未來學(xué)校教育面臨三大挑戰(zhàn)。首先，以學(xué)科教學(xué)為核心的課程體系正在被打破。從國際教育發(fā)展趨勢來看，以往所有學(xué)生都必須學(xué)習(xí)的、基本相同的學(xué)科教學(xué)內(nèi)容正在被改變，一種更適合人和社會發(fā)展的新課程架構(gòu)正在逐漸形成。其次，讓學(xué)生學(xué)會借用外腦。真實世界的問題都是不確定的，學(xué)習(xí)能力越強，使用工具的水平越高，應(yīng)對不確定性的層次就越高，綜合實力就越強。最后，學(xué)校圍墻將進一步被打破。學(xué)校需要從自身與外界的連接中重新審視學(xué)校教育，才能重塑學(xué)校教育。
面臨未來的挑戰(zhàn)，各國都在緊鑼密鼓地進行著教育改革。而在學(xué)科教育內(nèi)容領(lǐng)域，數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程教育是各國基礎(chǔ)教育改革關(guān)注最多、變化最大、發(fā)展最快的領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域，中國的基礎(chǔ)教育還有很大的提升空間，因此其他國家提出的一系列思想、理念與辦法需要我們認真思考。在借鑒與改造中，我們應(yīng)該進一步發(fā)揮自身的優(yōu)勢，才能形成我國課程教材內(nèi)容的核心競爭力。為此，我主持了上海市哲學(xué)社會學(xué)科·教育學(xué)課題《基于實踐使用的中美中學(xué)理科教材比較研究》，力求借助上海中學(xué)國際部的教育教學(xué)實踐這一載體，分析美國理科教材中有哪些核心元素，從中獲得一些能為我國初、高中理科教材改革與使用的啟迪。
不同國家對于未來學(xué)校教育挑戰(zhàn)的思考，在很大程度上反映在教材中，特別是基礎(chǔ)教育階段數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程領(lǐng)域的教材中。教材作為教育理念、課程標準與學(xué)生之間銜接的重要橋梁，還直接影響著教師的教與學(xué)生的學(xué)。美國自1996年頒布第一部科學(xué)課程標準以來，隨著社會的變革及對科學(xué)教育認識的不斷深入，2011年又發(fā)布了《K12科學(xué)教育框架： 實踐、跨學(xué)科概念和核心概念》（以下簡稱《科學(xué)教育框架》），展現(xiàn)了科學(xué)教育的新愿景，為我國科學(xué)教育改革提供了值得研究的文本。因此，對中美理科教材進行基于實踐使用的比較，有利于從實踐層面思考如何推進我國教材改革，以及在今后的實踐中匹配相應(yīng)的實施條件，可以更好地彰顯我國理科教材的育人優(yōu)勢和育人活力。
上海中學(xué)國際部自1993年建立以來，有選擇地引進、使用美國課程教材以及國際文憑課程等課程，已經(jīng)實施20多年，并獲得了多項國際認證。國際部以有選擇地使用美國教材為主進行授課，涉及年級從1年級至12年級。在國際部實踐的基礎(chǔ)上，學(xué)校將美國理科教材中值得參考的元素改造、整合進入本部學(xué)生教學(xué)中，豐富了學(xué)校拔尖創(chuàng)新人才早期培育的校本課程與教材建設(shè)。
通過多年的實踐，學(xué)校對兩國教材的核心理念與實施要求等有了更深刻的比較與認識。上海市教育委員會批準設(shè)立的上海市基礎(chǔ)教育國際課程比較研究所作為國際課程比較研究的智庫，承擔著大量國際課程與教材的比較研究項目，并出版過《高中國際課程的實踐與研究》叢書七卷本： 總論卷、數(shù)學(xué)卷、物理卷、化學(xué)卷、生物卷、經(jīng)濟卷、信息科技卷，在我國高中國際課程的實踐與研究領(lǐng)域產(chǎn)生了積極的反響。這些有利條件及長期的研究積累，為我們開展基于實踐使用的中美理科教材比較研究，提供了良好的基礎(chǔ)以及立足于一線教學(xué)實踐的獨特研究視角。
作為上海市教育科學(xué)2013年度重點課題（課題批準號為A1321）、上海市哲學(xué)社會科學(xué)規(guī)劃教育學(xué)項目《基于實踐使用的中美中學(xué)理科教材比較研究》的終期成果，我們組織課題組成員編寫了《中美中學(xué)理科教材比較研究（初中卷）》與《中美中學(xué)理科教材比較研究（高中卷）》兩本書稿。初中卷選擇了中美初中（美國為5～8年級）的數(shù)學(xué)教材、科學(xué)（含物理、化學(xué)、生命科學(xué)、地理）教材進行比較�？紤]到之前我們已經(jīng)出版了《高中國際課程實踐與研究數(shù)學(xué)卷》，已經(jīng)對中美高中數(shù)學(xué)教材進行過詳細比較，因此在此次編寫過程中，《中美中學(xué)理科教材比較研究高中卷》主要選擇了中美高中（美國為9～12年級）的物理、化學(xué)、生命科學(xué)教材進行比較。
不同于理論工作者對國外引入教材純文本解讀，本書對中美理科相關(guān)教材的比較研究，是建立在實踐使用的基礎(chǔ)上進行的，并著重從教材的知識體系和編寫結(jié)構(gòu)、實驗、訓(xùn)練系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)等方面進行了對比分析。美國提出21世紀技能當中包含了三個領(lǐng)域： 學(xué)生的批判、探究與創(chuàng)新能力；數(shù)字技術(shù)的掌握、應(yīng)用能力；各類文化、社會適應(yīng)和實踐能力。在中學(xué)教育階段培育學(xué)生的上述能力非常重要。本次編寫的兩本書稿，在比較研究中將重點放在教材的現(xiàn)代性和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)兩個方面，這與現(xiàn)代教育的發(fā)展趨勢貼合，也是我國教材改革應(yīng)該關(guān)注的重點。
參與這兩本書稿的編寫人員均為有著豐富國際課程與本土課程教學(xué)經(jīng)驗的一線教師及管理人員，因此提供了詳實的教學(xué)案例比較研究素材。我們希望能夠為我國當前或今后一段時間中學(xué)理科教材編寫、修訂、完善、提升，提供更好的內(nèi)容參照與思想觀念上的變化，進一步提升我國理科教材在育人方面的核心競爭力。需要指出的是，由于時間倉促，研究過程中難免有疏漏之處，懇請讀者批評指正。
上海市基礎(chǔ)教育國際課程比較研究所所長
上海中學(xué)原校長
唐盛昌
2017年1月
第一章數(shù)學(xué)專題1
第一節(jié)中美初中數(shù)學(xué)課程標準與體系2
一、 美國的教學(xué)理念2
二、 課程體系6
三、 教學(xué)標準和教學(xué)內(nèi)容9
四、 美國教學(xué)內(nèi)容的螺旋式遞進20
第二節(jié)中美初中數(shù)學(xué)課程內(nèi)容與教材的比較26
一、 教材基本結(jié)構(gòu)比較26
二、 章節(jié)內(nèi)容分布比較29
三、 內(nèi)容標準比較32
四、 編寫體例比較36
五、 內(nèi)容結(jié)構(gòu)比較38
第三節(jié)中美初中數(shù)學(xué)教材關(guān)于習(xí)題的比較45
一、 習(xí)題的比較45
二、 習(xí)題比較研究初步結(jié)論61
第四節(jié)中美初中數(shù)學(xué)教材關(guān)于例題的比較64
第五節(jié)中美初中數(shù)學(xué)教材關(guān)于探究與問題解決能力培養(yǎng)的比較76
一、 中美數(shù)學(xué)教材中探究性題目的比較76
二、 中美數(shù)學(xué)教材中的解決問題的能力體現(xiàn)81
第六節(jié)中美初中數(shù)學(xué)教材關(guān)于插圖部分的比較83
一、 中美教材插圖比較的出發(fā)點83
二、 中美教材插圖數(shù)量的比較83
三、 中美教材插圖質(zhì)量的比較89
四、 綜述96
第二章物理學(xué)專題99
第一節(jié)美國《新一代科學(xué)課程標準》中初中物理學(xué)內(nèi)容100
一、 力和相互作用100
二、 能量101
三、 波和電磁輻射101
第二節(jié)中美初中物理學(xué)教材內(nèi)容的簡單介紹103
一、 美國初中物理學(xué)教材內(nèi)容的簡單介紹103
二、 中國初中物理學(xué)教材內(nèi)容的簡單介紹106
第三節(jié)中美初中物理學(xué)教材關(guān)于探究精神與創(chuàng)新精神培養(yǎng)的比較112
一、 探究精神在中美初中物理學(xué)教材中的體現(xiàn)112
二、 創(chuàng)新精神在中美初中物理學(xué)教材中的體現(xiàn)116
第四節(jié)中美初中物理學(xué)教材關(guān)于實驗的比較119
一、 實驗的切入點有關(guān)估測119
二、 實驗測量所得數(shù)據(jù)的處理121
三、 實驗的深度與廣度123
四、 實驗的目的128
五、 實驗的操作性和趣味性130
第五節(jié)中美初中物理學(xué)教材關(guān)于與現(xiàn)代科技、生活結(jié)合的比較132
一、 與現(xiàn)代科技結(jié)合在中美初中物理學(xué)教材中的體現(xiàn)132
二、 與生活結(jié)合在中美初中物理學(xué)教材中的體現(xiàn)135
第六節(jié)中美初中物理學(xué)教材關(guān)于訓(xùn)練系統(tǒng)的比較138
一、 美國初中物理學(xué)教材訓(xùn)練系統(tǒng)的分析138
二、 中國初中物理學(xué)教材訓(xùn)練系統(tǒng)的分析144
三、 中美初中物理學(xué)教材訓(xùn)練系統(tǒng)的比較分析147
第七節(jié)中美初中物理學(xué)教材關(guān)于支撐系統(tǒng)的比較149
一、 美國初中物理學(xué)教材支撐系統(tǒng)的分析149
二、 中國初中物理學(xué)教材支撐系統(tǒng)的分析152
三、 中美初中物理學(xué)教材支撐系統(tǒng)的比較分析153
第三章化學(xué)專題155
第一節(jié)美國新一代科學(xué)課程標準中初中化學(xué)內(nèi)容156
第二節(jié)美國初中化學(xué)教材內(nèi)容介紹159
第三節(jié)中美初中化學(xué)教材關(guān)于探究精神與創(chuàng)新精神培養(yǎng)的比較164
一、 探究教育定義164
二、 探究性教育理念下的中美初中化學(xué)教材實驗教育比較165
三、 探究性教育理念下的中美初中化學(xué)教材理論教育比較170
四、 探究性教育培養(yǎng)的創(chuàng)新精神172
第四節(jié)中美初中化學(xué)教材關(guān)于實驗的比較175
一、 中美初中化學(xué)教材實驗安全教育比較176
二、 中美初中化學(xué)教材實驗報告指導(dǎo)比較176
第五節(jié)中美初中化學(xué)教材關(guān)于與現(xiàn)代科技、生活結(jié)合的比較183
一、 化學(xué)與科技183
二、 化學(xué)與經(jīng)濟、能源184
三、 化學(xué)與環(huán)境185
第六節(jié)中美初中化學(xué)教材關(guān)于訓(xùn)練系統(tǒng)的比較186
一、 實驗訓(xùn)練比較186
二、 練習(xí)訓(xùn)練比較186
第七節(jié)中美初中化學(xué)教材關(guān)于支撐系統(tǒng)的比較190
第四章生命學(xué)科專題195
第一節(jié)美國新一代科學(xué)課程標準中初中生命科學(xué)內(nèi)容196
第二節(jié)美國初中生命科學(xué)教材內(nèi)容介紹202
一、 美國培生出版集團初中生命科學(xué)教材介紹202
二、 美國麥格勞希爾出版集團初中生命科學(xué)教材介紹217
三、 中美初中生命科學(xué)教材內(nèi)容比較226
第三節(jié)中美初中生命科學(xué)教材關(guān)于探究精神與創(chuàng)新精神培養(yǎng)的比較234
一、 中美初中生命科學(xué)教材中探究性欄目的比較234
二、 中美初中生命科學(xué)教材中探究性活動的比較236
三、 中美初中生命科學(xué)教材在探究性精神培養(yǎng)上的差異240
第四節(jié)中美初中生命科學(xué)教材關(guān)于實驗的比較243
一、 中美初中生命科學(xué)教材中實驗欄目比較243
二、 中美初中生命科學(xué)教材中實驗編排比較244
三、 中美初中生命科學(xué)教材中實驗內(nèi)容比較250
第五節(jié)中美初中生命科學(xué)教材關(guān)于與現(xiàn)代科技、生活結(jié)合的比較252
一、 科技信息部分的對比256
二、 醫(yī)療及疾病部分的對比257
三、 跨學(xué)科領(lǐng)域部分的對比259
四、 仿生部分的對比260
五、 生活小貼士部分的對比261
第六節(jié)中美初中生命科學(xué)教材關(guān)于支撐系統(tǒng)的比較264
一、 硬支撐對比268
二、 軟支撐對比272
三、 教師用書教參的對比273
第七節(jié)中美初中生命科學(xué)教材關(guān)于訓(xùn)練系統(tǒng)的比較278
第五章地理專題283
第一節(jié)美國新一代科學(xué)課程標準中初中地球科學(xué)內(nèi)容284
第二節(jié)美國初中地球科學(xué)教材內(nèi)容介紹288
第三節(jié)中美初中地球科學(xué)教材關(guān)于探究精神與創(chuàng)新精神培養(yǎng)的比較292
第四節(jié)中美初中地球科學(xué)教材關(guān)于實驗的比較297
第五節(jié)中美初中地球科學(xué)教材關(guān)于與現(xiàn)代科技、生活結(jié)合的比較301
第六節(jié)中美初中地球科學(xué)教材關(guān)于訓(xùn)練系統(tǒng)的比較303
第七節(jié)中美初中地球科學(xué)教材關(guān)于支撐系統(tǒng)的比較305
后記307
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