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2014年寒假，机缘巧合，我和一位经过层层筛选，即将赴国外读书的优秀学子一起研究了美国的高中物理教材的第一部分《物理原理与问题》（Physics Principles and Problems）。我们所选择教材的作者是保罗·齐泽维茨等，由钱振华、沈珊雄、徐在新翻译，浙江教育出版社出版。这本书是美国高中的主流理科教材。研习之后，感慨颇多，感觉很值得分享。
一、绪论不同 常言说得好，良好的开头是成功的一半。这本教材开篇论述的就是物理学工具箱，主要包括三个方面的内容：数学和物理学；测量；作数据图。 （一）第一方面重点讲了六个问题 1.物理学是研究物质、能量以及它们之间相互关系的一门学科。 2.量纲分析用于通过答案的单位检查答案是否正确。 3.任何带测量值的运算结果，绝不可能比运算中所包含的最不精确的测量值更精确。 4.科学方法是观察、实验和分析的系统方法，用以回答自然界的问题。 5.为了解释新数据，需要对科学思想进行修改。 6.科学定律和理论是对自然界进行深入探讨后得出的描述和解释。 （二）第二方面讲了四个问题 1.新的科学发现必须有可再现性，即其他人一定可以测量并得到相同的结果。 2.所有测量都有估计值。 3.精确度是测量一个量的确切程度，科学计数法可以显示出测量时的精确程度。 4.准确性是测量值与真实值的相似程度。 （三）第三方面讲了六个问题 1.什么是函数。 2.如何利用数据做出最佳拟合线（即我们通常所说图像法处理实验数据）。 3.什么是线性关系。 4.什么是斜率。 5.什么是抛物线方程。 6.反比关系的图线是双曲线。 这三方面的内容看似和物理学习没有太多关联，无论从形式上还是从内容看，更像逻辑学和数学。然而多年的教学经验告诉我，这一节的学习对于下一步物理学习的真正展开有着非同寻常的意义。 我们使用的教材开篇绪论则是为了引起学生学习物理的兴趣，其内容主要是一些近现代物理学成就，从电子显微镜对人类认识微观世界的作用到量子宇宙的伟大成就，读来让人觉得玄而又玄，莫说是刚刚完成初中学业，十四五岁的学生，就是我这个高中物理教师也觉得书中所讲的是个宏伟的蓝图，看着很丰满，令人向往，然而骨感的现实是：对于那个搭在云端的美好愿景，我们得先筹划一个稳当的梯子。 在教学过程中，我屡屡发现学生的数学计算能力、分析图像信息能力、逻辑推理能力较弱，在学习过程每每遇到上述问题便人仰马翻。而物理的学习又是以这些数学、逻辑学为基础的一门学科，这类问题时时有，处处有。这些重要的概念在学生的记忆区没有印象或是印象模糊，导致学生学习物理举步维艰，而且随着物理学习的深入，这种现象会愈演愈烈，最终使得一部分学生对物理课程学习感到上天无路，入地无门，心生厌倦，有的干脆放弃，选择文科，也有坚持学习理科的，最终难免一头雾水，让物理学科成为学习路上的一块绊脚石。 二、教材突出的考查重点不同 以游标卡尺和螺旋测微器的使用为例，我们的教材主要分析了两种尺的测量原理，主要考查内容是对一个给出的测量结果进行准确读数，考查学生是否能准确读出各种给定单位下的准确数据。美国的教材对于原理也有深入分析，考查的重点放在了如何正确使用这两种测量工具上，考查学生能否正确较准零点误差（zero error）。 我个人认为，这个考查方向更有实际意义。在实验教学过程中，我经常遇到这种情况：实验室为学生提供的游标卡尺和螺旋测微器由于种种原因，往往都有零点误差。学生在实验测量时往往不顾实际情况，拿尺就测，聚精会神把数读准就大功告成。有时有个别学生发现了尺的零点问题，通常会马上报告老师，尺坏掉了，要求换尺。我们学习理论知识是为了更好地服务实践，而我们的教学恰恰忽视了这最重要的一点。 三、对学生认知水平的认识不同 学生从初中升入高中，学习内容发生了很大变化，在这个过渡阶段，知识的有效衔接对教材的编写提出了要求。《物理原理与问题》一书在编写过程中穿插了大量数学知识。例如在分析矢量的相加时，教材的137页加了一个数学与物理学的链接，图文并茂地讲解了sinθ等于对边比斜边等一系列三角形边角关系。对于矢量这个概念的描述，作者更是不惜笔墨，用了整整一节内容分析它的运算规律，从正弦定理、余弦定理、勾股定理到矢量和、矢量差以及矢量交换律。 在教学过程中，我发现这些数学知识的分析讲解以及适量地练习是十分有必要的。学生在高中物理的学习过程中会遇到大量的矢量运算问题，例如力的合成与分解，运动的合成与分解等。上述的这些数学运算知识，当然还包括这本教材尚未提到的微积分、求导数等数学知识，学生在初中阶段绝大多数并没有接触过。如果我们想当然地认为这些数学知识已经是学生的囊中之物，势必为下一步的教学埋下隐患。 我们的教材给出了矢量的定义和一道有关位移矢量相加的思考题；讲了力的合成，但在这里并没有提到这就是矢量的加法法则；在下一节力的分解中，终于在最后一个自然段拨开云雾，明确地提出矢量的加法法则。这种循序渐进的方式固然有利于学生思维能力的培养，但我以为，编者如此大费周章，把学生搞得人困马乏，目的只是为了掌握一个学习工具，实在是得不偿失。至于美国教材中提及的其他数学工具，则在我们的教材中并没有提及。 教材是教师进行教学的主要依据，是学生获取知识并发展能力的源泉，因此在教育事业中，教材建设是一项重要工作。我国的物理教材建设事业源远流长，我们的物理教材从20世纪50年代至今，大致经历了六次变革，即过渡性阶段、学习前苏联阶段、探索发展阶段、“文革”十年阶段、拨乱反正全面发展阶段、改革开放高速发展阶段。尤其是近年来，物理教材的改革经过多年的探索，终于把握了改革的要害，明确了改革的主攻方向，找准了所要解决的主要问题，在解决物理教材的统一性和多样性相结合方面取得了可喜的成绩。我们应在总结自身经验的同时，不断借鉴世界各国教材改革的先进思想，不断进行理论和实践两方面的整体探索，就一定能编出高质量的适应素质教育的高中物理教材。
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