第三章国外基础物理教育与改革概述课件.docx
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第三章国外基础物理教育与改革概述课件
第3章国外基础物理教育与改革概述
【本章学习提示】
20世纪中叶以来，各国纷纷把基础教育改革作为增强国力、促进社会持续发展的动力。
特别是20世纪80年代以来，许多国家重新界定基础教育的目的、变革课程设置、推动新的教学方式和评价方式等。
物理教育改革作为基础教育改革的重要组成部分，其改革与发展不能脱离国际基础教育改革，尤其是科学教育改革的影响。
本章以欧美和亚洲几个典型国家和地区为例，介绍各地物理教育改革的经验与趋势，进而更好地理解我国基础教育物理课程改革。
【本章学习目标】
了解20世纪中叶以来世纪基础教育改革的经验与趋势
比较英美科学课程改革的异同点
比较日本和欧美物理课程改革的情况
比较香港和内地物理课程的设置情况
第1节国外基础物理教育课程改革的经验和趋势
一、20世纪50～70年代课程改革的经验与教训
20世纪后半叶以来的世纪科学课程改革与科学技术的高速发展、社会生活的剧烈变化联系在一起。
多数科学教育研究者认为，第二次世界大战以来，世界科课程的改革出现了三次浪潮。
根据澳大利亚学者华莱士和劳顿的观点，20世纪50年代末至60年代为第一次改革浪潮，被称为“作为学科知识的科学”时期，目的是培养科学家，课程改革的焦点是学科知识的现代化、结构化；70年代至80年代初期为第二次改革浪潮，被称为“作为相关知识的科学”时期，目的是将科学家作为改善个人和社会的工具，课程改革的焦点是理解个学科之间以及科学与社会之间的关系；80年代初期至今为第三次改革浪潮，被称为“作为不完善知识的科学”时期，目的是缩小“计划课程”与“实施课程”之间的差距，其焦点是个人、社会和文化对科学知识的形成产生的影响。
这种分类在本质上反映了科学观和科学教育观的变化，对我国的科学课程改革具有重要的借鉴意义，但年代划分并不绝对，如第三次科学课程改革浪潮虽然在20世纪80年代已初见端倪，但普遍呈现在发达国家的科学课程标准之中是在90年代之后。
（一）第一次科学课程改革浪潮
第一次科学课程改革浪潮被称为“作为学科知识的科学”时期。
由于受苏联人造卫星发射成功的影响，20世纪50年代末60年代初，在美国掀起了改革科学课程的浪潮；同时，英国在纳菲尔德（Nuffield）基金会的资助下，也出现了科学课程改革的浪潮，在世界范围内第一次大规模编制科学课程的计划。
美国科学课程改革的代表是出现了物理科学研究会（PSSC）计划、化学学习计划（CHEMS）、生物科学课程研究（BSCS）等现代理科课程。
几乎同时，在纳菲尔德基金会的资助下，英国也开放了一系列在世界上具有较大影响的科学课程，即纳菲尔德科学课程（NuffiedScienceTeachingProject）,出现了物理、化学和生物改革课程，适用于普通教育的“O”水平课程（11～16岁学生）和适用于大学预科的“A”水平课程（16～18岁学生）。
“A”水平课程的目的是培养科学家，除了注重科学的基本结构之外，其特点是注重科学过程，让学生亲身参加科学实践过程，从中获得“做”科学的体验。
“O”水平课程的目的是“为理解而教”，是“为所有学生的科学”。
但研究表明，课程实施的这一目的并未实现。
物理课程也仅适用于对物理感兴趣的学生。
第一次改革浪潮中的科学课程集中于分科科学课程，适合能力较强的学生。
改革强调，认识学科结构的基础——概念及主要的思想系统，比了解大量事实更重要；强调实验课中的探索研究，使实验成为学生发现活动的手段等。
以美国为例，参与科学课程编制的科学家、科学教育家和课程专家等，其中以科学家为主导。
这次课程改革中，课程内容不再以日常生活中的知识为重点，而强调严密的、高度结构化的专业知识。
同一时期，英国纳菲尔德科学课程是由经验丰富的理科教师参加编制的。
该课程通过教师用书，指导教师如何在课堂上引发学生的兴趣，如何运用多种媒体展示科学教材，并把实验作为教学的一个重要组成部分。
相比于美国的课程，纳菲尔德科学课程注重科学过程，不同于布鲁纳的发现发教学。
发现法使让学生亲自“发现”知识，着眼点仍然是结构性知识；而注重科学过程是让学生学会“做”科学，即掌握科学研究工作的一系列方法和程序。
这构成了英国科学课程的特色和传统。
美国和英国的改革计划和思想，对世界科学课程的发展产生了很大的影响，在世界范围内很多国家先后投入到此次科学课程的改革浪潮中。
它们或者直接引进上述教材，或者全部采纳上述课程计划的内容和思想，仅根据本国的具体情况稍作修改，或者汲取上述课程计划中的某些观念和方法独立编写本国的教材。
科学课程的第一次改革浪潮，促进了科学课程的不同教育流派之间和不同新课程之间的交流借鉴，加速了科学课程的发展。
但是，第一次科学课程改革注重科学知识体系自身的结构，却忽略了学生的认知发展规律，也没有关注学生的认知结构与学科结构之间的联系以及科学与社会实践和学生生活经验之间的联系。
因此，此次课程未能达到原定的改革目标。
针对第一次科学课程改革中出现的问题，世界各国对学校科学课程的设置和学科内容的安排又做了多次调整和进一步的改革，出现了第二次科学课程改革的浪潮。
（二）、第二次科学课程改革浪潮
第二次科学课程改革浪潮，即“作为相关知识的科学”时期，是建立在对第一次改革浪潮失败教训的反思的基础之上的。
20世纪70年代，科学教育者开始呼吁科学课程应把重点放在科学素养上。
在科学教育领域，“科学素养”一词描述了70～80年代广泛的、进步的教育目标。
科学教育的目的不再是培养科学家，而是培养有科学素养的公民。
科学素养涵盖了科学知识，科学过程，科学、技术与社会的三者关系等多个方面。
科学教育目的的转变和扩展，并不是对科学知识的否定，而是反映了科学、技术、社会和学生发展的需求，是反思第一次科学课程改革浪潮的必然结果，这也成为综合科学课程发展的基础。
与此相适应的是涉及科学相关性的课程改革运动，其中包括科学、技术与社会，环境运动和“为所有人的科学”。
设计课程改革材料的宗旨是，既要让所有学生都能接受，又要为他们将来深入学习科学打下坚实基础。
值得强调的是，这些课程多数为综合科学课程，例如美国的个别化科学教学系统（IndividualizedScienceInstructionalSystem）、英国的纳菲尔德科学教学计划（NuffieldScienceTeachingProject）、澳大利亚的科学教育计划（AustralianScienceEducationProject）等，在这些综合科学课程的带动下，形成了综合科学课程迅速发展的浪潮。
因此，综合科学课程的发展是第二次世界科学课程改革浪潮的集中表现。
尽管科学教育工作者对将提高公民科学素养作为科学教育的目标已经达成共识，但此次课程改革在课程实施方面仍未达到预定目标。
多数发生在教学中的实际教学过程几乎没有改变。
课程材料的设计仍然以传递科学知识和技能为主，课程改革的重点放在了编制课程材料上而不是在课程的的实施上。
对课程是否成功的评价也比较单一，仅以使用某一课程的学生数量和师生对课程材料的接受程度作为依据。
从课程类型来看，以“相关性”为特征的综合科学课程呈现了多样化的特征，但缺乏内在的统一性，未能实现科学本质与科学教育本质的最佳结合。
二、20世纪80年代以后课程改革的趋势与启发
（一）20世纪80年代以后课程改革概述
从20世纪80年代初期开始呈现了科学课程改革的第三次浪潮，建立在统一性基础上的科学课程在国家层面开始发展，使科学课程的多样化在体现科学本质与教育本质的基础上统一起来。
美国、英国的国家课程中的科学课程标准和20世纪90年代以来许多国家和地区的科学课程标准都是这种形态的具体体现。
现代科学课程的产生和发展代表着第三次科学课程改革浪潮的发展趋势。
第三次课程改革浪潮是建立在建构主义理论上的，即华莱士和劳顿称之为“作为不完善知识的科学”时期。
推动改革的主要是关于科学哲学的理论研究和认知科学的实证性研究成果。
针对上一轮课程改革存在的问题，此次课程改革要解决的问题不再是目的转换，而是要实现计划课程与实施课程之间的良好沟通。
改革的首要动力来自认识论的转变。
传统的教科书中，科学实践被描述成线性、理性、客观的过程，并通过客观的实验方法来发现规律，保证理论的可靠性。
然而，科学哲学家如拉卡托斯、波普尔、费耶阿本德等认为，知识不是被发现的，而是在具有相似思维方式的人群中建构起来的，因此知识是不完善的，而且不可能被完善。
在20世纪90年代，发达国家的许多课程标准中已体现了对这种科学知识本质的认识，例如万德西在课程中运用科学史简介的做法和赫德森（D.Hodson）的课程设计模式。
认知科学的发展是此次课程改革的另一个动力。
对前概念的大量实证性研究表明，正规的科学教学与学生长期累积的直觉知识有可能长期和平共处，而不能有效地转变学生原有的认识，如韦斯特、派因斯等科学教育者和认知科学家开始研究学生的错误概念和概念转变过程。
20世纪80年代集中于对学生带入课堂的前概念研究，即对学生已有对科学的认识，提出了许多关于学生参与和概念转变的理论以及相关的教学策略。
这些理论的共同基础即建构主义的基本观点，认为学习者是个人知识的建构者，因而知识不能完整地由教科书或教师的头脑传递到学生的头脑中去。
理论的核心是个人与他人进行有意义的交流和协商。
建立在上述观点的基础上，课程发展的重点是在学生的已有常识和规范科学知识之间构建联系。
新西兰、英国和澳大利亚等国都开发了促进建构主义学习过程的课程教材，例如英国的“科学中的儿童计划”（Children’slearninginScienceProject）、加拿大的“大西洋科学课程计划”（AtlanticScienceCurriculumProject）,以及澳大利亚的“强化有效学习计划”（ProjecttoEnhanceEffectiveLearning）等课程，均属于该课程模式。
除开发新的课程模式和课程材料，此次科学课程改革还体现在国家制定的科学教育和科学课程的相关文献中，其中最具代表性的是英国的《国家课程中的科学》和美国的《科学教育标准》，这些文件在课程计划层面上体现了科学的统一性和科学的本质。
现代综合科学课程的特征开始在课程计划、材料和由此倡导的科学教学模式中多方面第呈现出来。
值得说明的是，第三次课程改革浪潮与前两次不同，它不是从反思目标出发，而是将重点转移到减少计划课程与实施课程之间的差异；从其理论基础来看，这种转移与新世纪学习革命的浪潮是一致的。
如果说前两次科学课程改革是形式意义上的改革，那么，第三次科学课程改革则标准着实质意义上的课程改革的开始。
（二）20世纪80年代以后课程改革的趋势
1、重视调整培养目标
伴随中等教育的普及，世界上许多国家科学教育的目的不再是培养科学家，而是培养有科学素养的公民。
培养有科学素养的公民是指培养全体公民的科学素养，而不仅是培养少数的科学技术精英，科学教育课程的建构要面向全体学生，满足所有学生的需要，即科学教育从精英教与向大众教育转化。
这种转化要求科学课程要求科学课程既能满足社会发展和国家需求，又能满足各层次学生的需要。
科学教育不仅关注学生对科学知识是学习，而且越来越倾向于培养学生的科学探究能力、科学观与科学品质。
2、强调学习方式的变革
第三次课程改革浪潮以建构主义理论为基础，必然导致教育目标的调整，教学目标又会促进人才培养模式的创新，从而引起学习方式的变革。
近年来，研究者在变革学生学生方式方面做了很多努力，比较有影响的有合作学习、研究性学习等，其共同特点是让学生成为学习活动的主人，教师成为学生学习的组织者和合作者，而非权威的讲授者。
各国都趋向于提倡自主、合作、探究的学习方式，重视培养学生的科学探究能力以及科学态度和科学精神。
3、重视课程内容的调整
教育培养目标的调整不仅促进了培养模式的改变，也促进了教学内容的改革。
课程内容的调整趋向于：
精选呵呵学生发展需要、在科学领域中最基本的概念和原理；努力是课程内容符合时代要求，介绍最新的科学知识，让学生了解那些他们能接受的现代科学知识，如超导体、纳米材料等；强调课程内容与学生生活和实际经验联系，使科学课程“关爱自然”、“回归生活，回归社会”，从而也体现了培养全体公民科学素养的要求。
4、科学教育的综合化趋势
从第一次科学改革浪潮强调分科课程，到第二次改革浪潮强调建立在知识相关性基础上的传统综合科学课程，再到第三次改革浪潮建立在科学教育领域对科学的本质和教育的本质的最新认识基础上的现代综合科学课程，科学教育呈现综合化的趋势。
传统综合课程往往认为是把传统学科的内容综合起来，综合的程度越高越好。
现代综合科学课程超越了这种形式主义的思维方式，注重科学本质的统一性和不同的科学领域与范围的关系，在综合科学课程的设计和实施中，具有更大的灵活性，使综合概念具有新的含义。
在课程标准层面上，综合体现在科学的统一概念和过程、科学探究、科学与技术、科学的文化维度之中，不同的科学学习领域是学生进行科学探究的范围。
在课程实施的过程中，综合是与探究统一在一起的。
探究式开放的，可以涉及多个学科领域，教师和学生有更大的灵活性。
第2节欧美中学物理课程发展与改革
一、美国中学物理课程发展与改革
美国的中学教育制度、课程设置、中学物理课程与教学改革的状况，都体现了美国在基础教育理念、课程结构、教学方式评价方法上的鲜明特色。
自20世纪后半叶以来，美国的物理教育作为科学教育的重要组成部分，经历了几次大的改革浪潮，每次改革浪潮都对世界科学教育的发展产生了重要影响。
（一）、美国物理课程概况
根据美国宪法规定，美国的教育由州负责，各州又将全局性限之外的具有管理交由各个学区负责。
因此各地的课程计划及教学情况颇不一致，但也有若干共同的特点。
美国的中小学教育是以全体儿童为对象的一种普及教育，义务教育年限一般为12年。
学制的分段有不同模式，一般学校为6-3-3学制，即小学6年，初中3年，高中3年；也有的地区采用8-4学制或6-2-4、5-3-4学制等。
从物理课程开设的情况来看，各州之间存在差异。
通常情况是从幼儿园到八年级（即中学前期）开设综合科学课程，并不单独开设物理课，科学与英文、数学、体育几科同为必修课；九年级学习物质科学，包括物理和化学等内容；十年级至十二年级开设物理、化学、生物单课选修课。
对学生选课的要求各州也不同，一般实行学分制，例如学生修满120小时并通过考试可得1学分，由各州规定毕业所需的最低学分数。
三年制学校多为12学分，四年制学校多为12～18学分。
以实行四年制的加利福尼亚州为例，课程标准规定应修完的课程包括英文（3年）、历史、社会（3年）、数学（2年）、体育（2年）、外语或形象与表演艺术（1年）。
理科的最低要求是必须“物质科学”（PhysicMaterialScience）和“生命科学”（LiftScience）两门各一年。
如果学生选最低学分的理科课程，则应选“物质科学”。
在最低要求之上，学生课根据自己的情况和需要选择不同的物理课程。
可供选修的物理课程一般有以下几种类型。
（1）常规型的一年课程，也称之为“定量的物理”。
学生一般在毕业的年纪（即十二年级）选修。
课程内容以各州的课程标准为主，总的来说是较为传统的物理内容，所用的数学限于代数和几何。
这门课程主要有以下几个专题：
运动规律、物质系统的变化、能量和动量守恒、力、热力学、波的行为和特征、量子物理等。
（2）高级（AdvancedPlacement,AP）物理。
美国教育强调适应各种学生能力发展水平。
AP课程是为最优先、最有学习动力的中学生开设的一种大学水平的课程。
修完AP课程，又能通过统一的AP考试，就可以得到大学承认的学分。
（3）荣誉生物理课程。
有的学校为优秀学生开设一种荣誉生课程，内容与常规型课程基本相同，有些部分有所加深。
（4）概念物理，又称“非理科物理”。
这一类物理课程把重点放在物理基本概念和研究方法上，而不注重定量计算和技术性的细节。
设计思路与大学的“文科物理”类似。
适合向非理工方向发展的学生和数学成绩较差的学生选学。
美国的中小学物理教育是以学生为中心，教师注重学生的兴趣、个性及创造力的培养，教学方式也比较随意。
在师生关系上，教师鼓励学生将教师看做与他们平等的人，允许学生怀疑、提问、标新立异。
教师倾向于在教学中使用归纳推理的方法，引导学生从观察具体的经验事实开始，逐步逼近概念和理论。
美国的物理教材是多样化的。
教材一般都很厚，内容多而全，与学生生活、其他学科、技术、社会联系密切，应用性和综合性较强，可读性强，类似于科普读物。
美国科学教育专家赫德教授说，美国的“科学课本可以比得上插图精美的词典。
有些高中教材超过一千项，大多是事实”。
美国物理教材图文并茂，既包括传统的物理知识的发现过程，也生动活泼地介绍一些科技新发现，与现实生活情境密切联系，向学生提出有趣的问题，对学生提供很有帮助的动手操作指导语等，因而十分吸引学生。
但由于美国在义务教育阶段，各州都没有单独的分课物理课程标准，只有统一的科学课程标准，且各地的课程计划及教学颇不一致，教师在对教材内容的选择上具有较大的自主性。
美国以完整的评价体系作为物理教育的首要反馈机制。
著名教育评价学家斯塔费尔比姆认为，“评价最重要的意图不是为了证明，而是为了改进”，评价要为一切与评价有关的人服务，提供有用的信息，“最大限度地为实际教育工作者和其他关心教育的人所理解”。
评价采用多种形式，包括纸笔测验、访谈、档案袋，还有目录清单等。
（二）美国中学物理课程发展与改革
自第二次世界大战以来，美国先后进行了三次重大的教育改革实践。
20世纪50年代，由于受到苏联在“外层空间”高科技的挑战，在美国引发了“学科结构”改革运动。
中学的课程作为这次改革的核心，无论内容还是结构，都发生了巨大变化。
1960年前后，一些著名大学的教授和学者投入到这场课程改革中，组成了“物理科学研究会”（PSSC），得到国家科学基金的资助，编写了著名的PSSC物理教材。
PSSC物理教材有宇宙、光学与波、力学、电与原子结构等四部分构成。
该课程的目的在于说明基本原理和定律及其适用范围与根据；培养批判性阅读的能力以及进行推理和善于区分本质与非本质的能力，从而提高所学到的技能，给想读大学理工科的学生打下一个坚实而牢固的基础。
20世纪50年代末开始的这场课程改革，由于重视学术性而提高了中学的教学水平，促进了学生学习成绩的提高。
但这套教材只适用少数尖子生，课程内容过难，忽视与生活和社会的联系，远远脱离了大多数学生的实际需要。
在此情况下，在美国国家科学基金会的支持下，哈佛大学物理系杰拉尔德
霍尔顿（G.Holton）教授和他的两位同事卢瑟福教授（F.J.Rutherford）和沃森教授（F.O.Watson）领导的一个小组于20世纪60年代着手编著一套新的中学物理教材——《哈佛物理课程》（HarvardProjectPhysics,HPP）。
这套教材最大的特点是把重点放在科学发展史上，结合中学教材实际，增加了新的材料，叙述上更是深入浅出，注意启发诱导，取材丰富，知识面广，并在教法上做了革新。
该教材于1970年正式出版，其新颖的风格在美国和国际上都产生了相当大的影响。
HPP教程尽管有许多成功之处，但在推广使用上同PSSC物理教材一样，都未能取得满意的成绩。
据统计，这两种革新课程在美国中学的使用率都很低，占主导地位的还是像《现代物理》（ModernPhysics）这种百科全书式的传统物理课程。
这两种风格迥异的教程作为美国物理课程改革的代表作，其目的都是为了提高中学物理教学的质量，它们具有观点高、思路开阔的共同特点，作为对堆砌知识的传统中学物理教程的反叛，它们属于高水准、高起点的革新教程。
因此，这两种教程除了对今后主修物理的学生有较显著影响外，大部分学生对这种高水准的教程望而却步。
且PSSC教程和HPP教程都试读改革传统的教学方式，用诸如实验活动册、学生读物、影片等多种教学媒体来辅助教科书实施教学。
它们的容量远较一般的传统教程大，在教学中对教和学双方的相应要求也很高。
许多教师和学生不适应这种改变，感到难教、难学，因而不愿采用高要求的革新教程。
在基础教育委员会的倡导和推动下，美国于1976年开始了“回到基础学科”的教育改革。
这次改革在全国各地开展的具体形式和要求不完全一样，其目的和内容主要包括如下几点：
小学阶段强调阅读、写作和算术方面的技能训练；中学阶段应把精力集中于英语、自然科学、数学和历史科目上；教师要在学校的一切阶段起主导作用；严明纪律；用传统的等级评分法记分；升级和中学毕业就业依据学习成绩；取消选修课，增加必修课；要求学生将更多的时间用于学术性课程的学习。
随着美国在全国范围内开展“回到基础学科”的教育改革，一度采用新教材的物理课大都又回到传统的模式。
在较长时间内，常规型课程之外开设了中学物理课就只有高级课程。
尽管美国从第二次世界大战结束以来对基础教育进行过一系列的改革，但教育质量问题并未得到解决，加之自20世纪70年代末开始，美国经济发展速度减慢，而欧洲共同体和日本的经济实力增强，国际间经济、技术的激励竞争越来越使美国暴露出其弱势。
于是在20世纪80年代，美国又掀起了一场全国范围的教育改革运动，即“高质量教育”运动，成为第二次世界大战后教育改革的第三次浪潮。
这次改革侧重于中小学教育，尤以高中阶段教育的改革为中心。
1983年，美国能源部发表了题为《一个危急中的国家——教育急需改革》的报告，同一时期发表的关于教育危机的报告还有很多篇。
美国物理教师协会主办的期刊《今日物理》也以专辑的形式从中学物理教育的角度响应。
当时议论的焦点是中学教育标准，物理师资不足和物理课的选课率过低上。
同时也提出一些对策，如提高教师待遇，提高合格证书要求，改进师资培养和进修，以及创造条件帮助教师提高学生学习物理的兴趣，提高中学毕业和高校招生在理科方面的要求，鼓励女生和少数民族学生选学物理等。
相应所采取的措施见到一些成效，但到20世纪80年代末，问题的严重性再次引起社会关注。
对物理教育，师资问题有所缓和，选课率的过低则仍是关注的焦点。
1982年至1986年间，国际教育成就评估协会（InternationalAssociationfortheEvaluationofEducationalAchievement,IEA）主办了第二届国际理科教育调查，有13个国家和地区参加，从18岁的学生中抽出调查样本，用统一的试题测试物理等课程的成绩。
物理比较的是第二年的物理课，美国只有选修AP物理的学生符合。
测试的结果是美国成绩为46分，列第10位（比第一位的中国香港7年级低24分）。
比成绩名次低更引人注意的是，美国修第二年物理（AP物理）的学生所占比率仅
％，居最后一位。
这反映出AP物理课的选课率虽能保持缓慢增长，但从国际上的横向比较看，还是相当低的。
1985年，美国科学促进协会联合美国科学院、联邦教育部等12个机构启动了一项面向21世纪人才培养、致力于中小学课程改革的跨世纪计划——“2061计划”。
在大量一流科学家的参与下，经过了长期多方面的实验，提出了未来儿童和青少年从小学到高中应该掌握的基础知识框架，包括“面向全体美国人的科学”“科学素养的基准”“科学教育改革的蓝本”“科学素养的导航图”“科学素养的设计”“科学素养的资源”等内容。
表3-1美国中学的物理学
国家或地区
平均分数
标准偏差
选课率（％）
中国香港
（7年级）
70
14
8
中国香港
（6年级）
59
15
14
英格兰
58
15
6
匈牙利
57
17
4
日本
56
17
11
新加坡
55
13
7
挪威
53
16
24
波兰
52
17
9
澳大利亚
49
15
11
美国
4
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