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美国中学物理教育
发布时间:2017-12-06  信息发布人:管理员  

美国多样化的中学物理教育  

      现在我们的中学物理教育,学习内容单一,教学方式单一,考核方式单一,阻碍了学生的个性发展,导致学生机械被动学习,使物理天赋一般的同学讨厌物理,惧怕物理。新课程的推出就是要改变这种现状。新课程不是一些专家想当然的产物,它是借鉴了若干国家的课改经验,结合我国的实际而编成。这其中就有美国的课改经验。

      在上世纪六十年代初以前,美国的中小学的科学教育方式与我国类似,物理课的教学按教学大纲,一系列标准习题和一套规定的实验室实验进行。1957年, 苏联发射了人类历史上的第一颗人造卫星,美国朝野受到极大刺激。陈旧的教育理念和方式成为舆论抨击的重点之一。由此,掀起了一轮从小学到大学的教改热潮,受影响最大的首推科学教育。在国家科学基金的支持下,新的教学大纲,教材,教学法相继出现。推出这些新事物都是为了以下目的:使学生积极的参加到学习过程中去,使学生学会学习,培养学生的动手能力和探索精神。为达此目的,就必须针对不同学生的具体情况和需求,采用多样化的教育方式,并鼓励学生用多样化的学习方式学习。     

 1. 课程设置的多样化    

      根据美国宪法第十修正案,联邦政府不对教育作统一的具体规定和指导。教育立法和教学要求由各州政府自行负责。比如加利福尼亚州,就是根据自己的特点来管理的。由于加州是一个地域辽阔人口众多的大州,为便于管理,突出特点, 在教育方面以各大城市为中心划成了几个学区。由学区教育委员会负责制定教学大纲以及各种具体的相关条款。因此中学课程的设置就具有地方特色。比如,洛杉矶是一港口城市,科学课中就有关于海洋的专章讲述。美国的基础教育的学制各州不尽相同。加州的学制与我国相似。小学六年,初中三年,高中三年,统称为1至12年级。洛杉矶学区的教学大纲规定从8年级起开设物理课。物理课分为必修课和选修课。必修课的特点是涉及面广,内容浅,带有很强的科普性质。它们并且不是纯粹意义上的物理课,而是以物理为主导的综合科学课。比如,8年级的必修课称为“物理与地球科学简介”,其内容包括:物质,能量,天文,地理,海洋,气象,以及一些科学前沿的动态。它给学生介绍一些科学常识,其中不少的内容在我国小学的自然课中就已涉及。9~12年级的必修课称为“物理与地球科学”,其内容包括:物质,能量,物理变化和化学变化,力学,机械,电,核能,光,声,陆界,水界,天文以及环境保护,消费者教育,物理与生物世界的关系等等。该课程强调培养学生在高科技环境中生活的基本技能,并明确指出它不是为升学作准备的课程。这两门课都基本不用数学。它们是对工业化社会中公民的科学基础知识教育。选修课是为将来要读大学的学生开设的。根据学生对将来的打算,又分为几类。

(1) 形象化物理(10~12年级)它是为将来攻读文科的大学生开设的。强调从历史的发展和文化的角度来讲授物理学。说明物理概念是随着人类对自然的认识逐渐变化的,物理思想是一种科学的思维方法。其内容的安排以物理学的发展过程为脉络

(2) 高等物理科学(11~12年级)它是为将来攻读理工科的大学生开设的。三角,几何,代数是其数学工具。其主要内容类似于我国的高中理科物理。它强调培养学生的创造性思维方式以及使用科学方法的技巧

(3) 科学基础(9~12年级)这是一门物理,化学,生物公用的实验课。主要内容有:测量的标准,计算机在科学中的应用,数据处理和分析,作图的技术和图形解释,如何写实验报告等等。它培养学生做科学实验的基本技能。

(4) 高等物理(12年级)它是高中阶段最深的物理课。这门课是为将来打算攻读物理类专业或对物理有特殊兴趣的优秀生开设的。它用的数学工具是解析几何和初等微积分,教学内容基本上是大学1,2年级普通物理课才涉及的内容。其成绩在某些大学可以直接得学分,即,在大学可免修普通物理课。

(5) 物理实验(12年级)。这也是一门针对理科优秀生的实验课。其内容包括:SI单位制,能量和物质,运动的描述和运动的原因,波,光,热,电,磁和近代物理。有些大学对这门课有硬性要求。比如,要在加州大学攻读理工科,这门课的学分就必不可少。一般,各学校视自己的情况,在上述的7门课中选开3~5门。

2. 教学方式的多样化

(1) 引导学生自主学习

      为了培养学生的自主学习的兴趣及自主学习的能力,教师有时将一堂课组织成一个小型的科学讨论会。比如在洛杉矶某中学9年级的物理与地球科学课上,涉及到关于海洋污染的内容时,课前教师就要求学生收集关于海洋污染方面的材料,并提示学生哪些地方可能有这类资料,比如:报刊,网络,图书馆等等。同学两人一组自由组合准备一段报告在班上讲演,内容题目自拟。为了使讲演生动、直观,学生们通常都准备有报纸、照片或自制的地图等。讲完之后,不论好坏,一般都能得到同学们鼓励的掌声。课程进行当中也有冷场的时候。有些胆小的同学不敢上台,老师就尽量鼓励,但并不强迫。因为这个班只有20几人,大部分同学都能上台。 安排这种课的目的本身就是锻炼学生的自学能力,开阔眼界,以及表达能力,并未要求学生一定要掌握什么知识点,只要学生知道海洋污染的危害,有环境保护意识即可。在课程结束时,教师并不讲评。 有的教师在课堂上就让学生自学以及做作业,在一个学风很好的学校,教师在做完演示实验及简明讲解之后,留下大半节课时间要学生自己看书、互相讨论和做作业,作业完成之后,有时学生还可以到讲台上去用实验装置验证作业结果。因为校风较好,没有什么抄袭现象。下节课,教师先请几个学生将各自的解法写在黑板上,再针对出现的问题讨论讲解。美国中学生的家庭作业不多,在课堂上就通过练习将难点解决,是一个切实可行的办法。 在有些高等物理课中,教师的讲授基本采用对话式。讲课过程中不断有学生举手提问,教师只答典型问题。有时教师并不急于正面回答,而是让别的同学发表意见,互相讨论,学生自己得出结果。如果所提问题不太切题或讨论离主题太远,教师就要求大家课后再讨论这些问题,这种方法对发挥学生的主动性、启发学生积极思维是颇有效的

(2) 组织学生合作学习

       在有些初中的物理教室内,为便于学生“动手”实验,学生之间能合作学习,干脆四个学生为一组,围着一张大桌子坐,而不是每人一桌一椅面向老师。这样就方便教师组织学生合作学习。比如,在讲述物理变化与化学变化这两个要领时,为观察物理变化,教师给学生每个小组三种制造牙膏的主要原料,让学生自制牙膏。为观察化学变化,则给学生三种液体有机材料,让学生合成一种固体材料。学生又用这种材料做成一个个称为“傻瓜蛋”的弹性小球。在做实验的同时,学生要填表标明原始材料及合成材料的物态、气味、颜色等等。最后,教师再与学生一道讨论物理变化与化学变化各自的特点,得出结论。 又如,在某校九年级的物理与地球科学课上,讲到氧气助燃并占有体积这一概念时,教师给每个实验小组一个盛水盘,一只固定在小木块上的短腊烛,一盒火柴,一个小广口瓶。然后要学生点燃腊烛之后,将小瓶子罩着腊烛,瓶口浸入水中,要学生们观察并记录结果。当看到火很快熄灭,而且瓶内的水骤然涨了起来,不少同学发出阵阵惊叹。当然,惊叹之余,还得测出水面上涨的高度,并算出氧在空气中的大约比例。完成之后,每个小组把结论写在黑板上,最后教师再进行讲评。在这种课堂分组做实验的情况下,实验,添表以及写结论,学生之间必须分工合作,虽然课堂上闹哄哄的象个“蜂巢”,但只要同学们讨论的是与实验相关的事,教师都不干预。从学生们热心地参与来看,确实从相互之间学到不少东西

(3) 鼓励学生探究式学习

       ​组织课堂讨论,鼓励学生探究式学习,引导学生在课堂上提问或发表自己的看法是美国中学物理课的特色之一。在教学中,教师们有时用演示实验来引发课堂讨论,通过实验及讨论总结出物理定律,得出该定律的方程。物理课的教室是专用的,一般与教师的办公室、实验准备室相连,教师保管和取用实验仪器特别方面。教室与实验室合二为一。讲台较大,可放置实验设备,安装有电源,教师做演示实验很方便。正面通常是黑板或投影屏幕,两边有实验桌和仪器柜,桌上有电源、水源,有的还有天然气炉。侧面或后面墙上有黑板,供写通知、布置习题以及师生讨论问题时用。在一堂关于气体性质的课上,教师用一个空的和一个装有很少量水的易拉罐,同样加热,再分别将两个罐很快地倒置并使罐口浸入水中,空的无动静,而有水的一个“嘭”的一声,变成了一个干瘪的罐!堂上顿时掌声四起,同学们纷纷举手,提出自己的看法。教师则不断提问引导,讲解相变及理想气体方程。讲完理论公式以及它们与所演示的实验的关系之后,一般还要留几分钟请同学提问,以解答还不清楚的问题。这种上课方式很能激发学生的求知欲,以至于下课后,还有几个学生围成一堆争论问题.对于以理科为主攻方向的高年级学生,教师力图使学生更多地参与演示实验,创造一种探索的气氛在一个高等物理班,讲抛体运动之前,教师指导学生改装玩具火箭,使之能用不同角度发射。上课时,教师带学生到操场作火箭飞行游戏——抛体运动实验。学生分成小组,自己放火箭,测数据,记录数据。下一节课师生们才回到教室整理数据,讨论问题,得出结论。这种班只有十多个学生,每个人都能积极参与

(4) 协助学生研究性学习

      在有条件的学校,会开展一些“以项目为中心的学习”活动。比如,在一所私立学校,教师弄到一套科研单位淘汰的卫星信号接受设备。他就组织学生安装,调试设备,然后进行从接受信号,分析信号到制作图表的工作。在这些活动中,基本上是学生自己管理设备,分组安排工作等等,教师仅从旁协助。活动大部分在课余时间进行,如果碰到物理课时间刚好是接受信号的时间,部分同学就去接受信号,另一部分学生作教师布置的作业。这个班还有另外一个小组,主要活动是全息照相。从购买到安装,调试设备,一直到照相,冲洗都是学生自己干,教师只提供方便条件,有时参与小组的讨论。而在另一所条件较差的学校,部分对物理感兴趣的同学在老师的倡议下,成立了物理兴趣小组。小组的活动经费由学生们自己打工筹措,自己设计实验,购置所需物品。这些实验虽然只是日常生活中的与科技相关的小实验,小组成员们却都很动脑筋,认真地去完成。在整个活动中,老师基本不插手。除非学生请老师帮忙。这些活动非常锻炼学生的实际工作能力,极大地提高了学生对物理的兴趣,并且获得了科学研究的体验。3. 考核方式的多样化如何评价学生的学习效果,是所有的学校和教师都要面临的问题。美国的中学教师因为没有我国的“升学率”的顾虑,在评价学生方面也比较灵活,比较多样。(1) 中学的考试与我国的中学一样,美国的中学也有不少的考试。但是,他们的随堂小考较多,而不怎么搞正式的统一的月考,期中考。对于要学生动手的实践课,教师会先准备好记分表格,用以评价学生的参与热情,动手能力,协作精神,以及任务完成情况因为名牌大学的理工类专业在录取新生时,要参考这些对物理方面实践动手能力的评价,对于那些想上名牌大学的学生来说,这些评价就不是无足轻重的。而对于大多数学生,因为实验本身有趣,也能吸引他们的注意,提高他们学习物理的兴趣。有的教师还采用对小组评价的方法,让小组之间展开竞赛。这种作法对学生的合作学习,培养学生的互助精神有很大的促进作用

比如,一所中学的小组评分表大意如下:

评分标准(满分):

无迟到    5分    

无缺席    5分     

热心度    5分

材料运用  5分

任务完成    5分

行为        5分

小组号______    小组名(同学自己取)________ 小组成员名(每次签到) 1.__________ 2.__________3.__________ 4.__________5.__________

星期一           得分

无迟到                          

无缺席                            

热心度材料运用                        

任务完成                        

行为   

(以上由学生自己填)

教师评价:  信息共享     相互鼓励           倾听          参与

(以上由教师填写)

       ​教师和学生的记分加起来是实验成绩,它占该课程的15%.从上面的表的设置可以看出,美国中学物理教师更重视学生参与和实验过程,以及学生的协作情况.美国的中学和教师对学生的评价,很多时候都是6级(A,B,C,D,E,F)记分,而不是我们的100分制。他们更没有我们的中学的经常性的公开的给学生按成绩排名。但是,教师会掌握学生的排名情况。毕竟排名在班上的前20%,是进入名牌大学的必要条件

(2)与升学无关的统一考试

       美国联邦政府每年举行“全国教育进步普查”简称NAEP,以了解全国各州与学区学生的成绩及其变化。从2003年开始,美国国会要求NAEP每两年测试四年级和八年级的语文及数学(NAEP也抽测十二年级),凡是得到联邦对落后地区资助的州和学区都必须参加这项普查。NAEP的考试是抽样进行的,不是每个学生都要参加。即使被抽到,学生也是自愿参加考试。参加普查的学生每人只作考试中的一部分题目,所以NAEP只能给出学区及州的成绩,并没有每个考生的分数。显然, 这是针对各州和学区的摸底考察, 并非针对学生。        

       为了追究各级学校的责任,各州政府还实行一些统考,以了解各地的情况。如果一所学校连续几年达不到规定的指标该校就会被制裁。各州在制订统考计划时可以自选考试种类,自定细则,但每个州的计划都必须上报教育部,最后经过部和州之间周密的探讨而得到批准。这种考试也是针对学校,而不是学生。     

       ​州里的另一种统一考试是毕业考试。并不是所有的州都实行高中毕业考试,许多州都是以修够学分作为毕业的标准,但新的法案要求各州高中毕业百分率达到一定标准,于是许多州纷纷开始计划实行高中毕业考试。这种考试可以用现成的商业性标准化测验,也可以用州里自己编制的标准化测验。一般来说这种考试是在十年级开始举行,以留给学生充足的补考时间

(3)与升学有关的统一考试

      ​在美国,与升学有关的统一考试主要有两种,即:SAT(学术评价测验)和ACT(美国大学测验),它们由两个考试公司分别负责组织实施。SAT流行于全美国,它的考试成绩几乎被全美国所有大学认可。SAT正式开始于1941年,主要测验学生的一般学术能力,不强调对具体学科掌握的考察,挑“聪明”的学生上大学。考试只有3小时,包括数学和英语。一年考5次,每次都安排在星期六。学生自己安排时间参加考试。近年来,SAT为适应信息时代的来临,以及大学对考察学生的新的需求,对考试进行了改革。从1995年起,分为SAT-Ⅰ和SAT-Ⅱ。SAT-Ⅰ就是过去的SAT,只是在考题方面减少了选择题,增加了需要计算和写作的题。SAT-Ⅱ又称为科目测试,它包括英文、数学、社会科学、自然科学和外语5大门主科。这5大门主科又被细分为近20种不同的科目考试。学生们一般被要求至少考三门,其中一门是数学、一门是英文(主要是写作)。另一门则由学生根据自己的具体情况自由选择。所选的这门科目可以是学生自认为最强的学科,也可以是于今后所选专业有关的,分别有物理、化学、生物、美国及世界历史以及中、法、德、意、西班牙及拉丁等外国语,每门科目考试时间各为1小时。ACT考试在美国中西部和南部最为流行,它的分数主要被美国东部大学所认可,而且在许多情况下可以与SAT互相取代。它强调学生对中学课程的掌握,挑“有成就”的学生升大学。和SAT考试一样,ACT考试也是一年考5次,每次也都是安排在星期六这一天举行,以方便考生能有时间参加考试。考试科目主要包括英文、数学、自然科学和阅读。整个考试时间大约需要3小时30分钟,实际考试时间为2小时55分钟,其中英文占45分钟,数学占65分钟,自然科学占35分钟,阅读占35分钟。   

      ​美国的各类大学很多,一般的大学(类似于我国的二本,三本)只要有中等的或有过得去的SAT或ACT分数就能读,而进入社区学院(类似于我国的专科)则只需要高中毕业文凭。而名牌大学则除了要求SAT或ACT的考试成绩要高分以外,绝大多数新生在他们所在中学的成绩也要在全班前五分之一以内。这类院校还要求在学生的档案中有中学教师和学生的其他顾问对学生全面详尽的书面评语,以便全面评估学生的素质。这样一来,在许多申请者都符合智力条件的情况下,非智力的因素就显得十分重要

4.结语        

       美国中学教育方式的多样化的形成和长期运行,除了前面提到的教改影响以外,还有其它一些因素。首先,对教师的业务评价,受不受学生欢迎是一个重要的指标。如果象在我们的中学一样,完全采用“满堂灌”的方式上物理课,就没法吸引学生,不吸引学生的课很难上下去。教师的饭碗会成问题。其次,美国没有统一的高考,“升学率”不是考核学校和教师的指标,教师没有这方面的压力。第三,美国是个移民国家,各个不同文化背景的家长对学校的要求是不同的,不象我们的家长,大都一味的要求孩子读重点大学,而不管孩子的具体情况。第四,美国的中学班级大都较小,多的三十几人,少的十几人,开展多种形式的教学较容易。       

       ​因为美国的中学太强调满足学生的兴趣,而比较忽视培养学生严谨踏实的学习习惯,特别是对中等程度的学生显得“逼”得不够。教学效果差强人意。近年来,美国政府和国会都采取了一些措施来改善这种情况。比如,通过新的法案来要求各州高中毕业百分率达到一定标准,加强各种统一考试等等。        

       我国现在的情况刚好和美国相反。他们太重视个性,我们太强调共性。他们太重视实践,我们太重视理论。对于我们来说,怎样在这种高度同质化的教学习惯,教学氛围,教学条件下,以实施新课程为突破口,开创适合我们自己的多样化的中学物理教育,是一个任重而道远的任务。