒng)的教學(xué)方 式，使學(xué)生增加對物理的學(xué)習(xí)興趣。通過對比兩本教材中“光的偏振”這 一具體實驗，有利于幫助我們?nèi)媪私饷绹骄繉嶒灥木唧w過程，有助于 為我國的物理教材中實驗部分的編寫提供參考和建議，有利于學(xué)生更好的 掌握有關(guān)科學(xué)知識，形成科學(xué)的思維方式，更好的培養(yǎng)符合時代發(fā)展的新 型人才。二、國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析 在新課改的大背景下，通過物理實驗培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要性已經(jīng)被人 們所重視。我國各位專家學(xué)者對中美教材中的實驗部分進行了多層次的比 較研究，探索更適合我國學(xué)生情況的物理實驗教學(xué)方式。現(xiàn)已有大量的關(guān)

5、于中美高中物理實驗比較研究的文獻問世。2006年 11月祁映宏在中美 2 套高中物理教材學(xué)生實驗的比較與研究 中，統(tǒng)計了中美高中物理教材中的學(xué)生實驗，對兩國教材學(xué)生實驗編寫的 特點做了比較研究，提出學(xué)生實驗設(shè)計的認識觀和學(xué)習(xí)觀，最后特別強調(diào) 了美國教材中的一些可借鑒之處，并對我國物理教材中學(xué)生實驗做出了反 思與期待。蘇州大學(xué)的沈國強在 2010 年比較研究了中美兩套物理教材的科學(xué)探究內(nèi) 容異同。比較分析了兩國教材中的科學(xué)探究的數(shù)量、 內(nèi)容、方式等，對“科 學(xué)探究”活動的實施從教師和學(xué)生兩個角度進行調(diào)查，了解教師和學(xué)生對 “科學(xué)探究”活動觀念的理解、具體實施情況，以及制約“科學(xué)探究”教 學(xué)開展的

6、主要因素。延邊大學(xué)的陳雪對高中物理實驗教科書實驗部分分為表層結(jié)構(gòu)包括實驗 數(shù)量分布、實驗體系結(jié)構(gòu)、實驗器材選擇、實驗插圖語言四個部分，和深 層結(jié)構(gòu)科學(xué)知識、科學(xué)方法和科學(xué)情感三部分進行了比較分析，并用定性 和定量研究的方法，分別進行數(shù)量和文本分析比較。并根據(jù)結(jié)論對我國物 理教科書實驗部分編寫提出建議。劉建智和李蘭對一套美國高中物理教材（欄目名稱為 physics lab ）與 我國人教版新課標高中物理教材中的實驗部分從實驗數(shù)目、實驗器材、實 驗的編排與實施、語言分格及其他進行了比較，通過比較對我國在今后編 寫或修改高中物理教材時應(yīng)適當(dāng)增加實驗數(shù)目、實驗內(nèi)容與時俱進、適當(dāng)增加光學(xué)與原子物理部分的

7、模擬實驗、增加探究性實驗的數(shù)目，并增加實 驗的幵放性、體現(xiàn)“以人為本”的教育理念。李蘭在研究了前人已有的結(jié)論與成果之上，以中美兩國高中物理教材歷次 改革與發(fā)展為背景，對兩國物理課程標準進行了比較分析，并對中美兩國 高中物理教材實驗部分的設(shè)置在實驗數(shù)目、實驗編排、實驗器材、實驗插 圖、實驗語言，以及基本科學(xué)概念、科學(xué)實驗過程、科學(xué)情感態(tài)度等方面 進行了比較分析。華中師范大學(xué)教育碩士戚靜芳在對中美兩國高中物理主流教材比較的文獻進行分析的基礎(chǔ)上，比較研究了兩國教材中物理實驗的總論、實驗形式、 試驗數(shù)量和具體實驗內(nèi)容等，用文字、圖表等形式列舉其異同點，并歸納 出各自特色。通過比較發(fā)現(xiàn)了兩套教材實驗總數(shù)

8、多、實驗形式多樣化、對 科學(xué)過程和方法的關(guān)注、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識等方面的相似性。同時看出兩 國教材在實驗與學(xué)習(xí)內(nèi)容的融合度、不同形式實驗數(shù)量、對探究過程的設(shè) 計、對實驗材料的使用、與生活實際的聯(lián)系以及對研究能力的培養(yǎng)等方面 的區(qū)別。郭麗麗構(gòu)建了教材中物理實驗的比較模型。從實驗內(nèi)容、實驗設(shè)計和實驗 呈現(xiàn)方式三個方面對人教版物理教材和物理：原理與問題中的物理實 驗進行了靜態(tài)比較研究，并根據(jù)比較研究得到的結(jié)論，對我國物理教材中 實驗部分的編寫從實驗內(nèi)容的選取、實驗的設(shè)計和實驗的呈現(xiàn)方式三方面 提出建議。西南大學(xué)課程與教學(xué)論碩士研究生蘇蘊娜在中美澳高中物理教科書實驗 設(shè)置比較研究中，從實驗的選擇、實驗的

9、編寫體例和實驗的呈現(xiàn)方式三個維度對中美澳三套高中物理教科書中的實驗進行了定量統(tǒng)計以及定性 分析，強調(diào)物理實驗對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)起到關(guān)鍵的作用。印曉明和陳坤從培養(yǎng)學(xué)生“核心素養(yǎng)”的角度，對中美高中主流物理教材 在“光學(xué)”部分編排進行對比，提出從“知識”走向“智慧”、從重視物 理“實驗”到進行科學(xué)“實踐”、以學(xué)科“融合”提升“綜合”思維的理 念，提高學(xué)生理科學(xué)習(xí)的“自我生長能力”，將培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)“核心素養(yǎng)”的目標落到實處，為學(xué)生的終身發(fā)展、應(yīng)對現(xiàn)代社會和未來 發(fā)展的挑戰(zhàn)奠定良好的基礎(chǔ)。南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院的陸雪嬌以“拋體運動”為例，對中美兩國常 用的兩種高中物理教材的實驗呈現(xiàn)方式和實

10、驗內(nèi)容進行比較分析，發(fā)現(xiàn)實 驗呈現(xiàn)形式的總體差異，以及中國教材中還存在缺少探究性實驗，實驗器 材、實驗內(nèi)容的選擇不夠貼近生活，實驗缺乏創(chuàng)意等問題。高赫男和石紅選取了中國人教版物理教材和美國物理：原理與問題為 研究對象，對中美兩國高中物理教材實驗的數(shù)量、器材、欄目、插圖及語 言等方面進行比較研究，利用文字、圖形或表格等形式描述其異同點。三、相關(guān)概念界定（一）物理實驗對教物理實驗是學(xué)習(xí)物理的重要方法和手段，是物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。物理實驗是 高中物理教學(xué)的重點。在人教版普通高中物理教材（ 2010 年版）中， 材中的物理實驗根據(jù)它們在物理學(xué)和物理教學(xué)中的地位、難易程度、用時 長短、學(xué)校的器材條件，分為了

11、：學(xué)生實驗、實驗、演示、做一做以及問 題與練習(xí)課標要求學(xué)生通過實驗，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力，養(yǎng) 成良好的思維習(xí)慣，能運用物理知識和科學(xué)探究方法解決一些問題；認識 實驗在物理學(xué)中的地位和作用，掌握物理實驗的一些基本技能，會使用基 本的實驗儀器，能獨立完成一些物理實驗。物理實驗已經(jīng)滲透到物理教材中的各個部分，包括了課后習(xí)題部分。本文 中所選的物理實驗是光學(xué)部分實驗，有中國教材中的學(xué)生實驗、實驗、演 示、做一做，以及美國教材中光學(xué)實驗部分的起步實驗、迷你實驗、物理 實驗。（二）物理教材教材是教學(xué)過程中的四個基本要素之一，其含義隨著科學(xué)技術(shù)的進步和發(fā) 展，也不斷發(fā)展和壯大。目前，從廣義來講

12、，教材是教師和學(xué)生據(jù)以進行 教學(xué)活動的一切材料，包括工具書、掛圖、圖表和其他教學(xué)輔助用具，也 包括教學(xué)程序軟件包；幻燈片、電影片、音像磁盤等。從狹義來講，教材 是指教科書，也稱課本，它是依據(jù)課程標準編制的、系統(tǒng)反映學(xué)科內(nèi)容的 教學(xué)用書。本文中的物理教材是指按照物理課程標準等綱領(lǐng)性文件的規(guī)定，根據(jù)教學(xué) 目標和學(xué)生的認知規(guī)律組織編寫的出版社正式出版發(fā)行的高中物理教學(xué) 用書。（三）科學(xué)探究在物理學(xué)史中，運用科學(xué)方法的第一人當(dāng)屬伽利略。他提出的科學(xué)方法為 我們的科學(xué)探究提供了依據(jù)。所謂“科學(xué)方法”就是經(jīng)驗（以實驗和觀察 的形式）與思維（以創(chuàng)造性構(gòu)筑的理論和假說的形式）之間的動態(tài)的相互、對作用。伽利略所

13、用的科學(xué)方法包括：設(shè)計實驗（以檢驗特定的假設(shè)）現(xiàn)實世界條件進行理想化（以消除任何可能掩蓋主要效應(yīng)的次要效應(yīng)）、限制探究范圍（每次只考慮一個問題）、定量方法?？茖W(xué)探究指的是學(xué)生們用以獲取知識、領(lǐng)悟科學(xué)的思想觀念、領(lǐng)悟科學(xué)家 們研究自然界所用的方法而進行的各種活動。探究是一種有多側(cè)面的活 動，需要做觀察；需要提出問題；需要查閱書刊及其他信息源以便弄清楚 什么情況已經(jīng)是為人所知的東西；需要設(shè)計調(diào)研方案；需要根據(jù)實驗證據(jù) 來檢驗已經(jīng)為人所知的東西；需要運用各種手段來搜集、 分析和解讀數(shù)據(jù); 需要提出答案、解釋和預(yù)測；需要把研究結(jié)果告之于人。探究需要明確假 設(shè)，需要運用判斷思維和邏輯思維，需要考慮可能的

14、其他解釋。學(xué)生們在 學(xué)習(xí)探知自然界的科學(xué)方法時將會參與科學(xué)探究活動中的某些方面的工 作，但是學(xué)生們也應(yīng)該培養(yǎng)自己從事完整的探究活動的能力。在我國現(xiàn)在的高中物理課標中規(guī)定的科學(xué)探究需滿足七個要素，分別是： 提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃與設(shè)計實驗、進行實驗與收集證據(jù)、分 析與論證、評估、交流與合作。（四）科學(xué)素養(yǎng)所謂有科學(xué)素養(yǎng)是指了解和深諳進行個人決策、參與公民事務(wù)和文化事 務(wù)、從事經(jīng)濟生產(chǎn)所需的科學(xué)概念和科學(xué)過程。即對日常所見所歷的各種 事物能夠提出、能夠發(fā)現(xiàn)、能夠回答因好奇心而引發(fā)出來的一些問題；對 已有能力描述、解釋甚至預(yù)言一些自然現(xiàn)象；能讀懂通俗報刊刊載的科學(xué) 文章，能參與就有關(guān)結(jié)論是否

15、有充分根據(jù)的問題所作的社交談話；能識別 國家和地方?jīng)Q定所賴以為基礎(chǔ)的科學(xué)問題，并且能提出有科學(xué)技術(shù)根據(jù)的 見解來；能根據(jù)信息源和產(chǎn)生此信息所用的方法來評估科學(xué)信息的可靠程 度；有能力提出和評價有論據(jù)的論點，并且能恰如其分地運用從這些論點 得出的結(jié)論。四、學(xué)位論文的主要研究內(nèi)容及可行性論證（一）主要研究內(nèi)容本論文的主要研究內(nèi)容有以下幾點：1通過查閱文獻研究明確中美兩國課標對物理實驗的要求，并對相 關(guān)概念進行界定，了解我國各位專家學(xué)者對中外物理教材及實驗編寫的對 比分析。并通過問卷及訪談等方法，了解本地區(qū)高中學(xué)校光學(xué)實驗課程的 開設(shè)情況。聯(lián)系我國課標對此部分的要求，對比本地區(qū)的高中學(xué)校在 光學(xué)實驗

16、課程開設(shè)是否與課標要求相契合。2歸納、整理出中美兩國課標對物理實驗的要求，對比兩國課標 要求的異同點。3對中美兩國物理教材中的實驗總論部分詳細閱讀，并總結(jié)歸納，對比 兩國實驗總論，發(fā)現(xiàn)其優(yōu)缺點。4整理中美兩國教材中光學(xué)部分實驗，從實驗形式、內(nèi)容及數(shù)量分布、 插圖等方面進行對比，發(fā)現(xiàn)各自特點，得出結(jié)論。5并對兩國教材中“光的偏振”這一具體實驗案例，按照教材編排要求 進行完整的實驗探究。根據(jù)自己在實驗中的觀察、體會以及通過本實驗對 該知識的理解和掌握情況等方面，進行對比分析，發(fā)現(xiàn)美國教材在實驗編 排中的優(yōu)點。6根據(jù)對中美兩國課標對物理實驗的要求，以及兩國教材中光學(xué)部 分的實驗對比，得出相應(yīng)結(jié)論，并

17、根據(jù)結(jié)論為我國物理實驗的編寫及實驗 教學(xué)方面提出一些建議。（二）可行性論證1現(xiàn)已經(jīng)有很多位專家學(xué)者就“中外高中物理實驗對比”這一課題進行 了研究，以有大量的期刊文獻和學(xué)位論文存在，能夠為本人提供參考，為 本研究奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。2通過大學(xué)的學(xué)習(xí)以及教學(xué)實踐，本人熟讀了我國物理課標的內(nèi)容， 理解了課標對物理實驗的要求以及通過物理實驗培養(yǎng)學(xué)生怎樣的能力。 3在實習(xí)期間能與學(xué)生面對面交流，通過與學(xué)生的交流能有效避免學(xué)生 的排斥心理，進而來了解所在學(xué)校有關(guān)物理實驗的開設(shè)情況以及學(xué)生對物 理實驗的期望，能保證得到較為準確的信息。4本人對該課題存在濃厚的興趣，能夠?qū)ξ乙院髲氖挛锢斫虒W(xué)工作提供 支持與幫

18、助，能豐富課堂內(nèi)容，形式多樣，讓我有信心完成此次研究，為 我提供了動力。五、論文進度安排及預(yù)期達到的目標（一）準備階段（ 2018年 10月 2018年 11月） 1確定選題。2查閱大量有關(guān)該課題研究的文獻資料，了解我國專家學(xué)者對于該課題 的研究進展情況， 為自己的研究提供一些思路， 避免重復(fù)勞動、 偏離主題。3分析資料設(shè)計初步撰寫方案，提交老師指導(dǎo)，根據(jù)老師指導(dǎo)意見進行 方案的調(diào)整，按照方案執(zhí)行。二）實施階段（ 2018年 12月 2019年 2月）1選取人教版普通高中物理教科書，梳理出高中教材中的光學(xué)部分的實驗。2選取翻譯版美國物理教材物理：原理與問題 ，梳理出光學(xué)部分的實 驗。3設(shè)計調(diào)查

19、表，選擇寧夏本地部分高中學(xué)校，調(diào)查對光學(xué)部分實驗的開 設(shè)個數(shù)和開設(shè)形式。4撰寫開題報告，并提交指導(dǎo)老師批閱，根據(jù)老師修改意見，再次進行 修改，完成開題報告。5找到美國國家科學(xué)教育標準和中國普通物理課程標準（2003），歸納總結(jié)出有關(guān)物理實驗的要求。6回收調(diào)查表，對得到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，利用準確數(shù)據(jù)分析寧夏本 地部分高中學(xué)校對物理光學(xué)部分實驗的開設(shè)情況，了解本地物理實驗教學(xué) 現(xiàn)狀。（三）總結(jié)與論文形成階段（ 2019年 3月 2019年 5 月） 1將相關(guān)資料進行匯總，書寫論文提綱，完成大體框架。2根據(jù)兩國教材要求進行“光的偏振”實驗探究，并回答相關(guān)問題。3根據(jù)論文提綱，完成論文初稿，請老師進

20、行指導(dǎo)和修改。 4根據(jù)老師的修改意見，重新整理有關(guān)資料，對論文初稿進行反復(fù)修改， 完成修改版。5再次請老師指導(dǎo)修改，完成論文撰寫。進行查重，請老師審閱。6論文定稿。六、研究過程中可能遇到的困難及解決的途徑一）本課題研究過程中可能遇到的困難1我國高中物理教材光學(xué)部分實驗形式多、個數(shù)也多、設(shè)置在不同的模 塊，在整理的過程中很容易漏掉一些實驗。2在調(diào)查本地高中學(xué)校光學(xué)部分實驗開設(shè)情況中，個別老師存在不重視、 不認真回答的情況，學(xué)生也會有抵觸心理，會使得到的數(shù)據(jù)不準確。 3由于美國沒有專門的物理課程標準，所以在進行對美國課標物理 實驗要求歸納時，可能存在不準確，概括不全面的情況。4在對比結(jié)論與建議時，

21、認識不到位，會過分將自己的感情帶入，使得 得到的結(jié)論過于簡單，語言過分學(xué)生化，不能聯(lián)系學(xué)生的實際情況得到普 遍的結(jié)論。（二）解決的途徑1在歸納總結(jié)教材中的實驗時，要細心，力求全部都被歸納。將自己的 總結(jié)反復(fù)進行核對，做到歸納全面。2在進行調(diào)查時，對同一所學(xué)校要選擇不同的老師和學(xué)生進行調(diào)查。老 師可以選擇物理實驗室管理老師和物理學(xué)科任課教師，從不同的方面進行 調(diào)查。 深入學(xué)生， 與學(xué)生聊天， 增加學(xué)生的信任， 避免學(xué)生產(chǎn)生抵觸心理， 盡可能使調(diào)查數(shù)據(jù)真實可靠。3美國的國家科學(xué)教育標準中，涉及從幼兒園到高中的整個階段所 有學(xué)科的標準內(nèi)容，并沒有提到過多的物理實驗內(nèi)容標準，其將物理實驗 歸納與科學(xué)探

22、究之中，所以要找到有關(guān)科學(xué)探究的要求進行總結(jié)歸納。4進行學(xué)習(xí)，從教學(xué)實踐中了解學(xué)生的實際需求，從有利于學(xué)生發(fā)展的 角度出發(fā)，提出建議。七、參考文獻1 普通高中物理課程標準 m. 人民教育出版社 , 中華人民共和國教 育部, 2003.2 祁映宏 . 中美 2 套高中物理教材學(xué)生實驗的比較與研究 j. 物理實 驗,2006(11):24-27.3 沈國強 . 中美高中物理教材科學(xué)探究內(nèi)容的比較研究 d. 蘇州大 學(xué),2010.4 陳雪. 中韓高中物理教科書實驗部分比較 d. 延邊大學(xué) ,2011.5 劉健智 , 李蘭. 中美兩國高中物理教材實驗部分的比較 j. 湖南中學(xué) 物理,2013,28(01):1-5.d. 湖南師范大6 李蘭 . 中美高中物理教材實驗部分設(shè)置的比較研究 學(xué),2013.7 戚靜芳 . 中