周穎琦 王晶瑩

(首都師范大學(xué)物理系，北京 100048)

自20世紀90年代起，我國開始了本土學(xué)校國際化的積極探索。2005年到2013年，本土學(xué)校舉辦的國際教育項目快速發(fā)展，引進了多種國際課程和海外大學(xué)預(yù)科班。英國課程有基于《1998年教育改革法》等一系列可參照文件和統(tǒng)一的公開考試制度，具有規(guī)范性、統(tǒng)一性、多樣性的特點，因此英國A-level課程體系被廣泛采用。

本文希望通過對英國AQA Physics A和中國人民教育出版社出版的普通高中標準實驗教科書《物理》中“機械波”相關(guān)章節(jié)教材難度進行對比，并對考試難度進行綜合分析，結(jié)合教師和學(xué)生在運用與學(xué)習(xí)教材時的體會，從定性到定量進行分析，以期相互借鑒，取長補短，使我國教育走上國際化舞臺。

一、研究設(shè)計

1.研究對象

英國AQA考試分為Edxcel A-level (愛德思 A-Level)和CIE(劍橋 A-Level)[1]。前者為英國本土學(xué)生所參加的考試，后者只針對海外市場開發(fā)。愛德思 A-Level相比劍橋 A-Level要容易，選取的教材也不一樣。為了保證研究的一致性，我們選擇愛德思 A-Level教材(簡稱AQA教材)，即Jim Breithaupt編寫的教材。該教材在英格蘭、威爾士和北愛爾蘭被廣泛使用。

2003年4月《普通高中物理課程標準(實驗)》的頒布，標志著我國高中物理教材真正實現(xiàn)一綱多本的開端。其中由人民教育出版社、課程教材研究所、物理課程教材研究開發(fā)中心編寫的《普通高中課程標準實驗教科書物理》(簡稱人教版)在全國十多個省份被廣泛采用，可信度較高。

由于英國大學(xué)為申請制，考試的目的僅是檢測學(xué)生的知識水平，考試難度低但涉及知識范圍全面。而中國的高考以選拔性為主要目的，注重對知識的縱深挖掘。因此，教科書編排的側(cè)重點也略有不同。本文選取知識體系較獨立、知識學(xué)習(xí)周期相似、課程特點明顯的“機械波”一章進行比較，以期明確我國課程制定、教材在編寫方面的優(yōu)勢和劣勢，幫助教師更深層地了解教科書的編寫思路，借鑒講授方法，使教育走向國際化，切合當今培養(yǎng)適應(yīng)21世紀創(chuàng)新型人才的要求。

2.研究工具

刻畫課程難度是一件非常困難的事情，黃甫全在《課程難度芻議》中從認識論的角度分析了難度，“難度本質(zhì)上是客觀的。但難度又是認識主體的一種主觀體驗”[2]。教材是根據(jù)課程標準對學(xué)科內(nèi)容進行系統(tǒng)闡述而形成的文本，是根據(jù)教學(xué)大綱(或課程標準)編制的系統(tǒng)反映學(xué)科內(nèi)容的教學(xué)用書，是課程的物化形態(tài)[3-4]。因此，黃甫全將課程難度最終具體化和詳細化為教材難度[2]。2013年郭民、史寧中在已有課程廣度、深度基礎(chǔ)上，增加了試題綜合難度指標，利用這三者的加權(quán)比較研究了中國和英國高中數(shù)學(xué)教材函數(shù)部分的課程難度。至此，關(guān)于課程難度量化的指標體系逐步得以改進。

關(guān)于G、S、E的具體計算方法如下：

G是課程內(nèi)容所涉及的范圍和領(lǐng)域的廣泛程度，利用“知識點”數(shù)量總和進行量化。

S是課程內(nèi)容所需要的思維深度，常利用目標動詞賦值法或抽象度法進行量化。由于AQA教材的課程標準與人教版有很大不同，因此本文采用知識鏈抽象度總和進行刻畫。

E分別從知識含量、水平、背景三個方面綜合評定(見表1)。

表1 試題綜合難度層級劃分

二、定量研究數(shù)據(jù)結(jié)果

1.“機械波”課程廣度的量化比較

通過比較兩章教材中講解的知識點，總結(jié)如表2。

表2 人教版和英國AQA教材機械波一章知識點比較

綜上，人教版共21個知識點，課程廣度GR=21；AQA共23個知識點，課程廣度GA=23。

2.“機械波”課程深度的量化比較

列出教材的知識鏈圖，并將各知識鏈條的抽象度相加，得到人教版“機械波”課程深度為2+2+1+2+2+2+1=12，即SR=12；AQA“機械波”課程深度為3+2+1+1+2+6=15，即SA=15。

表3人教版和英國AQA試題綜合難度(E)

維度人教版AQAd1(知識含量)2.8332.400d2(水平)2.8332.033d3(背景)1.2672.167E2.2072.160

3.“機械波”內(nèi)容試題綜合難度的量化比較

根據(jù)上述試題難度的計算方法，分別對AQA物理近6年的11套A-level物理測試卷及近5年全國各省份高考“機械波”內(nèi)容的試題各30道進行了量化分析。得到人教版和AQA試題難度分別為ER=2.207，EA=2.160(見表3)。

三、結(jié)論與分析

1.定量研究結(jié)論

(1) 在“機械波”內(nèi)容上課程廣度和深度的差異。在“機械波”內(nèi)容上，人教版在課程廣度和課程深度兩個方面均略低于AQA教材。在課程廣度方面兩版教材的基本知識部分內(nèi)容大致相同，但在對于知識的拓展方面有所不同，此部分將在下文定性分析中詳細闡述。在課程深度方面人教版趨于平均，而AQA對于駐波的形成及應(yīng)用要求尤其深入，在此處的知識深度得分達到了6，而對其余知識的要求均與人教版類似。

(2) 在“機械波”內(nèi)容上試題難度的差異。在試題難度的量化分析中，筆者發(fā)現(xiàn)人教版的試題難度明顯高于AQA。說明我國的高考注重選拔性，對知識的綜合應(yīng)用要求較高。AQA注重過程，雖然教材中的知識點和知識深度均較高，但試題所考察的難度較低。其中我國高考試題中包含的知識含量和知識水平均明顯高于A-level測試18.0%和39.4%。但在試題背景方面人教版的難度僅為1.267，低于A-level測試41.3%。在A-level的試題中幾乎每題都會設(shè)置一個情景，如吉他弦振動、探測器探測聲波等。在我國高考中大多以抽象的質(zhì)點、簡諧波來描述，少了讓學(xué)生自主將生活中的問題或所要探究的實際問題轉(zhuǎn)化為物理思維的過程，因此在試題背景方面難度差距大。

(3) 在“機械波”內(nèi)容上課程難度的差異。根據(jù)量化結(jié)果，人教版的課程難度為NR=1.333，AQA的課程難度為NA=1.394，表明人教版在“機械波”內(nèi)容上課程難度略低。但總體來看差異不大，且各有側(cè)重。

2.定性研究結(jié)論

(1) 人教版教材注重知識縱深，AQA教材知識面廣。人教版教材十分注重知識體系的架構(gòu)，在課程編寫上層層深入，從現(xiàn)象至原理再到科技應(yīng)用，注重對知識縱深的挖掘和邏輯的嚴謹。例如，在介紹波的圖像時人教版一并給出了簡諧波的概念，并要求區(qū)分質(zhì)點振動圖像與波動圖像。AQA教材則介紹的知識面較廣，如偏振、駐波等知識的介紹。

(2) 人教版教材注重講解的科學(xué)性，AQA注重實驗證明。通過閱讀教材可以明顯感覺到人教版教材編寫的科學(xué)性，任何概念都有嚴格的定義，經(jīng)得起仔細推敲。例如，在介紹機械波時，人教版給出了明確的定義“機械振動在介質(zhì)中傳播，形成了機械波”。而AQA教材則通過舉例聲波、地震波和在繩子上需要通過介質(zhì)傳播的波叫做機械波。在介紹波的反射、折射、衍射、干涉等時，AQA教材都是通過對實驗裝置ripple tank(漣漪水池)的觀測現(xiàn)象進行引入的。在進一步講解波為什么會發(fā)生反射、折射時運用的是波速的改變，一帶而過，并未詳細證明。

(3) 人教版教材注重前沿知識，AQA教材注重對知識的解釋。在介紹完機械波的基本概念、描述及特點后，人教版進一步結(jié)合知識在生活中的應(yīng)用，如多普勒效應(yīng)、超聲波等。AQA教材則十分注重從多角度對知識進行闡述。如在講解波的疊加時，先介紹了疊加的基本原則，然后對漣漪水池中觀察到的波的疊加的干涉條紋、用探測器對疊加波的振幅進行觀測等方面進一步講解波的疊加。在下一節(jié)內(nèi)容中進一步介紹了駐波是如何通過波的疊加形成的，疊加的波要滿足什么條件才能形成駐波，駐波與行進波的區(qū)別等知識。還將駐波的知識拓展至弦樂器的泛音、指法與音調(diào)的聯(lián)系等應(yīng)用，十分接近兒童的生活。

(4) AQA試題樣式豐富，人教版考察知識全面。AQA試題的題型變化靈活，主要有計算題、描述題、作圖題和實驗探究題。我國高考試題則大部分為選擇題，但每個選項涉及的知識點都不同；或題目十分綜合，需要運用幾乎在機械波中學(xué)到的所有知識點才能解答。AQA試題的題目難度差異較大，有些試題僅涉及簡單的計算，且多為模仿和理解水平，要求學(xué)生選擇題目中的數(shù)據(jù)帶入公式即可。而且在AQA測試中學(xué)生可以參照公示表，可以使用計算器，這些都在一定程度上降低了對數(shù)學(xué)運算能力的要求。對于描述題的考察卻十分多樣，從單純考察定義描述到給定探究環(huán)境要求學(xué)生自行設(shè)計實驗，組織語言說明實驗操作步驟，實驗中所需測量的物理量及測量工具，對于物理量的測量規(guī)范、精度要求和必要計算。此題在試卷中為6分，占整張試卷分數(shù)的8.6%，是全卷最為綜合的題目。在對我國某中學(xué)國際班教師和學(xué)生的訪談中，教師和學(xué)生普遍反映試卷中的計算題較易拿分，難點在于描述題，特別是6分說明題，雖然考察的知識點較為固定，但由于考察方式靈活，常讓學(xué)生摸不著頭緒。考察定義的題目學(xué)生失分較多，由于學(xué)生之前沒有接觸過默寫或區(qū)分定義的考察方式，這方面的題目難度較低，主要是模仿水平，考察的知識點一般不會超過兩個，且學(xué)生對概念記憶的重視程度不夠很容易失分。

四、啟示

1.課程難度的量化結(jié)果為我們了解中國的教學(xué)水平提供了參考

對課程難度的認識可以整體上了解課程的難度水平，課程難度評價從定性走向定量，從經(jīng)驗走向理性，便于宏觀把握課程的總體難度和課程改革的走向[5]。因此，了解不同國家的課程難度十分有益。在課程難度中考試難度和教材難度的對比為我國課程改革提供了參考。隨著教育國際化，中國的教育制度受到了國際的關(guān)注，中國學(xué)生的知識水平令國際學(xué)者贊嘆?？吹街袊鴮W(xué)生在PISA測試中的良好成績后，英國開始重視與中國的教育交流，希望從中學(xué)習(xí)中國的教學(xué)經(jīng)驗。從A-level試題的變化即可看出對中國教育的認可。近年來A-level試題難度逐漸加深，在計算題方面體現(xiàn)得尤為明顯。在最新的2017年6月A-level考試中，試題結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了較大變化，加入了30分選擇題且以計算考察為主。而中國的課程改革也積極向外國學(xué)習(xí)。我國的基礎(chǔ)教育課程改革已經(jīng)全面進入實施階段，課程改革中明確指出，要改變課程內(nèi)容中“難、繁、偏、舊”的現(xiàn)狀，進一步加強課程內(nèi)容與學(xué)生生活之間的聯(lián)系，進一步重視課程內(nèi)容與現(xiàn)代社會、科技發(fā)展的聯(lián)系[6]。

2.課程應(yīng)從學(xué)生生活切入，注重解決實際問題

AQA教材對生活中的物理現(xiàn)象的講解尤為詳細，且語言生動易懂，便于學(xué)生理解。有近50%的試題中考查學(xué)生對定義的理解、現(xiàn)象的描述和原理的解釋。楊振寧認為，“絕大部分物理學(xué)是從現(xiàn)象中來的，現(xiàn)象是物理學(xué)的根源。一個人不與現(xiàn)象接觸不一定不能做重要的工作，但是容易誤入形式主義的歧途，對物理學(xué)的了解不會是切中要害的”[7]。因此，加強對現(xiàn)象的解釋和描述是我們應(yīng)該積極學(xué)習(xí)的。斯坦福大學(xué)舒爾曼教授(Lee Shulman)強調(diào)“教師必須不僅能讓學(xué)生接受某一領(lǐng)域的原理，還必須能闡釋某一特殊命題是有理論根據(jù)的、令人信服的原因、它與其他命題的關(guān)系，在本領(lǐng)域和其他領(lǐng)域及在理論和實踐方面的表現(xiàn)等”[8]。教師在講授知識時加強對現(xiàn)象的闡釋不僅可以幫助學(xué)生更好地掌握知識，還有助于學(xué)生將知識運用到生活中，培養(yǎng)解決實際問題的能力。這也是21世紀人才所需的重要能力。

3.教學(xué)過程中強調(diào)概念的背誦

物理學(xué)概念是物理學(xué)知識結(jié)構(gòu)的基本要素，也是各章節(jié)教材的基本骨架。蘇州大學(xué)母小勇教授的研究結(jié)果表明：中學(xué)生與物理學(xué)家共同體的四個概念形成過程有著驚人的類似，達到84%以上的相似度。說明中學(xué)生認識物理概念的過程恰恰是沿著物理學(xué)家認識物理概念的過程展開的。中學(xué)生物理概念學(xué)習(xí)過程曲線可以分為三個部分：振蕩漸進期—高原期—突變期，且對于物理概念的學(xué)習(xí)最終需要依靠自組織學(xué)習(xí)活動。因此，對概念定義的背誦和理解對于促進知識由被組織向自組織轉(zhuǎn)變有很好的刺激作用。在物理學(xué)習(xí)中有很多物理概念和規(guī)律需要學(xué)生在生活常識的基礎(chǔ)上進行充實和重建。若在此過程中學(xué)生沒有懂得新概念的真正含義，不理解新概念的背景，就很難看到新概念的有效性并認同此概念。AQA課程無論從教材到試題都十分注重對概念的考察，且方式多樣，從概念默寫到畫圖、說明現(xiàn)象。我國則傾向于通過計算題、選擇題間接考查學(xué)生對概念的理解，導(dǎo)致學(xué)生忽略了最根本的定義背誦。

[1] 李春花，賀小光.Edexcel A-Level Physics與人教版教材中電場知識的比較研究[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2016(30)：168-169.

[2] 黃甫全，王晶.課程難度芻論[J].東北師大學(xué)報(哲學(xué)社會科學(xué)版)，1994(4)：91-96.

[3] 裴娣娜.教學(xué)論[M].北京：教育科學(xué)出版社，2007.

[4] 中國大百科全書編輯部.中國大百科全書·教育[M].北京：中國大百科全書出版社，1976.

[5] 郭玉峰.中澳高中數(shù)學(xué)課程難度的量化研究[J].中國教育學(xué)刊，2014(4)：73-78.

[6] 陳玉彬.中美普通高中物理教材難度比較[D].西安：陜西師范大學(xué)，2014.

[7] 楊振寧.楊振寧文集[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，1998.

[8] SHULMAN L S.Those who understand knowledge grow thin teaching [J].Educational Researcher，1986，15(2)：4-14.