諾貝爾物理學(xué)獎得主大部分是美國人,美國高中生選修物理的人數(shù)也不少。但另一方面,美國學(xué)生普遍覺得物理比較難。美國版“知乎”Quora等網(wǎng)站上,不乏相關(guān)的討論。

　　表面:美國學(xué)生物理差

洪薇老師畢業(yè)于國內(nèi)著名高校物理系,女兒在美國中學(xué)生物理競賽中多次獲獎。近幾年,洪薇經(jīng)常為弗吉尼亞州托馬斯·杰斐遜科技高中的學(xué)生輔導(dǎo)物理課程。這所中學(xué)是美國名氣最大、質(zhì)量最好的公立中學(xué)之一,以理工科教育見長。能進(jìn)這所中學(xué)的孩子,被認(rèn)為一只腳已經(jīng)踏進(jìn)美國一流大學(xué)。但洪薇說,她剛開始輔導(dǎo)這所高中的學(xué)生時(shí),很驚訝其中一些學(xué)生物理“程度怎么差成那樣”,教了不少孩子后,才明白怎么回事。

　　學(xué)物理,需要學(xué)生具備代數(shù)和微積分基礎(chǔ)。據(jù)洪薇介紹,和中國相似,美國小學(xué)生從五六年級開始學(xué)習(xí)代數(shù)；但中國的中小學(xué)數(shù)學(xué)老師,大都畢業(yè)于師范或普通高校的數(shù)學(xué)系,受過良好的數(shù)學(xué)專業(yè)訓(xùn)練,而美國的中小學(xué)數(shù)學(xué)老師,什么教育背景的都有,就是學(xué)數(shù)學(xué)的少。而且,與中國不同,美國小學(xué)老師往往從歷史、英語,到科學(xué)、數(shù)學(xué),什么課都教。但因?yàn)椴粚I(yè),就很難講透徹,往往把數(shù)學(xué)教得很死板,過于偏重形象思維,忽略對抽象思維能力的培養(yǎng)。

　　美國中小學(xué)不僅數(shù)學(xué)師資較弱,教學(xué)計(jì)劃、方法和教材也有問題。洪薇說,她在中國讀中小學(xué)時(shí),代數(shù)要學(xué)很長時(shí)間,而美國學(xué)生一般只學(xué)兩到三年,學(xué)習(xí)內(nèi)容也比較淺。

　　不僅如此,中國中小學(xué)生學(xué)代數(shù)時(shí)要讀應(yīng)用題,把應(yīng)用題里的變量變成未知數(shù)再列式運(yùn)算,這實(shí)際上是邏輯轉(zhuǎn)換能力和抽象思維能力的訓(xùn)練,而美國中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)基本沒有應(yīng)用題,不僅學(xué)生沒有受過這種訓(xùn)練,很多老師自己也欠缺。這樣一來,美國中小學(xué)生讀應(yīng)用題能力相當(dāng)弱,升入中學(xué)后,在理解本質(zhì)上是數(shù)學(xué)應(yīng)用題的物理時(shí),就普遍遇到很大困難。此外,美國小學(xué)數(shù)學(xué)較簡單,而中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)常讓學(xué)生死記硬背數(shù)學(xué)公式,再套用公式解題,學(xué)生因此很容易對數(shù)學(xué)失去興趣。但代數(shù)如果不過關(guān),缺乏基本的邏輯思維訓(xùn)練,就很難學(xué)好物理。

　　美國物理教育的短板,還不僅僅在數(shù)學(xué)教育上。洪薇說,和中國相比,美國中學(xué)物理的另一個(gè)問題是教學(xué)計(jì)劃和課程設(shè)置有點(diǎn)像“大躍進(jìn)”,時(shí)間短,“拔”得快。

　　在中國,中學(xué)生開始學(xué)物理的時(shí)間較早,學(xué)習(xí)時(shí)間較長,通常要花三四年時(shí)間,一點(diǎn)一點(diǎn)慢慢學(xué),基礎(chǔ)打得比較扎實(shí)。而在美國中學(xué),大部分學(xué)生只學(xué)一年物理,能學(xué)兩年就算時(shí)間很長了,并且通常第一年是以代數(shù)為基礎(chǔ)的物理,第二年是以微積分為基礎(chǔ)的物理,時(shí)間雖短,內(nèi)容很多,進(jìn)度又快,許多美國學(xué)生本來數(shù)學(xué)基礎(chǔ)就弱,這樣一來物理概念也理不清楚,越學(xué)越混亂,結(jié)果當(dāng)然叫苦連天。

　　門道:重視實(shí)驗(yàn)激發(fā)興趣

那么,美國中學(xué)物理教育難道就一團(tuán)糟嗎?事實(shí)卻也并非如此。洪薇注意到,美國中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備比較好,學(xué)生動手能力也比較強(qiáng)。從北京一所重點(diǎn)中學(xué)初中畢業(yè)后來美讀書的小雪對此也深有體會。小雪已完成兩年物理學(xué)習(xí)并在難度最大的AP物理C考試中取得了好成績。她認(rèn)為,雖然很多美國學(xué)生因數(shù)學(xué)差而學(xué)不好物理,但美國中學(xué)物理教育還是很有可取之處。

　　小雪說,她所在的公立高中,物理強(qiáng)化和AP物理C由同一位老師教,連貫性很強(qiáng),對知識點(diǎn)的挖掘既深又廣。

　　這所高中非常強(qiáng)調(diào)學(xué)生自己動手做物理實(shí)驗(yàn),把AP物理課時(shí)均分為知識課和實(shí)驗(yàn)課兩個(gè)部分。一個(gè)學(xué)年下來,每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告都摞成厚厚兩大本。每個(gè)學(xué)期,物理課老師還會不時(shí)組織學(xué)生“出游”,如包下一個(gè)臺球廳,讓學(xué)生們分組觀測臺球運(yùn)動做實(shí)驗(yàn),做完實(shí)驗(yàn)再打會兒臺球。兩年下來,小雪感到自己收獲很大,特別是能夠有意識地運(yùn)用數(shù)學(xué)公式解決生活中實(shí)際問題,不僅加深對所學(xué)數(shù)學(xué)和物理知識的理解,提高了動手能力,學(xué)習(xí)興趣也得到激發(fā)。

　　亮點(diǎn):大學(xué)中學(xué)“直通”

西弗吉尼亞大學(xué)物理系教授李煉雖在大學(xué)教書,但與當(dāng)?shù)馗咧形锢砝蠋熀椭袑W(xué)生有很多接觸。他說,和中國相比,美國中學(xué)物理教育有一個(gè)特殊之處,就是中學(xué)教師會有機(jī)會參與高校的物理研究項(xiàng)目,與高校教師互動頻繁。

　　李煉介紹說,美國高中物理老師經(jīng)常利用暑假申請高校研究項(xiàng)目,暑期在大學(xué)實(shí)驗(yàn)室工作時(shí)還拿工資。這些老師回到所在中學(xué)后,會向?qū)W生介紹物理學(xué)界新動態(tài)、新實(shí)驗(yàn),把課教得更有趣。美國聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)對此也十分支持。美國國家自然科學(xué)基金每年都會為中學(xué)物理教師參與高校研究項(xiàng)目提供資助。

　　李煉說,在美國,為鼓勵中學(xué)生學(xué)習(xí)物理,物理學(xué)家們自行組建的專業(yè)性學(xué)會(比如美國真空協(xié)會)會自費(fèi)購買物理教學(xué)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備贈送給當(dāng)?shù)刂袑W(xué),并在舉行年會時(shí)邀請中學(xué)老師免費(fèi)參會,幫助他們了解物理學(xué)研究最新動向并反饋給自己的學(xué)生。在提供這些資源時(shí),這些學(xué)會往往優(yōu)先選擇普通中學(xué),因?yàn)閮?yōu)質(zhì)中學(xué)這方面的機(jī)會和資源更多。此外,在大學(xué)階段,由于不少學(xué)生在專業(yè)選擇上搖擺不定,到大學(xué)高年級才最終確定專業(yè),所以美國高校物理系很重視爭取“搖擺”學(xué)生,往往會派最好的老師去教低年級學(xué)生的基礎(chǔ)課程,以盡可能激發(fā)他們學(xué)習(xí)物理的興趣。

　　關(guān)鍵:有興趣的學(xué)生才“找虐”

洪薇、李煉和美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室教授蓋崢都指出,興趣,乃是學(xué)生最好的老師。

　　洪薇說,亞裔孩子能把數(shù)學(xué)和物理學(xué)好,往往得益于亞裔家庭對教育的重視,學(xué)生從小受到系統(tǒng)訓(xùn)練；但這些孩子不一定有特殊興趣,也不一定相信自己有特殊稟賦,往往不會將物理作為專業(yè)選擇。

　　而愿意學(xué)物理“找虐”的美國學(xué)生,在學(xué)校教育存在這么多問題情況下,要取得進(jìn)步,首先要靠自己有興趣,主動利用網(wǎng)絡(luò)、圖書館資源自行鉆研,久而久之,不僅學(xué)好物理,還培養(yǎng)出很強(qiáng)的自學(xué)和研究能力。他們中很多人又因家境優(yōu)渥,選擇專業(yè)時(shí)并不特別看重“錢景”,而更忠于志趣,于是在物理研究領(lǐng)域越走越遠(yuǎn)。

　　因此,雖然在美國中學(xué)亞裔成績偏好,但真正選擇在物理領(lǐng)域繼續(xù)深造的人數(shù)卻并不比其他族裔多。

　　所以,探討美國中學(xué)物理教育,不僅脫離不了數(shù)學(xué)教育,也不能脫離美國基礎(chǔ)教育的整體環(huán)境和理念去談。

　　分析人士指出,美國中小學(xué)教育存在很多問題,但在重視培養(yǎng)學(xué)生興趣、批判性思維、自主學(xué)習(xí)能力、綜合平衡能力等方面,也有很多值得借鑒之處。眾所周知,美國大學(xué)本科教育優(yōu)勢明顯,學(xué)生進(jìn)了大學(xué)校門,雖然沒人管,卻大都很忙很累。為什么美國大學(xué)新生沒有大面積被“放羊”呢?鼓勵學(xué)生興趣和自主學(xué)習(xí)能力的中小學(xué)教育模式顯然是有功勞的。

　　說回物理教育,從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看,美國之所以長期保持領(lǐng)先世界的科研優(yōu)勢,固然得力于不斷從世界各國“掐尖”,但本土人才的巨大貢獻(xiàn)也同樣不可低估。

　　而對缺乏“掐尖”條件的后發(fā)國家來說,不斷提高本土人才培養(yǎng)能力更加重要。這方面,既不必妄自菲薄,也不應(yīng)妄自尊大,而應(yīng)立足于具體問題的具體情況,在比較分析中認(rèn)清自己和他人的長處與短處。（記者徐劍梅）

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