获得诺贝尔物理学奖的得主之中大部分是美国人,美国的高中生里选修物理这门课程的人数也是不少的,然而在另一方面,美国的学生普遍感觉到物理这门学科相较于其他学科是比较难的,在美国版的“知乎”也就是Quora等网站之上,并不缺少与之相关的讨论 。
表面:美国学生物理差
美国小学阶段的数学较为简单,然而中学阶段数学教学常常致使学生通过死记硬背来学习公式,如此一来学生极易对数学丧失兴趣了。但是代数要是没有过关,并且缺乏逻辑思维方面的训练,那么就会很难学好物理了。
洪薇老师是从国内知名高校物理系毕业的,她的女儿在美国中学生物理竞赛里多次荣获奖项。近年以来,洪薇常常为弗吉尼亚州托马斯·杰斐逊科技高中的学生开展物理课程辅导。这所中学是美国名声较大、质量较高的公立中学当中的一所,在理工科教育方面颇为擅长。能够进入这所中学的孩子,被视作已一只脚迈入美国一流大学。然而洪薇讲,刚一开始辅导这所高中学生的时候,对其中某些学生物理“水平怎么差到那种地步”感到非常诧异,教了许多孩子之后,才弄清楚是怎么一回事。
学物理,要求学生拥有代数以及微积分基础。按照洪薇所讲,跟中国相仿,美国小学生自五六年级起开始学习代数;然而中国中小学数学老师,大多数毕业于师范院校或者普通高校的数学系,接受过良好的数学专业训练,可美国中小学数学老师,各种教育背景都有,就是学数学的人数较少。并且,和中国不一样,美国小学老师常常从历史、英语,直至科学、数学,各类课程都教授。但由于并非专业,所以就极难讲得透彻,常常会把数学教得极为刻板,过度侧重于形象思维,而忽视了对抽象思维能力的培育。
美国中小学不但数学师资较薄弱,而且教学计划存在问题,方法存在问题,教材也存在问题。洪薇讲,她于中国读中小学之时,代数需学很长的时间,然而美国学生通常仅学两至三年,并且学习内容相对比较浅。
中国中小学生学习代数的时候,需要去读应用题,把应用题之中的变量转变成未知数,之后再列式进行运算,这实际上属于逻辑转换能力以及抽象思维能力的训练,不仅如此,美国中小学数学教学基本上不存在应用题,但不仅学生没有受过该项训练,就连很多老师自身也有所欠缺,如此一来,美国中小学生读应用题的能力是非常弱的,在他们升入中学之后,在理解本质上乃是数学应用题的物理时,便普遍会遭遇很大的困难。除此之外,美国小学阶段的数学较为简易,然而到了中学阶段,数学教学常常使学生通过死记硬背数学公式,进而运用公式去解答题目,如此一来学生极易对数学丧失兴趣。但是,如果代数无法过关,同时还缺少基本的逻辑思维训练,那么就会很难学好物理。
美国物理教育存在短板,这短板并非仅仅局限于数学教育方面,洪薇表示,将美国中学物理与中国相比较,美国中学物理存在的另一个问题就是在教学计划以及课程设置方面,呈现出类似“大跃进”的情况,该情况引发课时历程短促,且推进速度迅猛,。
在中,国中学生,学习物理的起始时间相对比较早,而且花费的时长比较久,一般来讲,需要耗费三到四年的时间,是循序渐进、逐步深入地去学习的,并因此打下了较为坚实的基础。换而言之,在美,国中学里,大部分学生仅仅学习一年的物理课程,要是能学满两年,已然算是时间偏长的情况了,再者,在第一年所修习的课程,是以代数作为基础的物理内容,而第二年所学的,则是以微积分为基础的物理知识啊,鉴于时间较为有限,但其涵盖的内容却颇为繁多,同时课程的进度却又十分迅速,加之许多美国学生原本数学基础就比较差,如此这般,导致物理概念都无法清晰地理顺,进而越学脑子越迷糊,最终唉声叹气也就成了必然的结果啦。
门道:重视实验激发兴趣

有的时候,物理课的老师会把一个台球厅占用下,让学生们分成小组去对台球运动展开观测以此来做实验,在做完实验之后再去打那么一会儿台球 。
那么,难道美国中学的物理教育就是那种糟糕透顶、毫无可取之处的状况吗?实际情形并非是这样的。洪薇留意到,美国中学的物理实验设备具备较好的条件,学生的动手能力比较凸显、比较突出。从北京一所重点中学初中毕业之后前来美国读书的小雪对于这一点也有着深切的体会。小雪已经完成了两年的物理学习,并且在难度极大的AP物理C考试里取得了不错的成绩。她觉得,尽管存在着好多美国学生因为数学方面表现差而学不好物理的情况,然而美国中学的物理教育依旧是有着值得赞扬、值得肯定的地方的。
以小雪的话来讲,她身处的那所公立高中里,物理强化这一课程以及AP物理C这一课程,是由同一个老师来授课的,这种架构下两者连贯性特别强,并且针对知识点的挖掘,在深度方面相当可观,在广度方向也极为宽泛,。
这所高级中学极为着重学生自身进行物理实验操作,将AP物理课的课时平均划分成知识课程与实验课程这两个部分。历经一个学年,每一位学生的实验报告堆积起来都形成了厚厚的两大本子。每一个学期,物理课的教师还会时不时地组织学生开展“出游”活动,像是包下一个台球厅,让学生们分成小组去观测台球运动从而开展实验,在完成实验之后再打一会儿台球。经过两年时间,小雪深深地觉得,自己收获非常多,尤其是具备了能够有意识地运用数学公式去解决生活里实际冒出的问题的这一能力,这不但加深了对所学到的数学知识以及物理知识间的理解,顺带把动手能力给提高了,而且还激发起了学习兴趣。
亮点:大学中学“直通”
物理学家会自己花钱去购置实验设备,将其赠送给当地的中学,以此来鼓励中学生学习物理,并且还会帮忙让中学老师知晓物理学新的发展动向 。
那位身处西弗吉尼亚大学物理系的教授李炼,尽管是在大学从事教书工作,然而却和当地的高中物理老师以及中学生有着诸多的接触。他讲道,将美国的情况跟中国进行比较的话,美国中学物理教育存在着一个特殊的地方,那便是中学教师会获得参与高校物理研究项目的机会,并且与高校教师的互动十分地频繁,。
李炼讲道,美国高中物理教师常常于暑假之际申请高校的研究项目,暑期在大学实验室工作期间还能获取薪资,这些教师返回所在中学后,会向学生讲述物理学界的新动态、新实验,从而把课程讲授得更具趣味,美国联邦政府机构对此也是极为支持,美国国家自然科学基金每年都会为中学物理 参与高校研究项目给予资助。
李炼讲,于美国,为促使中学生研习物理,物理学家们自行构建的专业性学会,像美国真空协会,会将物理教学以及实验设备花费自身费用购置,赠予当地中学,且在举办年会之际,邀请中学老师免费前来参与会议,助力他们知晓物理学研究最近的动态,并反馈给自身的学生。在给予这些资源之时,这些学会常常优先挑选普通中学,原因在于优质中学在这方面拥有更多的机会以及资源 。另外,处于大学教育阶段时,鉴于许多学生在个人专业选择方面,表现出犹豫不决、难以抉择的态势,直至步入高年级时,才终于明确所修专业,因而美国众多高等院校的物理系,极为看重并留意争取那些态度飘忽、意向不定的学生群体,常常会选派教学水平最为出色的教师,前去教授低年级学子的基础课程,借如此方式,竭尽所能地激发他们对于物理学科学习的浓重兴趣。 .
关键:有兴趣的学生才“找虐”

对物理学习怀揣兴致的学生会积极自动地靠着众多资源独自进行深入探索,随着时间的不断推移,不但能够将物理知识学好,而且还能够造就出极为强大的自我学习以及研究领域的能力。
洪薇指出,兴趣乃是学生最好的老师,李炼也指出制度大全,兴趣乃是学生最好的老师,美国橡树岭国家实验室教授盖峥同样指出,兴趣乃是学生最好的老师。
洪薇讲,亚裔小孩能把数学以及物理学得好,常常是因亚裔家庭对教育予以重视,学生自小受到系统的训练,然而这些孩子不一定有着特殊的兴趣,也不一定坚信自己有特殊的禀赋,常常不会把物理当作专业的选择。
在美国,有这样一些学生,他们愿意学物理,好似自找所谓的“虐”,在学校教育存在诸多问题这样的情况下,若要取得进步的话,首先就要依靠自身拥有兴趣,主动去利用网络资源,主动去利用图书馆资源,自行开展钻研,时间长久之后,不但能够学好物理,还能够培养出很强的自学能力以及研究能力。他们当中有很多人,又因为家境优渥,在选择专业的时候,并不特别看重所谓的“钱景”,而是更加忠于自己的志趣,于是在物理研究这个领域越走越远 。
所以,尽管在美国中学里亚裔成绩有着偏向喜好,然而实际上在物理领域持续深入学习争取更高学历的人员数量,并不比其他族裔的人数多。
因此,探究美国中学阶段的物理教育,既无法做到绕开数学教育,也不能够撇开美国整个基础教育的环境以及理念去展开谈论。
诸多分析人士明确指出,美国中小学教育存在诸多弊端和缺点、不足美国高中物理课本,然而,在着重关注、看重培养学生兴趣、具备批判性思维、拥有自主学习能力、拥有综合平衡能力等方面美国高中物理课本,也是存在不少值得其他国家、地区借鉴的地方、之处。众人皆知,没有一个人和组织不知道,美国大学本科教育具有显著优势特长;学生迈入大学校门之后,即便没有专人、他人予以管理、约束,却大多都处于忙碌、劳累的状态之中。那么,是什么原原因致使美国大学新生没有出现大面积像羊群放羊一般被放任自流的情况呢?显然,对广大学生兴趣以及自主学习能力着重展开提倡、鼓励的中小学教育模式是有着一定功劳、功绩的 。
谈起物理教育,从统计的数据来说,美国长期维持在世界处于领先地位的科研优势,原因虽是依靠不断从世界各个国家“挑选顶尖人才”,然而本土人才所做出的巨大贡献同样是不能被小看的 。
对于没有“掐尖”情形可供利用的后发国家来讲,持续提升本土人才培育能力更为关键。在这一范畴之中,既不能毫无根据的过分看轻自己,也不应该毫无分寸的盲目骄傲,而应当依据特定情节的特殊状况为根底,于对比剖析期间明确自身以及他人的优势之处与不足所在。(记者徐剑梅)。