精神在中美初中物理学教材的体现

探究精神是课改之后的中国初中物理学教材中一个突显的特点。在所有课题和绝大部分知识点后，都或多或少会有拓展学生探究精神或者思辨度很高的问题。一向被人们认为是非常灵活、紧跟时代科技发展的美国物理学教材中，自然对探究精神的培养也有其独特的认识和方法。总体而言，中国初中物理学教材里的探究精神的培养偏向知识性的深入，而美国初中物理学教材的探究精神的培养则更偏向人文。这一特点在两国教材的很多其他地方都有体现，以下通过具有代表性的知识点进行比较。中国初中物理学教材选用上海教育出版社（上教版）的物理学教材；美国初中物理学教材选用培生出版集团（培生版）的《Physical Science》教材。

1.对“光的反射”的探究

光的反射是光学里的一个基本概念，非常好理解，在平时生活中也有着种类繁多的应用，是一个培养学生探究精神的好课题。

在上教版8年级物理学教材中，第二章第一节阐述了“反射定律”“镜面反射和漫反射”以及“平面镜成像特点”等必学的知识点后，介绍了一些如穿衣镜、潜望镜等平面镜在平时生活中的应用。在之后的“思考与练习”中提出了两个探究性的问题：

4.为什么晚上玻璃窗上能映射出明亮室内的景物？并由此说明为什么晚间驾车时，不能开亮车厢里的灯。

8.利用网络查找有关城市建筑采用大面积玻璃幕墙结构的资料，从光的反射角度进行简要分析。

其中“晚间开车不能开亮车厢里的灯”的问题，出现在学习光的反射之后，所以学生应该立刻能想到的原因是车内灯光被车窗玻璃反射到司机眼睛里，由于太亮导致看不清楚外面的情况。但是学生也应该能立刻想到另外一些显而易见的问题，比如：为什么透明的车窗玻璃会反射那么多光，而不是让光通过？而且为什么这样的情况只发生在晚上？通过学生的探究性讨论分析，以及必要时教师的指导，学生能进一步学习到之前教材里没有详述的知识点，即使是透明的物体，光线在透过的同时也被部分反射，而且晚上来自车厢外面的光线很少、很弱，能穿透玻璃进入车厢的光线强度比不过车厢内本身的光线强度。这是个平时生活中常见的问题，大家都看到过但是没有多少人去探究原因，通过学习“光的反射”，再通过解答探究性的问题，使学生得到一定的成就感。

另外，更加突显探究性特点的是第二个有关“光污染”问题。这个问题让学生采用网络查找资料的方法，在教学中引入新科技的手段来解读知识点和拓展知识面，这也是课程改革后初中物理教学的一个新特点。玻璃幕墙的大楼随处可见，造成的光污染问题也屡有耳闻，学生以课堂所学为基础，通过资料的收集、对比和分析，能得出一篇自己的小论文。从光线反射这个小知识点将学生引入“光污染”这个环境保护的大课题，大大培养了学生的探究精神。

在培生版物理学教材中也有对光污染问题的讨论和探究，但是与上教版物理学教材中让学生探究光污染的原理和形成不同，美国教材则着重于让学生亲身体验光污染对人体的影响。在培生出版集团的物理学教材《Physical Science》的第十章“声音和光”的第五节“光的反射”中让学生探究“重度光污染”的含义。以班级为单位，列出并讨论长时间暴露在强度很高的人造光下对人体所产生的影响。

同样是探究光污染问题，两国教材重点完全不同。中国教材完全是理工科的方向探究，而美国教材是纯人文方向的思索。中国教材是让学生们了解成因原理后，有能力尝试解决问题；而美国教材则旨在让学生们感同身受后，能自发地去解决问题。显然，中国教材的探究更偏知识性，美国教材的探究则倾向于走向社会。

2.对“透镜成像”的探究

同样是8年级的光学内容，“透镜成像”由于在日常生活中用途极多，所以也是非常好的探究性课题。

在上教版初中物理学8年级第一学期教材里，在阐述了透镜成像的原因、类别和特点之后，简单介绍了凸透镜在生活中的几种用途，之后在“学习活动卡 2.3C 凸透镜成像规律及应用”中进行了更进一步的探究：

作为总结，观察教师的计算机课件演示，并用实验验证和描述当物体从很远处向凸透镜移近过程中，对应物在不同位置处像的特征变化过程。在下面表格中填入像的（a）像距变化，（b）放大、缩小、等大（指像和物比较），（c）实、虚，（d）变大、变小（指像本身的大小变化）。(www.xing528.com)

在之前的学习期间，教材只是简单介绍了几何作图的基本光线，学生们在理解掌握了几条基本光线之后，需要自己根据表格要求画出正确的成像图，并找到成像规律。在掌握了基础后，通过思考、总结找到规律，这是培养学生探究精神并提高探究能力的一个例子。这道探究题在确保学生明白了各种成像情况后，进一步发展到解决更具挑战性的问题：日常生活中常用的光学仪器有照相机、投影仪、放大镜、放映机、摄像机等，这些光学仪器和人眼都可以简单看作为一个凸透镜。分析它们的成像原理，并根据其成像原理分别填入上表的最后一行内。

题目中列举的光学仪器是每个学生都知道或者使用过的，但对其工作原理大部分学生不太清楚。通过对凸透镜成像的学习，至少让学生对这些仪器里最关键的一部分是怎么工作有了概念。接下去，就需要学生用平时积累的对这些仪器的了解来判断它们所成像的特征了。

美国培生版物理学教材《Physical Science》第十章“声音和光”的第六节“光的偏折”中也有对透镜的进一步探究。

让学生以小组为单位，在所居社区内找一找凸透镜和凹透镜的应用。（比如：超市——广角镜头摄像头；摄影——远距镜头和广角镜头照相机；医学实验室——显微镜内的凸透镜组）

很明显，美国物理学教材再次让学生带着他们的课内所学走出课堂，去真实生活中寻找实际的例子，让学生深刻体会到自己在物理课堂里学到的东西是怎样被用到生活中的。物理学知识对他们来说，不是死板的知识点，而是生活技能。

中国物理学教材的探究问题偏理，而美国物理学教材的探究问题偏文这一特点还在许多地方体现着。比如人教版物理学8年级第一学期教材学习活动卡中“1.2b 声音的特征”的一道题目：

让学生用一把吉他（或提琴、二胡等弦乐器），研究振动发声时音调的高低与该弦的长短、粗细、松紧之间的关系。条件允许还可以利用DIS声传感器进行研究。将探究过程和结果写成一篇简短的研究报告。

反观相对应的培生版物理学教材中的这一部分内容的拓展，《Physical Science》第十章“声音和光”的第二节“不同的声音”中：

（1）让学生描述一下他们最喜欢的歌手所演唱的歌曲。强调一下，让学生在描述中务必使用诸如“频率”“强度”等物理学词汇。学生借此解释一下为什么他们尤其喜欢这个音乐。

（2）邀请学生来演示一下如何在他们会使用的乐器上改变音调和声音强度。每演奏一个新的音，让作为观众的学生们判断一下音调的高低和强度的增减。

（3）演奏来自世界不同地区的音乐，比如拉丁音乐、印度音乐、中国音乐或者非洲音乐，并展示演奏该音乐的乐器图片，让学生讨论比较一下这些不熟悉的乐器的声音特质。让学生推测一下在每个不同的乐器里是什么产生了声音。

中国的探究课题明明白白地让学生找出弦的各项物理特性和声音音调的关系，可以算是“高精尖”的研究，要求学生对物理知识有一定的掌握和了解；而美国的探究课题则让学生以欣赏音乐为主，顺便在音乐中找一下乐器的发声原理，整个活动轻松有趣，充满艺术性。两国教材的差异显而易见。

在物理学科的教学过程中，探究精神的培养极其重要。不论是知识性还是人文性的探究都对学生学习物理学有极大的影响。只要具备探究精神以及探究能力的学生，才能发展出创新的精神和能力。