诺贝尔物理学奖得主大部分是美国人,美国高中生选修物理的人数也不少。但另一方面,美国学生普遍觉得物理比较难。美国版“知乎”Quora等网站上,不乏相关的讨论。

　　表面:美国学生物理差　　美国小学数学较简单，而中学数学教学常让学生死记硬背公式，学生很容易对数学失去兴趣。但代数如果不过关，缺乏逻辑思维训练,就很难学好物理

　　洪薇老师毕业于国内著名高校物理系,女儿在美国中学生物理竞赛中多次获奖。近几年,洪薇经常为弗吉尼亚州托马斯·杰斐逊科技高中的学生辅导物理课程。这所中学是美国名气最大、质量最好的公立中学之一,以理工科教育见长。能进这所中学的孩子,被认为一只脚已经踏进美国一流大学。但洪薇说,她刚开始辅导这所高中的学生时,很惊讶其中一些学生物理“程度怎么差成那样”,教了不少孩子后,才明白怎么回事。

　　学物理,需要学生具备代数和微积分基础。据洪薇介绍,和中国相似,美国小学生从五六年级开始学习代数；但中国的中小学数学老师,大都毕业于师范或普通高校的数学系,受过良好的数学专业训练,而美国的中小学数学老师,什么教育背景的都有,就是学数学的少。而且,与中国不同,美国小学老师往往从历史、英语,到科学、数学,什么课都教。但因为不专业,就很难讲透彻,往往把数学教得很死板,过于偏重形象思维,忽略对抽象思维能力的培养。

　　美国中小学不仅数学师资较弱,教学计划、方法和教材也有问题。洪薇说,她在中国读中小学时,代数要学很长时间,而美国学生一般只学两到三年,学习内容也比较浅。

　　不仅如此,中国中小学生学代数时要读应用题,把应用题里的变量变成未知数再列式运算,这实际上是逻辑转换能力和抽象思维能力的训练,而美国中小学数学教学基本没有应用题,不仅学生没有受过这种训练,很多老师自己也欠缺。这样一来,美国中小学生读应用题能力相当弱,升入中学后,在理解本质上是数学应用题的物理时,就普遍遇到很大困难。此外,美国小学数学较简单,而中学数学教学常让学生死记硬背数学公式,再套用公式解题,学生因此很容易对数学失去兴趣。但代数如果不过关,缺乏基本的逻辑思维训练,就很难学好物理。

　　美国物理教育的短板,还不仅仅在数学教育上。洪薇说,和中国相比,美国中学物理的另一个问题是教学计划和课程设置有点像“大跃进”,时间短,“拔”得快。

　　在中国,中学生开始学物理的时间较早,学习时间较长,通常要花三四年时间,一点一点慢慢学,基础打得比较扎实。而在美国中学,大部分学生只学一年物理,能学两年就算时间很长了,并且通常第一年是以代数为基础的物理,第二年是以微积分为基础的物理,时间虽短,内容很多,进度又快,许多美国学生本来数学基础就弱,这样一来物理概念也理不清楚,越学越混乱,结果当然叫苦连天。

　　门道:重视实验激发兴趣　　物理课老师有时会包下一个台球厅,让学生分组观测台球运动做实验,做完实验再打会儿台球

　　那么,美国中学物理教育难道就一团糟吗?事实却也并非如此。洪薇注意到,美国中学物理实验设备比较好,学生动手能力也比较强。从北京一所重点中学初中毕业后来美读书的小雪对此也深有体会。小雪已完成两年物理学习并在难度最大的AP物理C考试中取得了好成绩。她认为,虽然很多美国学生因数学差而学不好物理,但美国中学物理教育还是很有可取之处。

　　小雪说,她所在的公立高中,物理强化和AP物理C由同一位老师教,连贯性很强,对知识点的挖掘既深又广。

　　这所高中非常强调学生自己动手做物理实验,把AP物理课时均分为知识课和实验课两个部分。一个学年下来,每个学生的实验报告都摞成厚厚两大本。每个学期,物理课老师还会不时组织学生“出游”,如包下一个台球厅,让学生们分组观测台球运动做实验,做完实验再打会儿台球。两年下来,小雪感到自己收获很大,特别是能够有意识地运用数学公式解决生活中实际问题,不仅加深对所学数学和物理知识的理解,提高了动手能力,学习兴趣也得到激发。

　　亮点:大学中学“直通”　　为鼓励中学生学物理,物理学家会自费购买实验设备赠送给当地中学,并帮中学老师了解物理学新动向

　　西弗吉尼亚大学物理系教授李炼虽在大学教书,但与当地高中物理老师和中学生有很多接触。他说,和中国相比,美国中学物理教育有一个特殊之处,就是中学教师会有机会参与高校的物理研究项目,与高校教师互动频繁。

　　李炼介绍说,美国高中物理老师经常利用暑假申请高校研究项目,暑期在大学实验室工作时还拿工资。这些老师回到所在中学后,会向学生介绍物理学界新动态、新实验,把课教得更有趣。美国联邦政府机构对此也十分支持。美国国家自然科学基金每年都会为中学物理教师参与高校研究项目提供资助。

　　李炼说,在美国,为鼓励中学生学习物理,物理学家们自行组建的专业性学会(比如美国真空协会)会自费购买物理教学和实验设备赠送给当地中学,并在举行年会时邀请中学老师免费参会,帮助他们了解物理学研究最新动向并反馈给自己的学生。在提供这些资源时,这些学会往往优先选择普通中学,因为优质中学这方面的机会和资源更多。此外,在大学阶段,由于不少学生在专业选择上摇摆不定,到大学高年级才最终确定专业,所以美国高校物理系很重视争取“摇摆”学生,往往会派最好的老师去教低年级学生的基础课程,以尽可能激发他们学习物理的兴趣。

　　关键:有兴趣的学生才“找虐”　　有兴趣的学生会主动利用各种资源自行钻研,久而久之,不仅学好物理,还培养出很强的自学和研究能力

　　洪薇、李炼和美国橡树岭国家实验室教授盖峥都指出,兴趣,乃是学生最好的老师。

　　洪薇说,亚裔孩子能把数学和物理学好,往往得益于亚裔家庭对教育的重视,学生从小受到系统训练；但这些孩子不一定有特殊兴趣,也不一定相信自己有特殊禀赋,往往不会将物理作为专业选择。

　　而愿意学物理“找虐”的美国学生,在学校教育存在这么多问题情况下,要取得进步,首先要靠自己有兴趣,主动利用网络、图书馆资源自行钻研,久而久之,不仅学好物理,还培养出很强的自学和研究能力。他们中很多人又因家境优渥,选择专业时并不特别看重“钱景”,而更忠于志趣,于是在物理研究领域越走越远。

　　因此,虽然在美国中学亚裔成绩偏好,但真正选择在物理领域继续深造的人数却并不比其他族裔多。

　　所以,探讨美国中学物理教育,不仅脱离不了数学教育,也不能脱离美国基础教育的整体环境和理念去谈。

　　分析人士指出,美国中小学教育存在很多问题,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,也有很多值得借鉴之处。众所周知,美国大学本科教育优势明显,学生进了大学校门,虽然没人管,却大都很忙很累。为什么美国大学新生没有大面积被“放羊”呢?鼓励学生兴趣和自主学习能力的中小学教育模式显然是有功劳的。

　　说回物理教育,从统计数据看,美国之所以长期保持领先世界的科研优势,固然得力于不断从世界各国“掐尖”,但本土人才的巨大贡献也同样不可低估。

　　而对缺乏“掐尖”条件的后发国家来说,不断提高本土人才培养能力更加重要。这方面,既不必妄自菲薄,也不应妄自尊大,而应立足于具体问题的具体情况,在比较分析中认清自己和他人的长处与短处。（记者徐剑梅）