美国的中学物理教材版本很多,形式多样,由学校和任课教师自由选用。根据统计,《物理:原理与问题》一书自出版以来,在全美的选用率接近50%,并为其他许多英语国家所选用。应该说这是受到教师广泛欢迎的一本教材。本书曾多次修订改版,1996年美国《国家科学课程标准》颁布之后,作者据此曾作过一次较全面的改写,于1999年推出了修订本。这次我们译出的是2005年的最新版本。与1999年版相比,本书在章节结构、教材内容及插图上均作了较大幅度的修改。在坚持探究的同时,本书进一步加强了基础内容,并增加了“起步实验”与“物理学前沿”等栏目,更加突出了教材的探究性与时代性。本书之所以这么多学校广泛采用,与本书以下几个特点是分不开的。(1)内容的基础性与时代性的统一。作为一本高中物理教材,本书十分注重基础,对力学、热学、电学、声学和光学等内容均作出了比较合理的安排。全书中,经典物理学的内容约占85%。近代物理是现代科技的基础,本书在最后四章介绍了有关量子理论、原子模型、固体电子学及核物理与粒子物理的有关内容。值得指出的是,本书对这些近代物理知识均作了较为深入而恰当的介绍,既有实验也有理论,同时配有大量的现代科技信息,并非一般的科普介绍。 (2)教材的呈现方式符合学生的心理特点与认知规律。 本书的物理内容的呈现常常是从学生生活中熟悉的事物出发,并再回到物理学在生活与社会的应用中去,使学生感到物理学是十分有用且贴近生活的。本书精心设计了许多栏目,如“起步实验”、“物理实验”、“迷你实验”、“技术与社会”、“未来技术”、“工作原理”和“物理学前沿”等。这些板块增加了内容的开放性与生动性,大大拓展了学生的学习空间,提高了学生的学习兴趣。此外,本书每节前均设有“学习目标”及“关键术语”的提示,每章后附有“复习指南”、“测评”以及“标准化测试”,重要的章节中还设有“解题策略”栏目,以方便学生自主学习。 (3)重视学生科学探究能力的培养。 在本书中,新概念的提出常常以探究性实验为前导,给学生创设提出问题的情景与机会,力求提高学生自主学习的主动性,使得本书具有一定的交互性。例如,每一章开始处的“起步实验”,有助于导引这一章主要概念及内容的引出。实验最后提出的“理性思维”的问题及分析,则有助于引导学生对概念或实验结果进行进一步的探究,以加深理解。本书还提供了许多生动形象的情景,激发学生学习物理的兴趣与对物理现象的好奇心。除此之外,书中呈现了大量精美的图片,辅以生动有趣的自然现象与现代科技内容,能很好地吸引学生并激发学生的探究欲望。物理学作为一门实验科学,对实验有较高的要求。本书设置了一系列专门针对实验的栏目,希望通过实验培养学生动手动脑开展科学探究的能力,帮助学生掌握基本的实验操作技能,树立求实的科学精神。 (4)内容具有较强的综合性。 本书十分强调物理与技术、物理与其他科学、物理与社会的联系。在讲述知识的同时,本书特别注重对物理学发展史的阐述,书中常常配有几代物理学家前赴后继、艰难探索、开拓创新的历史故事,增强了教材的人文精神。