中美高中物理習(xí)題比較研究

摘 ? 要?為了解中美高中物理教科書中習(xí)題的異同，本文選取“曲線運動”部分內(nèi)容，從習(xí)題設(shè)置的數(shù)量、類型、呈現(xiàn)方式、特點、難易程度等方面，對比分析了美國主流高中物理教科書《物理、原理與問題》和我國人教版物理必修2?；谘芯拷Y(jié)果，為我國高中物理教科書習(xí)題的編寫提供建議。

關(guān)鍵詞?習(xí)題 ?高中物理 ?比較研究

作為教科書有機(jī)組成部分的習(xí)題，在教學(xué)過程中占據(jù)著重要地位。對學(xué)生，做習(xí)題是鞏固知識，加深理解的重要手段，也是接觸社會文化的重要載體，有助于發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新意識和科學(xué)核心素養(yǎng);對教師，習(xí)題反饋的信息可以幫助其及時了解學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握情況，從而補(bǔ)充有針對性的課堂教學(xué)，提高教學(xué)效果。習(xí)題在數(shù)量、水平、風(fēng)格和側(cè)重點上的差異既反映了物理教科書的整體水平、風(fēng)格和傾向，對具體的物理教學(xué)實踐也有不可忽視的影響[1]。因此，客觀地分析和總結(jié)其他國家物理教科書習(xí)題編寫的特點，對編寫我國教科書至關(guān)重要。

一、研究設(shè)計

1.研究對象

中國：選擇人民教育出版社根據(jù)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2003）》于2010年編制出版的《普通高中物理標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書》（下文中簡稱“人教版”）。美國：選擇由美國著名物理學(xué)教授PaulW·Zitzelwitz編著的，麥格勞—希爾公司在2002年出版的高中物理教科書《物理、原理與問題》（下文中簡稱“美國版”），該書在美國適用范圍最廣，最受美國師生歡迎。為了統(tǒng)一研究內(nèi)容，選擇人教版必修2第五章“曲線運動”和美國版第六章“二維運動”中的習(xí)題。

2.研究方法

從數(shù)量、類型、開放性、信息呈現(xiàn)形式和難易程度等方面定量描述了兩國教科書的習(xí)題，并根據(jù)研究結(jié)果定性地描述了兩國教科書的習(xí)題特征。

3.量化指標(biāo)

（1）習(xí)題數(shù)量

本文約定不計正文中的思考題以及附錄中的習(xí)題。根據(jù)包含子問題與不包含子問題，將題目分成兩類，分別統(tǒng)計數(shù)量以及各類型所占比例用于作為評價習(xí)題整合程度和層次性的指標(biāo)[1]。

（2）習(xí)題類型

將物理習(xí)題分為選擇題、填空題、簡答題、計算題、作圖題、證明題和綜合題（或不明確的類型），共七種，分別統(tǒng)計各題型數(shù)量。

（3）習(xí)題的呈現(xiàn)方式

將習(xí)題分為純文本、含圖片、含表格這三種呈現(xiàn)形式，分別統(tǒng)計各呈現(xiàn)方式的習(xí)題數(shù)量。

（4）習(xí)題的特征

從描述特征、目標(biāo)特征角度進(jìn)行比較。描述角度根據(jù)情境的有無，分為有情境習(xí)題與無情境習(xí)題。目標(biāo)角度將有明確條件和答案的習(xí)題歸為封閉性習(xí)題，相對而言條件不完備、答案不確定的習(xí)題統(tǒng)歸為開放性習(xí)題。

（5）習(xí)題難度

習(xí)題難度作為評價習(xí)題質(zhì)量的重要指標(biāo)，從要求水平、知識點數(shù)量、背景水平三個維度進(jìn)行刻畫。

二、研究結(jié)果與分析

1.習(xí)題數(shù)量及分布

人教版共有30道習(xí)題，而美國版有102道習(xí)題。人教版中有8道包含子問題的習(xí)題，占總數(shù)的26.7%，子問題數(shù)大于4的題目有1道，占總數(shù)的3.4%;美國版含有子問題的習(xí)題數(shù)量為23道，占總數(shù)的23.5%，其中3道習(xí)題的子問題數(shù)超過4，占總數(shù)的3%。可以看出，美國版習(xí)題的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人教版，但兩者的整合程度和層次性沒有太大差別。兩國物理教科書習(xí)題以不同的方式編排。人教版習(xí)題的布局按節(jié)附在每節(jié)正文后，習(xí)題的數(shù)量大約為3-5道。美國版習(xí)題編排在多處，每個重要知識點后設(shè)置了“Practice Problem”欄目，數(shù)量在3-4道，幫助學(xué)生及時鞏固知識;每一節(jié)內(nèi)容后設(shè)置了“Section Review”欄目，數(shù)量6-7道，用于回顧該節(jié)知識內(nèi)容;每一章后設(shè)置了“Assessment”欄目，數(shù)量較多，有62道，以及“Standardized Test Practice”欄目有9道習(xí)題，用于測驗。由此可以看出，人教版教材的習(xí)題設(shè)置的數(shù)量約是美國教材的1/4，習(xí)題位置也較為單一，僅在每小節(jié)后設(shè)置習(xí)題。

2.習(xí)題類型

人教版習(xí)題中計算題的數(shù)量最多，占總數(shù)的43.3%，綜合題占23.3%，簡答題占20%，作圖題占6.7%，證明題和選擇題各占3%，沒有填空題;美國版習(xí)題中有56道計算題，占習(xí)題總數(shù)的54.9%，簡答題為27.5%，選擇題為6.9%，作圖題和綜合題均占4.9%，填空題占1%，沒有證明題。

從以上結(jié)果可以看出：兩種版本都以計算題為主，美國版的習(xí)題中計算題的比重更大。人教版的題型分布相對之下均勻些。人教版沒有填空題，而美國版沒有證明題。兩種版本有各自的特色：美國版的特色是有填空題，通過概念圖，幫助學(xué)生掌握知識點。人教版的特色是提供了證明題，以加深學(xué)生對公式的理解。

3.習(xí)題的呈現(xiàn)方式

人教版習(xí)題以文本和圖片形式呈現(xiàn)，18道以文本形式呈現(xiàn)的習(xí)題占總數(shù)的60%，以圖片呈現(xiàn)的習(xí)題占40%，沒有設(shè)置包含表格的習(xí)題。美國版習(xí)題以文本、圖片、表格三種方式呈現(xiàn)。主要為純文本形式，共91道，占習(xí)題總數(shù)的89%，10道含圖片的習(xí)題占9.8%，1道含表格的習(xí)題占1%。從統(tǒng)計結(jié)果來看，美國版主要以文本形式呈現(xiàn)習(xí)題，而人教版的習(xí)題呈現(xiàn)方式更加均衡。

4.習(xí)題的特征

從描述角度看，美國版中有情境來源的習(xí)題較高，占96.1%，人教版略低，有情景來源的習(xí)題占86.7%。但是，考慮到兩國習(xí)題數(shù)量的懸殊，可以表明美國更加重視情境的應(yīng)用。教材內(nèi)容要圍繞落實物理核心素養(yǎng)要求，幫助學(xué)生從物理學(xué)視角認(rèn)識自然、理解自然，形成物理觀念[3]。我國在編制習(xí)題時要更加重視情境來源在習(xí)題中的應(yīng)用，更好地貫徹課程目標(biāo)。

從統(tǒng)計結(jié)果可以看出，兩國教科書中的開放性習(xí)題數(shù)量是人教版教材少，但由于人教版的習(xí)題總數(shù)量較少，因此開放性習(xí)題比例反而高，但是兩國差距不明顯。設(shè)置開放性習(xí)題可以培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，有助于知識遷移，拓寬思路。

5.習(xí)題難度

在習(xí)題要求水平方面，人教版的習(xí)題處于理解水平，美國版主要以理解為主，識記的題目占2%。兩國沒有探究水平的題目，都以考察學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握情況為主。根據(jù)計算公式，要求水平人教版2.0，美國版1.98。

在知識點數(shù)量方面，人教版中有22道和6道分別包含1個和2個知識點的習(xí)題，各占總數(shù)的73.3%、20%，只有6.7%的習(xí)題包含知識點不少于3個;美國版中有75道習(xí)題包含1個知識點，占總數(shù)的73.5%，包含2個知識點的數(shù)量為16道，占總數(shù)的15.7%，包含不少于3個知識點的習(xí)題11道，占總數(shù)的10.8%。從數(shù)據(jù)可以看出，隨著包含知識的數(shù)量增多，兩國教科書習(xí)題數(shù)量有所減少，人教版的下降趨勢更明顯;計算得人教版的平均知識點含量為1.33，美國版為1.37，這表明在知識點數(shù)量上的難度系數(shù)人教版低于美國版。

從習(xí)題涉及的背景來看，兩國教科書均以有關(guān)生活背景方面的習(xí)題數(shù)量為主，均不涉及前沿的科學(xué)技術(shù)背景。人教版物理背景的習(xí)題大于美國版。人教版習(xí)題的總體平均背景水平為1.87，美國版的習(xí)題為1.92。

將上述結(jié)果代入難度系數(shù)公式后發(fā)現(xiàn)，人教版習(xí)題的總體難度為1.725，美國版習(xí)題的總體難度為1.745。所以人教版在“曲線運動”這一部分內(nèi)容的習(xí)題總體難度略低于美國版。

三、啟示

1.增加習(xí)題數(shù)量

研究發(fā)現(xiàn)，人教版的習(xí)題數(shù)量遠(yuǎn)低于美國版。掌握知識點需要一定數(shù)量的習(xí)題鞏固理解，因此我國應(yīng)在教材中適當(dāng)增加一些高質(zhì)量的習(xí)題。開放性的習(xí)題可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，發(fā)展物理學(xué)科思維，培養(yǎng)批判性思維能力。而我國開放性的習(xí)題不足，所以教材編寫者在編制習(xí)題時要注重習(xí)題的品質(zhì)，把握好難度，同時優(yōu)化習(xí)題類型。編制思維導(dǎo)圖形式的填空題，幫助學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識。在研究過程中，筆者還注意到人教版在本章中只安排了一道例題，出現(xiàn)在第二節(jié)“平拋運動”[4]。而美國教科書在這一章中安排了三節(jié)內(nèi)容，每一節(jié)中設(shè)置了一道例題，例題的講解詳細(xì)、步驟規(guī)范。缺少例題以及例題難度過高不利于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，使得學(xué)生因無法順利完成習(xí)題產(chǎn)生厭學(xué)心理。教科書應(yīng)該增加一些例題，幫助學(xué)生建立與教科書溝通的橋梁，讓學(xué)生可以在自學(xué)中受益。

2.優(yōu)化習(xí)題情境

兩國的教科書都重視習(xí)題的情境設(shè)置。人教版習(xí)題多是經(jīng)過人為加工、剝離的“偽生活背景”習(xí)題，其真實性受到破壞[5]。美國物理教科書更加注重與學(xué)生生活實際的結(jié)合，從學(xué)生視角編制題目，選材貼近學(xué)生生活，符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律。情景化的題目富有趣味，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。兩國結(jié)合前沿科技的物理習(xí)題不多，為了實現(xiàn)課程目標(biāo)，編寫者每年都應(yīng)該及時替換或增加與時事緊密聯(lián)系的題目，盡可能避免一些無情境的題目。物理知識來源于生活，設(shè)計習(xí)題時應(yīng)重視與實際生活的結(jié)合，同時融入STSE教育理念，重視與前沿科技的結(jié)合。通過習(xí)題幫助學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境的密切關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感，讓學(xué)生感受到生活中處處有物理。

3.增強(qiáng)習(xí)題層次性

人教版中包含子問題的習(xí)題占總數(shù)的比例高于美國教科書，更重視分層設(shè)計。但是人教版中一些習(xí)題起點高，綜合性強(qiáng)。一些基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生甚至無法看懂題目，這樣會損害學(xué)習(xí)物理的興趣，不利于知識的遷移。在設(shè)置習(xí)題時要充分考慮學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律——由具體到抽象，由簡單到復(fù)雜。適當(dāng)增加包含子問題的題數(shù)，層層遞進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生在逐步推進(jìn)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，體會物理推理的美[5]，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力。教科書應(yīng)面向所有學(xué)生，設(shè)置不同難度的習(xí)題盡可能地照顧到不同層次學(xué)生的需求。每一節(jié)后的習(xí)題主要是幫助學(xué)生鞏固知識，加深理解;在每一章末，設(shè)置一些稍難的習(xí)題;在附錄部分設(shè)置難度更大的習(xí)題。教科書的習(xí)題若能夠滿足學(xué)生的需求，學(xué)生就不需要額外購買魚龍混雜的教輔資料，才能真正達(dá)到減負(fù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳立寶.中澳數(shù)學(xué)教科書習(xí)題比較研究——以人教版和HMZ8年級教科書為例[J].數(shù)學(xué)教育學(xué)報，2013（02）.

[2] 吳立寶，王建波，曹一鳴.初中數(shù)學(xué)教科書習(xí)題國際比較研究[J].課程·教材·教法，2014（02）.

[3] 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017）[S].北京：人民教育出版社，2017.

[4] 課程教材研究所等.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書物理必修2[M]北京：人民教育出版社，2010.

[5] 公麗云.中國大陸與臺灣地區(qū)高中物理習(xí)題比較[J].教育導(dǎo)刊，2015（11）.

[作者：馮婷嫣（1994-），女，浙江寧波人，南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院在讀碩士研究生。]【責(zé)任編輯 ?郭振玲】