高中物理教材習(xí)題難度國際比較

廖伯琴　羅軍兵　馬蘭　向娟

作者簡介：廖伯琴，西南大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授、博導(dǎo)，西南大學(xué)科學(xué)教育研究中心主任，國家基礎(chǔ)教育課程改革教材專家工作委員會成員，全國高等物理教育研究會副理事長。國家中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)研制組組長。

摘 要：習(xí)題作為教材的一個重要組成部分，有著豐富的內(nèi)涵和獨(dú)特的功能。教材中習(xí)題的難易程度是衡量教材質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，也是學(xué)生課業(yè)負(fù)擔(dān)的影響因素之一。本研究從美、英、法、德、俄、中、日、韓、新、澳國家中選取高中物理教材，通過構(gòu)建的難度計算模型對教材習(xí)題的難度及特點(diǎn)進(jìn)行比較研究。結(jié)果表明，我國高中物理教材習(xí)題的難度屬于中等水平，且習(xí)題量不大，有“窄而深”的取向。研究表明，我國高中物理教材中的習(xí)題不是導(dǎo)致學(xué)生課業(yè)負(fù)擔(dān)加重的主要因素。

關(guān)鍵詞：高中；物理教材；習(xí)題；難度

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）11-0001-4

1 引 言

21世紀(jì)的基礎(chǔ)教育改革強(qiáng)調(diào)以人為本?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020）》明確指出“過重的課業(yè)負(fù)擔(dān)嚴(yán)重?fù)p害兒童少年身心健康”[1]，并提出“減輕學(xué)生課業(yè)負(fù)擔(dān)是全社會的共同責(zé)任”[2]。教材作為教學(xué)中最基礎(chǔ)也是最主要的課程資源，其難易程度決定了學(xué)生掌握知識的程度，也是導(dǎo)致課業(yè)負(fù)擔(dān)的重要因素。因此，深入研究教材的難易程度是非常重要的。

習(xí)題作為物理教材的一個重要組成部分，有著極其豐富的內(nèi)涵和獨(dú)特的功能。著名的物理學(xué)家費(fèi)曼認(rèn)為，習(xí)題能夠充實(shí)課堂講授，使講過的概念更加實(shí)際，更加完整和更加易于牢記[3]。習(xí)題在物理教學(xué)中的作用，不僅表現(xiàn)在促進(jìn)個體對知識的理解和領(lǐng)悟上，在解答習(xí)題的過程中，還能不斷提高有關(guān)概念和規(guī)律的邏輯結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)化程度[4]。在新課程改革背景下，比較研究國際高中物理教材習(xí)題的難易程度及特點(diǎn)，對提高我國中學(xué)物理教材質(zhì)量，把握中學(xué)物理教材習(xí)題的難易程度，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展等皆有重要的意義。

2 研究設(shè)計

2.1 研究樣本的選取

比較研究習(xí)題難度，可更好地了解我國高中物理教材的習(xí)題在國際教材中的難度水平和特點(diǎn)，有利于探索習(xí)題對學(xué)生課業(yè)負(fù)擔(dān)的影響。為使研究對象具有代表性，本研究選定了美、英、法、德、俄、中、日、韓、新澳十個國家的高中物理教材（后文簡稱十國物理教材），其選擇依據(jù)綜合考慮了核心課程、出版社、出版時間、使用面、權(quán)威推薦、研究者關(guān)注等因素，綜合根據(jù)教材的權(quán)威性、影響力、認(rèn)可度及使用量等選取了高中物理教材。（如，美國選取《Physics ： Principles and Problems 》，該教材被多次重印，且使用量相對大，在國內(nèi)，上?？萍汲霭嫔绾驼憬逃霭嫔缦群蟪霭嬷凶g本，有相當(dāng)影響力。）

2.2 習(xí)題難度的計算模型與賦值

（1）習(xí)題難度的計算模型的構(gòu)建

通過對已有課程難度分析研究[5]、課程難度模型研究[6]、課程難度模型修正[7]以及物理教材難度[8]分析研究可知，影響習(xí)題難度的靜態(tài)因素主要包括深度和廣度兩部分。深度（S）指習(xí)題涉及的思維深度[9]，廣度（G）指習(xí)題的數(shù)量[10]。影響習(xí)題深度的主要因素包括習(xí)題的綜合程度、計算量和應(yīng)用水平。根據(jù)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》（簡稱“課標(biāo)”）[11]對知識的水平劃分可將習(xí)題深度劃分為了解、理解、應(yīng)用三個層次，依次賦值[12][13][14][15]為S1=1，S2=2，S3=3，每一水平深度對應(yīng)的廣度分別為：G1、G2、G3。則習(xí)題的總深度S=G1+2G2+3G3，總廣度G=G1+G2+G3。教材的習(xí)題難度與深度、廣度均有關(guān)，在本研究中，習(xí)題總深度與最大習(xí)題深度之比（S/Smax）即難度（N）。此外，還引入另一靜態(tài)因素——平均深度S=S/G，即習(xí)題總深度與總廣度的比值，以此比較各國高中物理教材的習(xí)題特點(diǎn)。

（2）賦值標(biāo)準(zhǔn)的建構(gòu)

為提高評分者信度，本研究中，規(guī)范的賦值標(biāo)準(zhǔn)的建構(gòu)過程如下：首先，基于“了解、理解、應(yīng)用”三水平深度對習(xí)題從總體上賦值，再具體綜合考慮習(xí)題的綜合程度、計算量和應(yīng)用水平等因素對習(xí)題建立初步的賦值標(biāo)準(zhǔn)；之后，課題組和特邀專家參照初步標(biāo)準(zhǔn)對人教版《牛頓運(yùn)動定律》一章的習(xí)題進(jìn)行賦值，并統(tǒng)計習(xí)題量得到難度結(jié)果；然后，分析賦值信息及難度結(jié)果，找出賦值中的問題，繼而修訂并細(xì)化賦值標(biāo)準(zhǔn)。隨后，課題組依據(jù)初步修訂的賦值標(biāo)準(zhǔn)對該章習(xí)題再次賦值校標(biāo)。兩輪校標(biāo)修訂后，課題組為解決教材中部分特殊習(xí)題的問題，再次修訂并得到最終賦值標(biāo)準(zhǔn)。為確保統(tǒng)計數(shù)據(jù)相對準(zhǔn)確，在研究中，由每兩個子課題組分別賦值統(tǒng)計同一個國家教材的習(xí)題，最后由總課題組對結(jié)果逐一檢查校對。

基于以上研究模型和賦值標(biāo)準(zhǔn)的建構(gòu)，本研究按照力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、原子物理和現(xiàn)代物理（以下分別簡稱力、電、熱、光、原、現(xiàn)代）六大知識板塊展開，統(tǒng)計分析了影響習(xí)題難度的靜態(tài)因素（關(guān)于學(xué)生、教師等動態(tài)因素影響，將另外課題研究）。

3 研究結(jié)果及分析

3.1 十國物理教材習(xí)題難度總體比較

依據(jù)難度計算模型，對十國物理教材的習(xí)題進(jìn)行定量的統(tǒng)計分析，比較結(jié)果如圖1所示。習(xí)題難度從高到低的排序?yàn)椋好?、新、法、英、澳、中、俄、德、韓、日本。其中，中國高中物理教材的習(xí)題難度排序第六，屬于中等水平，習(xí)題難度適中，略為偏易。美國教材習(xí)題難度最大，新加坡教材的習(xí)題難度第二，習(xí)題難度最小的是日本教材，但與排序鄰近國家的教材習(xí)題難度相差不大。

3.2 習(xí)題的廣度比較

十國物理教材習(xí)題廣度的統(tǒng)計（見圖2），其排序依次為：美、新、法、澳、俄、英、中、韓、德、日。我國教材的習(xí)題廣度排序第七，習(xí)題量不大，這是導(dǎo)致我國教材習(xí)題難度不大的主要原因。美國教材習(xí)題廣度最大，且明顯多于排序第二的新加坡教材，日本教材習(xí)題廣度最小，但與排序臨近國家的教材習(xí)題廣度相差不大。endprint

3.3 習(xí)題的平均深度比較

對十國物理教材習(xí)題的平均深度進(jìn)行統(tǒng)計（見圖3），依次為新、英、中、美、日、法、澳、德、韓、俄。從中可見，我國教材的習(xí)題平均深度排序第三，中等偏上，新加坡教材習(xí)題平均深度最大，俄羅斯教材習(xí)題平均深度最小。

綜合分析圖1、2、3，中國高中物理教材的習(xí)題難度第六，廣度第七，平均深度第三，這說明中國教材的習(xí)題總難度和習(xí)題量不大，有“窄而深”的取向。而美國高中物理教材的習(xí)題量最大，這也是導(dǎo)致其習(xí)題總難度最大的主要因素，但其習(xí)題平均深度僅排序第四，這表明美國教材習(xí)題更加注重習(xí)題的量。新加坡的習(xí)題量僅次于美國，排序第二，難度也第二，其習(xí)題的平均深度則為第一，說明新加坡教材的習(xí)題量多，且皆有相當(dāng)?shù)碾y度。日本教材的習(xí)題量最小，難度也最小，平均深度位于中間水平，有“窄而深”的取向。韓國、德國習(xí)題量較少，難度也較小。

3.4 不同知識板塊習(xí)題的難度比較

對十國物理教材不同知識板塊的難度水平進(jìn)行統(tǒng)計，表1展示了不同知識板塊習(xí)題難度最大和最小的國家。從表中可知，我國在力、光、原、現(xiàn)代板塊的習(xí)題難度均排序第六，電和熱板塊排序第五，這說明我國教材在不同板塊的習(xí)題難度皆屬于中等難度水平；美國教材在力、電、光和原板塊的難度均是最大；新加坡教材的熱板塊的難度最大；澳大利亞教材的現(xiàn)代板塊的難度最大，熱板塊的難度最??；德國教材在光、原和現(xiàn)代板塊的難度皆最小。

3.5 不同知識板塊習(xí)題數(shù)量比較

對十國物理教材中六大板塊習(xí)題量進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，其結(jié)果如圖4所示。與其他九國相比，我國教材的力、電、光的習(xí)題量排序均是第七，熱的習(xí)題量排序第五，原、現(xiàn)代的習(xí)題量均排序第六。美國除現(xiàn)代物理部分外，其他五大板塊的習(xí)題量皆最多。總體看，習(xí)題中力和電的習(xí)題量所占比例大，而熱、光、原及現(xiàn)代的習(xí)題量所占比例較小，甚至像澳大利亞教材幾乎沒有熱的習(xí)題，德國只有很少光的習(xí)題，德國和日本教材則沒有現(xiàn)代的習(xí)題等。

從計算出的每個國家各板塊習(xí)題量占總題量的百分比可知，我國教材中百分比大致為：力35%，電30%，熱11%，光9%，原9%，現(xiàn)代8%，可見力、電的比例相當(dāng)大，熱、光、原和現(xiàn)代等的比例則較小。橫向看，日本很注重力的習(xí)題，比例為50%，韓國注重電的習(xí)題，德國注重?zé)岬牧?xí)題，法國注重光的習(xí)題，澳大利亞注重現(xiàn)代的習(xí)題。

4 結(jié)論與建議

綜上所述，研究結(jié)論如下：1）我國高中物理教材的習(xí)題難度排序第六，屬于中等水平，美國的最大，日本的最??；2）我國的習(xí)題量排序第七，數(shù)量偏少，美國的最大，日本的最??；3）我國的習(xí)題平均深度排序第三，有“窄而深”取向，新加坡的第一，俄羅斯的最后； 4）我國不同板塊的習(xí)題難度中，力、電比例大，熱、光、原和現(xiàn)代比例小。其他國家除皆注重力、電的習(xí)題外，美國、法國更注重光；澳大利亞更注重現(xiàn)代；新加坡、德國、俄羅斯更注重?zé)帷?/p>

我國高中物理教材在習(xí)題設(shè)計中，有以下參考建議：

第一，適當(dāng)增加習(xí)題量。研究發(fā)現(xiàn)，相對其他國家高中物理教材，我國的習(xí)題量偏少。若教材的習(xí)題量不能滿足教學(xué)需求，教師只能將教輔資料中的習(xí)題納入學(xué)生作業(yè)，這可能使學(xué)生陷入“題?！?，反而變相“加負(fù)”。為了更有效地培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，建議根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)及教學(xué)需求等，適當(dāng)增加不同維度的習(xí)題數(shù)量、合理配置相關(guān)習(xí)題。

第二，習(xí)題不僅為了鞏固知識，還應(yīng)幫助學(xué)生建構(gòu)知識，更要通過豐富習(xí)題培養(yǎng)學(xué)生的能力，促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。因此，應(yīng)根據(jù)物理核心素養(yǎng)的多方面要求，多維度地設(shè)計習(xí)題。習(xí)題情境設(shè)置時，應(yīng)將知識與生活、科技、社會有機(jī)融合，注重物理原始問題的設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識解決實(shí)際問題的能力。關(guān)注高中學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，多水平多形式地設(shè)計習(xí)題，可適當(dāng)增加圖片或者漫畫等方式，加強(qiáng)習(xí)題的趣味性，培養(yǎng)學(xué)生的探索興趣。還要注重問題設(shè)計的開放性和探究性，適當(dāng)增加科技論文寫作，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

第三，習(xí)題不僅僅是檢測教與學(xué)的工具，還應(yīng)結(jié)合前沿?zé)狳c(diǎn)，拓展學(xué)生視野。習(xí)題設(shè)計不能完全以高考為導(dǎo)向，熱、光、原、現(xiàn)代板塊雖在高考中所占比例小，但也要設(shè)計相當(dāng)數(shù)量的習(xí)題，并需進(jìn)行適當(dāng)拓展和深入。此外，應(yīng)充分發(fā)揮習(xí)題的拓展延伸功能，以習(xí)題為橋梁，將物理學(xué)科與其他學(xué)科、物理前沿、科普等巧妙結(jié)合，拓展學(xué)生視野的同時提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

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