美国中学生为何愿意“找虐”学物理

资料来源:中国展望

本报记者许

大多数诺贝尔物理学奖获得者都是美国人，许多美国高中生将物理作为选修课。另一方面，美国学生通常觉得物理更难。网站上不乏相关讨论，比如美国版的“智虎”Quora。

表面:物理成绩差的美国学生

在美国，小学数学相对简单，而中学数学教学通常允许学生记忆公式，这使得学生很容易对数学失去兴趣。然而，如果代数没有通过考试，缺乏逻辑思维训练，就很难学好物理。

洪炜小姐毕业于中国一所著名大学的物理系。她的女儿在美国中学生物理竞赛中赢得了许多奖项。近年来，洪炜经常辅导弗吉尼亚州托马斯·杰弗逊技术高中的学生学习物理课程。这所高中是美国最著名、质量最好的公立高中之一，专门从事科学和工程教育。能够进入这所高中的孩子被认为已经进入了美国一流的大学。然而，洪炜说，当她开始指导这所高中的学生时，她很惊讶其中一些学生的物理“水平如此之低”。在教了许多孩子之后，她不明白发生了什么。

学习物理要求学生具备代数和微积分的基础知识。根据洪炜的说法，类似于中国，美国的小学生从五六年级开始学习代数。然而，中国的中小学数学教师大多毕业于师范学校或普通大学的数学系，并接受过良好的数学专业培训，而美国的中小学数学教师具有各种教育背景，也就是说，他们学的数学较少。此外，与中国不同，美国小学教师经常教授从历史和英语到科学和数学的所有课程。然而，由于工作不专业，很难说得透彻。数学教学往往僵化，过分强调形象思维，忽视抽象思维能力的培养。

美国中小学不仅数学教师薄弱，而且在教学计划、方法和教材方面也存在问题。洪炜说，她在中国的中小学学习代数时，要学很长时间，而美国学生一般只学两三年，学习的内容也比较浅。

不仅如此，中国的中小学生在学习代数时必须阅读应用题，将应用题中的变量化为未知数，然后进行级数计算。这实际上是逻辑转换能力和抽象思维能力的培养。然而，在美国的中小学数学教学中基本上没有应用问题。不仅学生没有接受过这种培训，许多教师自己也缺乏这种培训。因此，美国的中小学生阅读应用问题的能力相当弱。进入高中后，他们在理解物理时通常会遇到很大的困难，物理本质上是一个数学应用问题。此外，美国的小学数学相对简单，而中学数学教学往往允许学生记忆数学公式，然后应用它们来解决问题，这使得学生很容易对数学失去兴趣。然而，如果代数不及格，缺乏基本的逻辑思维训练，学好物理是很困难的。

美国物理教育的短板不仅仅是数学教育。洪炜说，与中国相比，美国中学物理的另一个问题是教学计划和课程有点像“*”，时间短，速度快。

在中国，中学生开始学习物理的时间更早，时间也更长。在坚实的基础上，慢慢地、一点一点地学习通常需要三四年的时间。然而，在美国高中，大多数学生只学习一年的物理，即使要花很长时间学习两年的物理，通常第一年是基于代数的物理，第二年是基于微积分的物理。虽然时间短，内容多，进度快，但许多美国学生的数学基础薄弱。结果，物理概念不清楚，他们学得越多，就越困惑。结果，当然，他们怨声载道。

门口:重视实验激发兴趣

物理老师有时会封闭下一个台球馆，让学生分组观察台球运动并做实验。实验结束后，他们可以打一会儿台球。

那么，美国中学的物理教育是一团糟吗？事实并非如此。洪炜注意到美国中学有更好的物理实验设备和学生的实践能力。肖雪毕业于北京一所重点中学，后来在美国学习，他对此也有深刻的理解。肖雪完成了两年的物理学习，并在最难的物理考试中取得了好成绩。她认为，尽管许多美国学生因为数学不好而学不好物理，但美国中学的物理教育仍然是非常可取的。

肖雪说，在她所在的公立高中，物理强化和AP物理c是由同一位老师教授的，具有很强的一致性和深厚而广泛的知识挖掘。

这所高中非常重视学生自己做物理实验，把物理课分为两部分:知识课和实验课。学年结束时，每个学生的实验报告被堆积成两本厚厚的书。每个学期，物理老师也会时不时地组织学生“外出”，例如，下一个台球馆将被挤满，学生们将被要求分组观察台球运动做实验，然后在实验结束后打台球。在过去的两年里，肖雪觉得自己收获很大，尤其是能够有意识地用数学公式解决生活中的实际问题，不仅加深了他对数学和物理知识的理解，提高了他的实践能力，而且激发了他的学习兴趣。

亮点:大学和中学“直接访问”

为了鼓励中学生学习物理，物理学家将自费购买实验设备，并把它送给当地的中学，帮助中学教师了解物理学的新趋势。

尽管西弗吉尼亚大学的物理学教授李欧梵在该大学任教，但他与当地的高中物理教师和高中生有许多接触。他说，与中国相比，美国中学物理教育有一个特点，即中学教师有机会参与大学物理研究项目，并与大学教师经常互动。

李欧梵说，美国的高中物理教师经常在暑假申请大学研究项目。暑假期间，当他们在大学实验室工作时，也能拿到薪水。当这些老师回到他们的中学时，他们将向学生介绍物理方面的新发展和实验，以便使课程更有趣。美国联邦机构也非常支持。美国国家自然科学基金会每年为高中物理教师参与大学研究项目提供资助。

李欧梵说，在美国，为了鼓励中学生学习物理，由物理学家自己组成的专业协会(如美国真空协会)将自费购买物理教学和实验设备，并把它们送给当地的中学，并邀请中学教师免费参加年会，帮助他们了解物理研究的最新进展，并向学生反馈。在提供这些资源时，这些机构往往优先考虑普通中学，因为高质量的中学在这方面有更多的机会和资源。此外，在大学阶段，由于许多学生在专业选择上摇摆不定，最终只有在大学高年级才决定自己的专业，美国高校物理系非常重视争取“摇摆不定”的学生，并经常派出最好的老师来教低年级学生的基础课，以尽可能激发他们学习物理的兴趣。

关键:只有感兴趣的学生才会“寻衅滋事”

感兴趣的学生将积极利用各种资源自学。假以时日，他们不仅会学好物理，还会培养很强的自学和研究能力。

橡树岭国家实验室的洪炜、李欧梵和盖正教授指出，兴趣是学生最好的老师。

洪炜说，亚洲儿童能够学好数学和物理，通常是因为亚洲家庭重视教育，学生从小就接受系统的训练。然而，这些孩子不一定有特殊的兴趣，也不一定相信他们有特殊的才能。他们经常不选择物理作为他们的专业。

然而，愿意学习物理的美国学生必须首先依靠自己的兴趣，积极利用网络和图书馆资源进行自主学习。随着时间的推移，他们不仅学好了物理，还培养了很强的自学和研究能力。他们中的许多人更忠于自己的兴趣，因为他们的家庭环境很好，他们在选择专业时并不特别关注“钱景”。结果，他们在物理研究领域走得越来越远。

因此，尽管美国中学的亚洲学生更喜欢学业成绩，但真正选择继续学习物理的人数并不比其他民族多。

因此，美国中学物理教育的讨论不仅不能脱离数学教育，也不能脱离美国基础教育的整体环境和理念。

分析人士指出，美国中小学教育存在诸多问题，但在重视培养学生兴趣、批判性思维、自主学习能力、综合平衡能力等方面也有许多值得借鉴的地方。众所周知，美国大学在本科教育方面有明显的优势。当学生进入大学时，他们大多很忙很累，尽管没人关心。为什么美国大学的新生没有被大规模“聚集”？鼓励学生兴趣和自主学习能力的中小学教育模式显然有其优点。

回到物理教育，统计数据显示，美国长期以来一直保持着超过世界其他国家的科研优势，这是因为它不断受到世界各国的“挤压”，但不应低估当地人才的巨大贡献。

然而，对于缺乏“捏尖”条件的后发国家来说，不断提高培养本土人才的能力更为重要。在这方面，我们既不能轻视自己，也不能骄傲自大。我们应该根据具体问题的具体情况，在比较分析中认识到自己和他人的长处和短处。