高中物理教材配套网站的特点及启示

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信息技术的进步为数字化学习的开展提供了有效的学习资源和环境，促进了学习者学习方式的变革。精品课程、慕课、微课都是近十年来热门的网络教学手段，与之相比，对教材配套网站建设的重视程度却不是太高，与基础学科课程教学相适应、与课程教材相配套的教学网站尤为缺乏。教材被看作是最重要的教学媒体之一，用来呈现课程核心内容、帮助师生了解课程知识体系，往往由教育主管部门授权、组织专家编写，其配套网站与一般的教育教学网站相比具有资源集中、指导针对性强等优势。以普遍使用的人教版教材为例，其配套网站（www.pep.com.cn/）分设初中物理和高中物理两个模块。高中物理主要设置了教师中心和学生中心。教师中心包含同步教学资源、教材培训、教学研究等八个栏目，每一栏目通过链接均提供了大量的来自一线教师、教研专家及中国教育学会物理教学专业委员会的讲座、论文，内容理论性和实践性兼备，具有较高的教学指导价值；学生中心包括同步学习资源、物理学家、物理小制作等五个栏目，既有教材相关知识点的整合和拓展，又有同步或综合习题的示范。但各类教材配套网站几乎都存在一个问题：无论呈现形式还是资源建设多局限在对教师层面的服务，忽略了学习者的学习需求，能真正实现师生网络互动达到网络助学目的的几乎没有。国外教材配套网站建设起步早、研究深入，学科教材教学资源的数字化不仅使得学科知识的呈现得到优化，还渗透信息素养的培养，值得我国借鉴学习。《物理：原理与问题》（Physics:PrinciplesandProblems）是由美国麦格劳-希尔公司出版的高中主流教材，一直深受师生的欢迎，浙江教育出版社出版的翻译版本为我国物理教师熟知，教材注重物理与技术、社会及其他学科的关系，如“迷你实验”“技术与社会”“未来技术”“物理学的应用”等，均具有强开放性，有利于拓展学习空间，发展学习者的思维和情感体验[1]。教材配套网站（physicspp.com）创设的在线教材补充资源、章节活动等栏目为学习者营造积极有效的学习环境，使学习者的知识体系和认知水平得以优化和提升，调动学习者对网络资源学习的主动性和探索的积极性。配套网站设置的教师中心为教师提供了实用的教学策略和材料，而不只局限于提供现成的试题和教案。

一、教材专用网站

《物理：原理与问题》使教师和学习者不再拘泥于纸质教材的教和学，因为它还专门设置了配套的“物理在线学习中心”为教师和学习者提供了教和学的工具[2]。教材配套网站作为一种网络学习资源，本着科学性、多元性与实用性的原则为教师和学习者建造了一个良好的学习互动平台。

1.学生中心

网络学习的主体是学习者，学习者自身的学习需求、学习态度、学习途径、学习方法都是教材配套网站设计的出发点和设计参考。《物理：原理与问题》专门设置“学生中心”（StudentCenter），为学习者提供学习评价、视野拓展、思考训练、资源指引的服务。（1）教材资源要使用“教材资源（TextbookResources）”的学习者需要在线注册账号。该资源主要是教材章节配套的习题资源，分自检测试、章节测试和标准化测试。以《能量和能量守恒》一章为例，自检测试注重对基础知识，如“能量的形式”和“能量守恒定律”的测试，根据两个主题分别设置一定数目的测试题，可全面客观地评价学习者对每个知识点掌握的真实情况；章节测试是一个总结性测验重在考查本章的重点知识，促使学习者进一步反思对本章内容的学习情况；标准化测试更具有代表性，是在章节测试的基础上强化对知识的理解，如“一个质量为4.5kg的岩石从高处下落时的势能为375J，问当这块岩石刚好要降落到地面时的速度是多少？”要解决这个问题学习者需要将所学习的动能、势能及能量守恒知识迁移到该问题所设置的情境中。为了体现助学功能，每一道题都隐藏有小提示，必要时会进行知识扩充；学习者根据测试结果还可以选择重新测试，并把最终的测试结果发到自己和教师的邮箱中，实现良好的互动。（2）每周问题物理的学习不止依赖于常规习题的演练，更需要对原始物理问题的思考。原始问题是指自然界及社会生活、生产中客观存在的，能够反映科学概念、规律本质且未被加工的科学现象与事实的描述[3]。栏目中的“每周问题（ProblemoftheWeek）”就是原始问题的典范，该栏目通过创设问题情境为不同主题设置系列问题，情境素材新颖且富有启发性，并搭配丰富的图片以可视化的手段引导学习者思考，促使学习者对物理学科本质和知识应用开展积极探索，旨在引导学习者关注不同学科间知识与方法的联系与渗透，从而关心科学技术的新进展和新思想[4]。例如，“二维运动”学习任务中创设的问题情境：“如果你看过电影《深度撞击》（DeepImpact）或《世界末日》（Armageddon）你就会看到一个结果即一个大型天体撞击地球，在《深度撞击》中它是一颗彗星，在《世纪末日》中是一颗小行星，巨大的影响常常会带来毁灭性的破坏。行星防御：你将如何处理一个以50公里/秒的速率运动的大物体撞击地球？方法通常有两个即破坏或偏转。破坏就是将物体分成小块，但是一些小块可能还会撞击地球；偏转意味着保持对象完整使它靠近地球但不会接触。”设问：“在三个月内天文学家已经发现了一个巨大的行星与地球相撞。计划是将行星偏转，首先要计算运动问题，在此之前要分析问题并建立坐标系。为了不让这颗小行星撞击地球你能计算出这颗行星的最小速度吗？”从该问题中可以看出原始物理问题与常规习题显著不同的是它以文字的形式对真实鲜活的科学现象进行了描述，没有已知量和未知量，学习者在解决问题时只有通过独立思考、不断尝试对问题进行探索，才能根据需要去设置条件进而使问题得以解决[5]。（3）新闻中的物理“新闻中的物理（IntheNews）”注重物理与实际的研究应用相结合，在学习者的书本世界和生活世界之间架起了桥梁。例如，在物理学工具中介绍如何用科学计数法记录大数字、二维力中讲解了赛车的轮胎和摩擦力、万有引力中介绍了通信卫星、电波一章对世界上最大的机器———电力系统做了详细的介绍等，通过深入浅出的语言将物理学中的理论知识和生活、生产、科技中的问题与成果融合在一起，同时为考察学习者对新闻中的物理信息的理解还特地设置了问题并对时事新闻的出处加以链接。国内人教版高中物理教材中的“科学漫步”“STS”“科学足迹”栏目与该部分的内容有着相似之处，形式上不只限于单纯的描述，内容丰富多彩，如《相互作用》一章的“科学漫步”描述了流体的阻力，通过阅读材料可以了解到影响液体阻力的因素，但缺少引导学习者灵活思考的环节即没有结合实际设置相应的问题。相反《物理：原理与问题》网站在《二维力》一章中用具有针对性、启发性和趣味性的语言向学习者介绍了赛车轮胎中的摩擦力，用科学的思维方法启发学习者去思考、分析与归纳赛车与物理知识的联系并设法通过知识迁移解决问题，这对提升学习者的思维能力有着巨大的促进作用。（4）优秀链接网站及活动介绍网络是一个动态的工具，它不仅可以帮助学习者随时随地检索到有用的学习资源，还可以使其获得在传统课堂上难以获得的经验和信息[6]。“物理在线学习中心”与其他的科学教育网站一样运用超链接丰富了学习内容。这些站内链接有些是针对课程中的活动需求而创建的，有些是知识的拓展通过超链接完成对应的学习任务。如在《运动的描述》一章中请学习者通过学习链接上的内容解释向量与标量并用专业术语描述速度与速率、位移与距离；《电场》一章在计算机图形库中提供了一个讲解油滴实验的视频，学习者通过链接学习并解释实验中的喷雾器的作用等。物理学是一门建立在实验基础上的科学，科学理论是建立在很多观测现象的基础上且有相关实验证明的一种说明[7]。教材中部分需借助虚拟实验室来体验的实验在网站（physicspp.com/internet_lab）上做了补充，通过访问互联网完成实验探究即实现了将信息技术与物理实验的良好融合（见表1）。（5）教材配套网站支持的其他学习活动《物理：原理与问题》中的每一章都为学习者安排了网络学习活动，使学习者在学习的过程中不仅要学会查阅资料，而且还要学会通过运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行筛选加工。教材配套网站利用小应用程序将现代科技的内容纳入物理的学习活动中，学习者可通过安装Java(TM)插件观看多维动画或视频，为学习者学习概念规律构建了亲切的情境，轻松学习重、难点知识。这种在人机交互基础上的教学模式折射出了先进的教学理念和教学设计思想，突出了学习者的主体地位。为了更形象的说明这种模式的优越性，列举了部分示例（见表2）。

2.教师中心

“物理学习中心”中的“教师中心”（TeacherCenter）以其便捷的沟通、丰富的资源兼具开放性的独特优势为教师提供了学习交流的平台，成为教师教学和成长过程中不可忽视的一部分。通过列表对该板块的栏目进行了分类整理和评价（见表3）。

二、基于教材配套网站建设的思考

美国教材《物理：原理与问题》的配套网站中呈现的各类技术支持学习活动，对我国教科书数字化、信息技术与课程的整合提供了新颖、实用的导向和借鉴作用。

1.教材配套网站应立足于服务学习者学习

物理学是对生活中具体事物的抽象和归纳，学习者在课堂上对教材的了解更多是在教师的解读之下完成的。大数据时代，学科的学习还可以通过信息技术助力，拓展知识获取途径，强化技术对知识表征的支持作用。《物理：原理与问题》配套网站不局限于单纯的资料提供，更多从技术层面指引阅读中的思考、探究中的反思，有利于形成一套独特且卓有成效的思维方法。我国中学物理教材的配套网站在建设过程中，大都从教师的视角出发，为教师提供了现成的教学设计、教学视频、电子教案等教学资源，却忽视了学习者的主体地位，既使是面向学习者的资料，也多停留在陈旧过时的阅读文章和单纯应试的试题。笔者建议将更多的经费和精力投入到对物理学习资源的建设上。既然学习者为学习的主体，那么当他们在学习中发现疑难、需要查漏补缺时，如何才能通过教材配套网站获取最全面的信息指引呢？当学习者对于物理实验产生思维火花、萌发创新思路时，如何通过配套网站获取最权威的指导或者应用现成资源进行基于模拟实验的思考呢？网站建设如何基于真实问题解决的情境让学习者体验学习的重要性呢？学习者如何通过配套网站的平台与教材编写者直接对话来表达他们对教材使用学习的意见呢？笔者认为分别服务于教师和学习者两类群体有针对性地提供资源是未来配套网站的发展方向。

2.在配套网站建设中拓展课程内容

基于课程标准的国内教材建设往往限于篇幅而过分精简，只能凸显经典内容、核心概念而不能过于铺展，只能呈现静态的文字内容而忽视科学类学习对象的立体感和形象性，片面压缩学习内容往往陷入讲解不清晰、呈现问题和规律不够深入、学习者阅读理解困难的境地，阻碍了学习者认知能力的全面性和连贯性的发展。但配套网站可以不拘泥于文字的束缚，以分类将海量学科知识体系化，以超链接和搜索引擎纵横串联便于学习者检索查阅，以科技进展、社会新闻、创新问题等发散学习者的思维，以虚拟现实、学科游戏等激发学习者的兴趣。通过教材配套网站，教材编写者可以大大拓展课程内容，将那些纸质材料无法呈现的知识和问题一一供给学习者自主筛选、寻找感兴趣的主题深入探讨，也更有利于教学者全面科学理解课程标准和教材编写意图。

3.教材配套网站可以开发针对智能手机的APP，拓宽学习途径

随着智能手机的普及化，教材配套网站还可以加大技术建设，开发出相应的配套APP程序，不仅呈现配套网络版的内容，还有解决具体物理问题的小程序，利用智能手机的自带设备或外接设备，学习探究身边常见的系列物理问题，这也是移动学习的需要。教材配套网站建设过程中，我们必须重视中美学习者网上学习方式、思维习惯、学习材料、导学方式等方面存在的差异[8]，既要结合国内现状，又要在充分借鉴美国国家科学教育改革的进展以及成熟的科学教材配套网站建设经验基础上，努力、大胆地改革。教材配套网站建设单凭学科课程专家或教育技术专家是难以改变现状的，需两者结合起来共同建设教材配套网站。

作者:孙红淼 陈 凯 单位:南京晓庄学院电子工程学院 南京晓庄学院环境科学学院

参考文献

[1]陈刚.一本美国高中物理流行教材———《物理：原理与问题》[J].物理教学，2008（9）.

[2]陈凯，陈维维.美国化学教材中信息技术的应用特点分析及启示———以《化学与社会》为例[J].中国电化教育，2012（7）.

[3]邢红军，陈清梅.论原始物理问题的教育价值及其启示[J].课程•教材•教法，2005（1）.

[4]冯杰.中学物理课程与教学论[M].北京：北京大学出版社，2011（9）.

[5]邢红军，陈清梅.从习题到原始问题：科学教育方式的重要变革[J].课程•教材•教法，2006（1）.

[6]比特，莱格西.课堂中的技术应用[M].余泰,译.北京：中国人民大学出版社，2011（11）.

[7]PaulW.Zitzewitz.物理：原理与问题[M].钱振华,译.浙江：浙江教育出版社，2005.

[8]黄荣怀，张振虹，陈庚，徐琤.网上学习：学习真的发生了吗？———跨文化背景下中英网上学习的比较研究[J].开放教育研究，2007（12）.