新高考改革對上海學(xué)生大學(xué)物理學(xué)習(xí)的影響

倪曉冉 朱廣天

(華東師范大學(xué)教師教育學(xué)院，上海 200062)

1 背景

2014年9月4日，國務(wù)院頒布《關(guān)于深化考試招生制度改革的實(shí)施意見》[1]，實(shí)施意見提出在上海、浙江兩省市先行進(jìn)行高考改革綜合試點(diǎn)，以此為其他省市的高考改革提供依據(jù)。隨后，上海市于同年9月18日公布了《上海市深化高等學(xué)校招生綜合改革實(shí)施方案》[2]，該方案提出：自2014年秋季新入學(xué)的高中一年級學(xué)生開始實(shí)施“3+3”新高考模式，即考生總成績由統(tǒng)一高考的語文、數(shù)學(xué)、外語3個科目成績和高中學(xué)業(yè)水平等級性考試3個科目成績組成。計(jì)入總成績的高中學(xué)業(yè)水平考試等級性科目，由考生根據(jù)報(bào)考高校要求和自身特長，在思想政治、歷史、地理、物理、化學(xué)、生物等科目中自主選擇3門。

其中，語文、數(shù)學(xué)、外語每門滿分150分，3門學(xué)業(yè)水平等級性考試科目每門滿分70分。高中學(xué)業(yè)水平等級性考試成績在計(jì)入高考總分時(shí)，不再使用實(shí)際的卷面分?jǐn)?shù)，而是將考生卷面實(shí)際分?jǐn)?shù)按比例進(jìn)行分級排序，然后再轉(zhuǎn)換為百分制分?jǐn)?shù)計(jì)入高考總分，滿分70分，最低40分。相鄰兩級之間的分差均為3分,共分為11級。之所以采用選考科目等級賦分制，是由于不同科目考試內(nèi)容和難度不同，使得不同科目的卷面得分缺乏可比性[3]。如果仍將卷面實(shí)際得分記為高考成績，將會產(chǎn)生嚴(yán)重的不公平現(xiàn)象，這與改革的初衷完全背離；而按事先規(guī)定的比例和分值進(jìn)行等級賦分是相對可行且公平的辦法。

采用學(xué)生自主選擇考試科目的初衷是希望能夠增加學(xué)生的選擇權(quán)，讓學(xué)生能夠根據(jù)自身特長和日后想從事的職業(yè)需要來選擇適合于自身的科目。然而，該方案在具體實(shí)施的過程中卻出現(xiàn)了一些新的問題，尤其在等級賦分模式下出現(xiàn)的學(xué)科失衡問題，引起了各界人士的廣泛關(guān)注和討論。而這一失衡問題在物理學(xué)科中表現(xiàn)得尤為明顯。

2 物理學(xué)科失衡問題

2.1 選考人數(shù)下降 學(xué)科地位降低

作為一門基礎(chǔ)學(xué)科，物理對提高學(xué)生的邏輯思維能力、實(shí)驗(yàn)觀察能力、計(jì)算能力有很大的益處。然而相比于其他學(xué)科，許多物理原理都是抽象的，學(xué)生很難在現(xiàn)實(shí)生活中找到對照，這就意味著學(xué)習(xí)物理需要極強(qiáng)的邏輯推理能力。很多學(xué)生即使花費(fèi)了很多的時(shí)間和精力，也很難把物理學(xué)好。長此以往，大部分學(xué)生都對物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生了極大的畏懼心理[3]，這就為學(xué)生不選物理作為等級考科目埋下了伏筆。

而采用等級賦分制則進(jìn)一步激化了這一問題。等級賦分意味著卷面分?jǐn)?shù)高低不再重要，真正影響學(xué)生最終成績的是考生的排名情況。這就迫使學(xué)生在選擇考試科目時(shí)，要考慮自身水平在群體中所處的位置。因?yàn)槲锢韺W(xué)科對各項(xiàng)能力要求較高，所以物理學(xué)得好的學(xué)生往往也是那些成績最為優(yōu)秀的學(xué)生。而一些成績中等的學(xué)生，考慮到自己在與優(yōu)秀學(xué)生的競爭中可能排名落后，致使自己的分?jǐn)?shù)較低，不能進(jìn)入理想的大學(xué)。紛紛放棄物理，而選擇其他競爭壓力相對較小的學(xué)科。成績中等的學(xué)生走了，那些成績優(yōu)良的學(xué)生又開始擔(dān)心自己成為隊(duì)伍尾端的學(xué)生，也紛紛轉(zhuǎn)投其他學(xué)科。這就是“六選三”或“七選三”模式的“驅(qū)趕效應(yīng)”，即優(yōu)秀學(xué)生扎堆物理學(xué)科，將大量的普通學(xué)生從物理學(xué)科驅(qū)趕出去，并引起恐慌心理，造成連鎖反應(yīng)，使選考物理的學(xué)生越來越少[3]。同時(shí)，高校招生政策的過于保守也起到了推波助瀾的作用。盡管高校的很多專業(yè)都需要具有物理背景的學(xué)生，但在實(shí)際的招生過程中，大多數(shù)高校僅要求學(xué)生滿足其所列出3門選考科目中的一門就可以報(bào)考相關(guān)專業(yè)，這就意味著學(xué)生選考物理與否對其專業(yè)的選擇沒有任何影響，高校這一層面的篩選功能就完全不存在了。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年,在參加高考的5萬多名上海考生中，僅有19218人選考物理，在6門選考學(xué)科中排名第五。同樣采用等級賦分制的浙江遇到的問題則更加嚴(yán)峻，2017年，浙江全省有29.13萬考生，但是選考物理的只有8萬人。物理“遇冷”已成為不爭的事實(shí)。這一現(xiàn)象導(dǎo)致的直接后果就是：物理學(xué)科地位的降低。在施行“3+1”政策的時(shí)代，物理是上海理科考生的首選，且其與語文數(shù)學(xué)外語同為150分。所以各中學(xué)教師也會將大量的時(shí)間與精力投入到物理教學(xué)中。而在新高考政策下，各學(xué)校選考物理的人數(shù)都有一定的下降，一些生源質(zhì)量不高的學(xué)校甚至出現(xiàn)基本無人選擇物理的現(xiàn)象。許多學(xué)校中的物理課時(shí)被其他選考科目所侵占，物理學(xué)科不再受到教師和學(xué)生的重視。許多專家學(xué)者對此現(xiàn)象表示深深的擔(dān)憂，他們指出物理選考人數(shù)的持續(xù)下降會造成科學(xué)領(lǐng)域人才的大量流失。

2.2 知識體系不完整

根據(jù)《2014上海市高考改革方案》[4]要求：合格性考試內(nèi)容以普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)中的基礎(chǔ)型課程要求為依據(jù)，等級性考試內(nèi)容以普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)中的基礎(chǔ)型和拓展型課程要求為依據(jù)。為了適應(yīng)合格考和等級考不同的難度要求，很多重要概念都不需要物理合格考考生掌握。如:牛頓力學(xué)中的勻變速直線運(yùn)動、平拋運(yùn)動、摩擦力和動量；電磁學(xué)中的楞次定律、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢及法拉第電磁感應(yīng)定律等。中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)物理系教授朱邦芬指出：“大多數(shù)合格的高中畢業(yè)生物理知識嚴(yán)重碎片化，沒有形成初步的科學(xué)思維能力和科學(xué)精神。長此以往，我國國民的科學(xué)素質(zhì)必定大幅度下降，甚至可能產(chǎn)生大量受過高等教育的現(xiàn)代“科盲”，對我國長遠(yuǎn)發(fā)展造成損害[5]?！?/p>

3 相關(guān)學(xué)生大學(xué)理科學(xué)習(xí)情況調(diào)查

2017年9月，首屆經(jīng)歷了新高考改革的上海學(xué)生正式進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)。我們希望通過分析首屆新高考學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后的物理課程的學(xué)習(xí)情況，來探究新的選考制度對于學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)所產(chǎn)生的影響。為了直接了解他們的學(xué)習(xí)情況，我們采取了紙筆測驗(yàn)結(jié)合訪談的形式選取了華東師范大學(xué)“大學(xué)物理C”課程的一個班級的學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查對象共93人，其中有16名上海學(xué)生，其余學(xué)生廣泛分布于全國各省市。所有學(xué)生均為化學(xué)系學(xué)生。16名上海學(xué)生中，有6人高考選考了物理，這一比例與上海考生整體選擇物理的比例接近。為了反映上?？忌w的物理學(xué)習(xí)情況，本文中的數(shù)據(jù)沒有對上海學(xué)生是否選考了物理加以區(qū)分。

我們將對幾種不同類型的紙筆測驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括FCI(Force Concept Inventory—力學(xué)概念測試量表)前后測、BEMA(Brief Electricity and Magnetism Assessment——電磁學(xué)概念測試量表)前測，以及學(xué)生第一學(xué)期的大學(xué)物理、大學(xué)化學(xué)和高等數(shù)學(xué)考試成績。其中，F(xiàn)CI和BEMA的前測均是在學(xué)生沒有進(jìn)行相應(yīng)章節(jié)的大學(xué)物理學(xué)習(xí)前進(jìn)行的，這樣我們可以更好地了解學(xué)生進(jìn)入大學(xué)時(shí)的物理基礎(chǔ)知識掌握的情況。以上幾種測試中，上海學(xué)生與其他地區(qū)學(xué)生的平均得分率如圖1所示。

3.1 物理基礎(chǔ)相對薄弱

我們發(fā)現(xiàn)，在BEMA和FCI兩項(xiàng)前測中，上海學(xué)生的平均得分率僅為55.2%和75.6%。而其他地區(qū)學(xué)生得分率為69.5%和87.6%。也就是說，在開始學(xué)習(xí)大學(xué)物理課程之前，上海學(xué)生對于力學(xué)和電磁學(xué)相關(guān)的物理基礎(chǔ)知識掌握情況要低于其他地區(qū)學(xué)生的平均水平。為了進(jìn)一步分析兩類學(xué)生得分之間的差距是否顯著，我們計(jì)算了各項(xiàng)測試分?jǐn)?shù)的p值和效應(yīng)量，具體結(jié)果如表1所示。p值一般用于判斷所檢驗(yàn)的效應(yīng)是否具有統(tǒng)計(jì)意義上的顯著性差異。而效應(yīng)量在均值檢驗(yàn)中表示總體中兩組樣本分布的非重疊程度，效應(yīng)量越大，重疊程度越小，兩統(tǒng)計(jì)量分布的分離程度也就越高[6]。通過計(jì)算效應(yīng)量的大小，我們可以在p值的基礎(chǔ)上進(jìn)一步了解各樣本統(tǒng)計(jì)量間的差異大小。

圖1 上海學(xué)生與其他地區(qū)學(xué)生的測試平均得分率

關(guān)于均值差異顯著性檢驗(yàn)的效應(yīng)量(d)的計(jì)算公式[7]，根據(jù)其適用條件的不同而略有不同，我們選取

式中，M1為非上海地區(qū)學(xué)生得分平均值；M2為上海地區(qū)學(xué)生得分平均值；S為非上海地區(qū)學(xué)生得分標(biāo)準(zhǔn)差。

在BEMA 和FCI兩項(xiàng)前測中，p值分別為0.002和0.027，均小于0.05，說明上海學(xué)生和其他地區(qū)學(xué)生在這兩項(xiàng)前測中的平均得分有顯著性差異。而根據(jù)Cohen早期的定義[8]，效應(yīng)量d為0.2是較小的效應(yīng)量；d為0.5是中等的效應(yīng)量；d為0.8是較大的效應(yīng)量。在BEMA前測中，效應(yīng)量d等于0.94，這說明上海學(xué)生在與電磁學(xué)相關(guān)的概念前測中的得分與其他地區(qū)學(xué)生的得分差異非常大。而在FCI前測中,效應(yīng)量d等于0.65，這說明上海地區(qū)學(xué)生在有關(guān)力學(xué)概念的前測中的得分與其他地區(qū)學(xué)生得分相比也有中等偏上程度的差異。

表1 各項(xiàng)測試的p值與效應(yīng)量

綜合平均得分率、p值和效應(yīng)量d的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以得出：在剛?cè)雽W(xué)階段，上海學(xué)生的物理基礎(chǔ)確實(shí)與其他地區(qū)的學(xué)生有較大的差距。

經(jīng)過一學(xué)期的學(xué)習(xí)，我們對所有學(xué)生進(jìn)行了FCI后測。在FCI后測中，上海學(xué)生的平均得分率為91.5%，雖然與前測相比有很大的提高，但是仍低于其他地區(qū)學(xué)生94.2%的平均得分率。FCI后測中p值為0.344，效應(yīng)量d等于0.27，這說明上海學(xué)生與其他地區(qū)學(xué)生在FCI后測中仍存在一定的差異(受到樣本量大小的影響，有時(shí)即使反映差異顯著性的p值大于0.05，但兩組樣本仍可以存在中等程度的差異[9])。有一種聲音認(rèn)為，北京、上海等大城市的學(xué)生，由于高考競爭壓力小，所以成績低于其他地區(qū)的學(xué)生。為了檢驗(yàn)上海地區(qū)學(xué)生成績是否普遍低于其他地區(qū)學(xué)生，我們也收集了學(xué)生在“大學(xué)物理”“高等數(shù)學(xué)”和“無機(jī)化學(xué)”這三門大一基礎(chǔ)課程中的期中考試成績加以分析對比。在期中測試中，上海學(xué)生的物理平均得分率為72.0%，仍然低于其他地區(qū)的學(xué)生的平均得分率75.7%。但是，在高等數(shù)學(xué)和無機(jī)化學(xué)的期中測試中，上海學(xué)生的兩門課的平均得分率分別為86.9%和76.9%，其他地區(qū)學(xué)生的平均得分率為81.7%和73.7%，上海學(xué)生的數(shù)學(xué)和化學(xué)平均得分率均高于其他地區(qū)學(xué)生的平均得分率。進(jìn)一步分析可得，在高等數(shù)學(xué)期中測試中，效應(yīng)量d為0.40，說明上海學(xué)生與其他地區(qū)學(xué)生在高等數(shù)學(xué)考試中存在著中等程度的差異，上海學(xué)生的平均表現(xiàn)要好于其他地區(qū)的學(xué)生。同樣的，在無機(jī)化學(xué)期中測試中，效應(yīng)量d為0.26，說明了上海學(xué)生在化學(xué)考試中的平均成績也要略好于其他地區(qū)的學(xué)生。

大學(xué)物理與高等數(shù)學(xué)和無機(jī)化學(xué)期中成績的對比說明，上海學(xué)生的物理基礎(chǔ)知識掌握情況較差，并不是人們通常認(rèn)為的高考競爭壓力較小所造成的。如果是競爭壓力小而導(dǎo)致了他們的劣勢的話，這種劣勢應(yīng)該普遍存在于所有科目中。然而他們的高等數(shù)學(xué)，化學(xué)水平實(shí)際上是要略高于其他地區(qū)的學(xué)生的。不選擇物理作為高考(等級考)科目的上海學(xué)生只需要掌握部分物理概念，知識體系不夠完整，物理基礎(chǔ)比其他地區(qū)學(xué)生要薄弱一些。這不僅造成了他們大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)困難，也可能會影響他們在后續(xù)課程中的表現(xiàn)。

3.2 知識體系不完整——以電磁學(xué)為例

在平均得分率和效應(yīng)量的分析中，我們都發(fā)現(xiàn)在電磁學(xué)相關(guān)概念的測試中，上海學(xué)生的得分與其他地區(qū)學(xué)生的得分差異最大。因此，我們將電磁學(xué)概念前測(BEMA)的結(jié)果進(jìn)行了進(jìn)一步分析。BEMA測試卷中的題目按其所考察的知識點(diǎn)類型可以分為4類：靜電場、直流電路、靜磁場、法拉第電磁感應(yīng)定律[10]，上海學(xué)生在每一類題目中的得分率如圖2所示。

圖2 上海學(xué)生電磁學(xué)分類試題得分率

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果中，我們不難看出，在電磁學(xué)這一模塊中，上海學(xué)生存在知識掌握程度不均的現(xiàn)象。學(xué)生在考查法拉第電磁感應(yīng)定律題目上的得分率僅為24.1%，明顯低于其他3種類型題目的得分率，而在與靜電場有關(guān)的題目上的得分率高達(dá)67.1%。分析這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，部分上海學(xué)生基本沒有學(xué)習(xí)過與法拉第定律有關(guān)的知識。根據(jù)《2014 上海高考改革方案》[4]，參加合格考的學(xué)生僅需掌握物理課程標(biāo)準(zhǔn)中基礎(chǔ)型課程的知識，只有參加等級考的學(xué)生才需要學(xué)習(xí)拓展型課程的知識，而在2015年發(fā)布的《上海市中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)(試行稿)》調(diào)整意見[10]中刪除了包括法拉第電磁感應(yīng)定律及應(yīng)用在內(nèi)的拓展型課程Ⅱ中的所有知識點(diǎn)(見表2)。即使是參加物理等級考的上海學(xué)生，他們也無需掌握法拉第電磁感應(yīng)定律。

表2 《上海市普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》節(jié)選

續(xù)表

3.3 學(xué)生對選考物理的反思

事實(shí)上，上海的學(xué)生在學(xué)習(xí)了大學(xué)物理課程之后，也意識到了高中物理知識的缺失對于大學(xué)學(xué)習(xí)的影響。因此，我們在大學(xué)物理課程進(jìn)行過程中，采訪了部分上海學(xué)生，提出的問題是：“如果再給你一次重新選擇的機(jī)會，你會在高中選考物理嗎”。而學(xué)生的回答卻顯示，即使已經(jīng)知道物理在理工科學(xué)習(xí)中的重要性，學(xué)生仍可能基于現(xiàn)實(shí)因素的考慮而棄選物理。例如，一位選擇“化學(xué)歷史地理”組合的學(xué)生是這樣回答的。

“如果我知道我選化學(xué)還得學(xué)物理，我高中肯定加物理啊，但是有可能我加了物理不一定能上華師大，或者可能未必能自由選擇專業(yè)。我高考?xì)v史是70分滿分的，但物理我感覺滿分不太可能，最多67分。但是即便不選物理，肯定至少會認(rèn)真聽物理課，而不是在物理課上做數(shù)學(xué)做化學(xué)……”

這位同學(xué)的回答反映出3個方面問題：第一，學(xué)生在高中階段的選科具有一定的盲目性，學(xué)生并不了解自己所感興趣的專業(yè)發(fā)展方向需要哪些必備的基礎(chǔ)知識。一位想要報(bào)考化學(xué)系的高中生，很可能根本不知道從事化學(xué)研究是要有許多物理基礎(chǔ)知識的(“如果我知道我選化學(xué)還得學(xué)物理，我高中肯定加物理啊”)；第二，學(xué)生在選擇選考科目時(shí)實(shí)際上還是以能否在高考中取得高分為依據(jù)，選學(xué)科目與未來專業(yè)的匹配性在分?jǐn)?shù)面前只能是退而求其次，即使知道化學(xué)系要求物理，也未必會選(“有可能我加了物理不一定能上華師大”)；第三，高中學(xué)生對于不選為高考科目的學(xué)科，重視程度是非常低的(“在物理課上做數(shù)學(xué)做化學(xué)”)。

但另一方面，也有一部分學(xué)生認(rèn)為，自己會在高中時(shí)選考物理，因?yàn)檫@帶給了自己更大的專業(yè)選擇余地。例如一位選擇了“物理化學(xué)地理”組合的上海學(xué)生在訪談中表示：

“還是會選。當(dāng)初考慮加物理就是沖著學(xué)校物理是強(qiáng)項(xiàng)，有好老師好資源。其次理化這個搭配讓我專業(yè)選擇很自由，基本都可以按喜好來了(我考前沒有明確目標(biāo)，文理通吃，還有幾個因?yàn)榻?jīng)濟(jì)條件最后錯過了的很喜歡的專業(yè))。我最后去了化學(xué)系，現(xiàn)在還覺得選了物理學(xué)起來都有點(diǎn)吃力，何況不選?！?/p>

從這位學(xué)生的回答中，我們看到，高中生對于專業(yè)選擇不一定具有明確的方向。這時(shí)，物理在各個專業(yè)中的基礎(chǔ)作用可以得到顯現(xiàn)。如果有更多的高校在招生時(shí)強(qiáng)調(diào)物理的重要性，可以引導(dǎo)高中學(xué)生更加重視物理的學(xué)習(xí)。

4 結(jié)語

上海新高考改革的選考制度客觀上造成了物理選考人數(shù)的下降和物理學(xué)科地位的降低,本屆上海學(xué)生的物理基礎(chǔ)相對薄弱且沒有形成完善的物理知識體系，對其進(jìn)入大學(xué)后的學(xué)習(xí)造成了困難。本研究重點(diǎn)關(guān)注的對象為首屆上海新高考考生，參與調(diào)查的學(xué)生樣本量受到專業(yè)與課程容量的限制，但本研究的結(jié)果已經(jīng)能夠在一定程度上反映出選修選考制度對上海學(xué)生大學(xué)物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生的影響。而這一問題也引起了教育部門和各大高校的重視。在上海和浙江最新公布的高考方案中，都對于物理科目實(shí)行了最低選考人數(shù)保障制度，而且越來越多的高校也在上海和浙江的招生中強(qiáng)調(diào)必須選考物理。我們期望這些舉措可以幫助高中和大學(xué)的物理教學(xué)更好地開展。同時(shí)我們也將持續(xù)關(guān)注和研究新高考模式下的學(xué)生在大學(xué)物理和其他相關(guān)課程學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)。