現(xiàn)行高中物理教科書與課程標(biāo)準(zhǔn)的一致性研究

王玎鈴 武艷紅 馬蘭剛

(西北師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院,甘肅 蘭州 730070)

《基礎(chǔ)教育課程改革綱要(試行)》提出國家課程標(biāo)準(zhǔn)是教材編寫、教學(xué)、評估和考試命題的依據(jù),是國家管理和評價(jià)課程的基礎(chǔ).[1]2018 年以核心素養(yǎng)為綱領(lǐng)的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017 版)》(以下簡稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”)正式出爐,隨后教育部公布的“2019 年普通高中國家課程教學(xué)用書目錄”包括:由彭前程主編,人民教育出版社發(fā)行的《普通高中教科書 物理》(以下簡稱“人教版” 高中物理教科書);由廖伯琴主編,山東科學(xué)技術(shù)出版社發(fā)行的《普通高中教科書 物理》(以下簡稱“魯教版”高中物理教科書);由束炳如、何潤偉主編,上海科技教育出版社發(fā)行的《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書 物理》(以下簡稱“滬教版”高中物理教科書);由熊建文主編,廣東教育出版社發(fā)行的《普通高中教科書 物理》(以下簡稱“粵教版”高中物理教科書).[2]呈現(xiàn)出“一標(biāo)多版”的現(xiàn)象. 不同版本高中物理教科書在各個(gè)方面都體現(xiàn)了課程標(biāo)準(zhǔn)的要求,但由于編寫者的主觀因素以及地域差異,教科書中的內(nèi)容編排有所不同. 而一致性分析是一種相對公正和客觀評價(jià)教科書質(zhì)量的研究方法.

在一致性研究中,對認(rèn)知分類,學(xué)者主要依賴以行為動詞作為標(biāo)準(zhǔn)提取教學(xué)目標(biāo),[3，4]這在 2003 版課程標(biāo)準(zhǔn)及其對應(yīng)的教科書中是可行的,但 2017 版課程標(biāo)準(zhǔn)以及現(xiàn)行教科書都是以物理學(xué)科核心素養(yǎng)為綱領(lǐng)研制和編寫的,因此本研究以物理學(xué)科核心素養(yǎng)為標(biāo)準(zhǔn)提取教學(xué)目標(biāo)來進(jìn)行一致性研究,從而評價(jià)新教材的質(zhì)量和指導(dǎo)新教材的使用.

1 研究方法

目前比較有代表性的一致性分析模式有Webb模式、[5]The Surveys of Enacted Curriculum模式(以下簡稱SEC模式)[6]和Achieve模式.[7]SEC模式是Andrew Porter和John Smithson通過對Webb分析模式進(jìn)行批判和發(fā)展得到的,它彌補(bǔ)了Webb模式知識種類維度的缺陷,Achieve模式偏向于測驗(yàn)——標(biāo)準(zhǔn)的一致性分析,并不適用于教材與課程標(biāo)準(zhǔn)的一致性分析.以上分析表明SEC模式是適用于教材與課程標(biāo)準(zhǔn)的一致性分析的.

Andrew Porter和John Smithson于2002年共同開發(fā)和研制的SEC一致性分析模型針對課程標(biāo)準(zhǔn)和教科書的內(nèi)容分別進(jìn)行編碼,形成“內(nèi)容主題×認(rèn)知維度”的二維表格,再將表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理后,利用Porter一致性指數(shù)[8]公式計(jì)算二者的一致性系數(shù)

這個(gè)公式中,J代表行數(shù),K代表列數(shù),ajk、bjk代表頻率表j行k列的值,其范圍在0到1.計(jì)算所得到的P值越大,說明教材與課程標(biāo)準(zhǔn)的差異越小.當(dāng)P=0時(shí),教科書和課程標(biāo)準(zhǔn)的差異最大；P=1時(shí),教科書和課程標(biāo)準(zhǔn)的差異最小.

2 研究過程

2.1 研究樣本

研究樣本為人教版、魯教版、滬教版的高中物理教科書及對應(yīng)教師參考書“拋體運(yùn)動”和“圓周運(yùn)動”對應(yīng)章節(jié).選取這一部分內(nèi)容作為研究樣本,是因?yàn)樵摬糠种R體系相對獨(dú)立,在一致性研究中可作為一個(gè)較好的案例.教師參考書是對配套教材的解讀,體現(xiàn)了教材編寫者的意圖.

2.2 數(shù)據(jù)編碼

內(nèi)容的分類根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)與教材在“拋體運(yùn)動”和“圓周運(yùn)動”所在章節(jié)的劃分,將其劃分為“曲線運(yùn)動”、“運(yùn)動的合成與分解”、“平拋運(yùn)動”和“圓周運(yùn)動”、“向心力”5個(gè)維度.

認(rèn)知水平的分類依據(jù)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個(gè)維度“物理觀念”、“科學(xué)思維”、“科學(xué)探究”、“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”.對于每個(gè)水平的細(xì)分類如表1.

表1 課程標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)知水平分類依據(jù)

(1) 對課程標(biāo)準(zhǔn)的編碼.

使用內(nèi)容分析法對課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼.提取課程標(biāo)準(zhǔn)中知識點(diǎn)數(shù)的同時(shí),劃分該內(nèi)容的認(rèn)知維度,構(gòu)建“內(nèi)容主題×認(rèn)知維度”的二維表格,并進(jìn)行歸一化處理.

兩位編碼者對《課程標(biāo)準(zhǔn)》獨(dú)立進(jìn)行編碼,用SPSS軟件處理編碼所得數(shù)據(jù),計(jì)算皮爾遜相關(guān)系數(shù)為0.924,表明兩個(gè)編碼結(jié)果在P=0.01水平上顯著相關(guān).[9-11]兩位編碼者就分歧點(diǎn)進(jìn)行討論,最終得到如表2所示編碼.

(2) 對教材的編碼.

與上述對課程標(biāo)準(zhǔn)的編碼相同,提取教科書中知識點(diǎn)數(shù)的同時(shí),劃分該內(nèi)容的認(rèn)知維度,構(gòu)建“內(nèi)容主題×認(rèn)知維度”的二維表格,并進(jìn)行歸一化處理.

兩位編碼者對人教版、魯教版和滬教版物理教科書獨(dú)立進(jìn)行編碼,用SPSS軟件處理編碼所得數(shù)據(jù),計(jì)算皮爾遜相關(guān)系數(shù)分別為0.988、0.831和0.961,表明兩位編碼者在人教版、魯教版和滬教版物理教科書編碼結(jié)果各在P=0.01水平上顯著相關(guān).兩位編碼者就分歧點(diǎn)進(jìn)行討論,最終得到如表2所示編碼.

表2 “內(nèi)容主題×認(rèn)知維度”二維表

續(xù)表

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 一致性系數(shù)分析

利用Gavin提出的計(jì)算P的臨界值方法,在matlab中用unidrnd函數(shù)將教材和課標(biāo)的知識點(diǎn)數(shù)賦值到與原矩陣大小相等的5×4矩陣中,計(jì)算得出P值,再將此過程重復(fù)20000次,最終得出P的臨界值為P0.[12]

利用Porter一致性計(jì)算方法,計(jì)算得出一致性系數(shù)P與臨界值P0并進(jìn)行比較,用以說明課程標(biāo)準(zhǔn)和教材是否存在一致性.

表3 3個(gè)版本高中物理教科書與課程標(biāo)準(zhǔn)之間的一致性系數(shù)P和95%水平的參考值P0

將3個(gè)版本的教科書與課程標(biāo)準(zhǔn)的一致性系數(shù)P與臨界值P0進(jìn)行比較,可以發(fā)現(xiàn),3個(gè)一致性系數(shù)均高于參考值,說明三個(gè)版本的教科書與課程標(biāo)準(zhǔn)均存在一致性.

3.2 曲面圖分析

通過曲面圖可以清晰的看出某一部分的內(nèi)容側(cè)重于哪一個(gè)維度的認(rèn)知水平,或哪一維度的認(rèn)知水平在某部分內(nèi)容中有所側(cè)重.

圖1表明,課程標(biāo)準(zhǔn)在“拋體運(yùn)動”和“圓周運(yùn)動”對應(yīng)章節(jié)的內(nèi)容主要集中在“圓周運(yùn)動”和“向心力”,側(cè)重于發(fā)展學(xué)生的物理觀念.圖2表明人教版教材的內(nèi)容主要集中在“平拋運(yùn)動”、“圓周運(yùn)動”和“向心力”,“平拋運(yùn)動”部分側(cè)重發(fā)展學(xué)生的物理觀念,“圓周運(yùn)動”和“向心力”,側(cè)重于發(fā)展學(xué)生的物理觀念.圖3表明魯教版教科書的內(nèi)容主要集中在“運(yùn)動的合成與分解”、“平拋運(yùn)動”和“向心力”,“平拋運(yùn)動”部分相對全面發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng),“圓周運(yùn)動”和“向心力”側(cè)重于發(fā)展學(xué)生的物理觀念.圖4表明滬教版教科書的內(nèi)容主要集中在“平拋運(yùn)動”、“圓周運(yùn)動”和“向心力”,“平拋運(yùn)動”部分側(cè)重發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維,在“圓周運(yùn)動”和“向心力”部分側(cè)重發(fā)展學(xué)生的物理觀念.

圖1 課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容和認(rèn)知維度分布

圖2 人教版教科書內(nèi)容和認(rèn)知維度分布

圖3 魯教版教科書內(nèi)容和認(rèn)知維度分布

圖4 滬教版教科書內(nèi)容和認(rèn)知維度分布

3.3 柱狀圖分析

根據(jù)比率表繪制內(nèi)容主題分布比較的柱狀圖,如圖5所示.圖5表明,對于“曲線運(yùn)動”這一主題,課程標(biāo)準(zhǔn)的比率值與人教版和魯教版教科書的比率值相近,滬教版教科書比率值明顯低于課程標(biāo)準(zhǔn).對于“運(yùn)動的合成與分解”這一主題,課程標(biāo)準(zhǔn)的比率值與人教版、滬教版教科書比率值近似,魯教版教科書比率值明顯高于課程標(biāo)準(zhǔn).對于“平拋運(yùn)動”這一主題,課程標(biāo)準(zhǔn)的比率值明顯低于各教科書的比率值,其中人教版教科書比率值最高,滬教版教科書比率值最低.對于“圓周運(yùn)動”這一主題,課程標(biāo)準(zhǔn)的比率值與滬教版教科書的比率值相近,人教版和魯教版教科書的比率值均低于課程標(biāo)準(zhǔn),其中魯教版教科書比率值最低.對于“向心力”這一主題,課程標(biāo)準(zhǔn)的比率值與滬教版教科書比率值相近,人教版和魯教版教科書的比率值相近且低于課程標(biāo)準(zhǔn)比率值.

圖5 內(nèi)容主題分布比較

根據(jù)比率表繪制認(rèn)知水平分布比較的柱狀圖,即圖6.圖6表明,課程標(biāo)準(zhǔn)和教科書都注重發(fā)展學(xué)生的“物理觀念”.對于“物理觀念”這一維度,課程標(biāo)準(zhǔn)的比率值高于各版本教科書的比率值,且各版本教科書的比率值相近.對于“科學(xué)思維”這一維度,課程標(biāo)準(zhǔn)的比率值低于各版本教科書的比率值,其中滬教版教科書的比率值最高,魯教版教科書的比率值最低.對于“科學(xué)探究”這一維度,課程標(biāo)準(zhǔn)與各版本教科書的比率值幾乎一致.對于“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”這一維度,課程標(biāo)準(zhǔn)的比率值低于人教版和魯教版教科書的比率值,高于滬教版教科書的比率值,其中魯教版教科書的比率值最高.

圖6 認(rèn)知水平分布比較

4 研究結(jié)論

教材的編制是以課程標(biāo)準(zhǔn)為綱領(lǐng)的,二者之間應(yīng)該存在一致性.通過SEC分析可以發(fā)現(xiàn)在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》與人教版、魯教版和滬教版普通高中物理教科書“拋體運(yùn)動”和“圓周運(yùn)動”對應(yīng)章節(jié)中,雖然從知識內(nèi)容和認(rèn)知水平上二者都存在一定的差異,但是整體而言存在一致性.其中魯教版高中物理教科書與課程標(biāo)準(zhǔn)的一致性最高.