對中美物理教材知識難度差異的分析與思考*

張 磊

(中國煙臺赫爾曼格邁納爾中學 山東 煙臺 265500) (山東師范大學物理與電子科學學院 山東 濟南 250014)

1 美國PPP教材介紹

美國教材《Physics: Principles and Problems》是由Paul W.Zitzewitz①等人編寫,美國McGraw-Hill公司出版的一部生活型取向的高中物理教材[1].這部教材自出版以來經久不衰，自1990年到2005年一直在美國“常規一年的物理課程”中選用率最高.其最大特點是緊密聯系生活.教材的編寫者力圖通過將物理規律的講解與生活中物理現象的解釋聯系在一起，讓學生體會到物理學的巨大魅力.

2 中美物理教材知識難度比較[1～2]

表1中中國《物理》：必修1，必修2，選修3-1，3-2，3-3，3-4，3-5這七本教材所涵蓋的全部知識內容是我國最難課程內容的整體.但與美國教材相比我國教材的知識內容仍然不夠豐富.由表1可見，美國教材力學部分第八章“轉動”；第九章“動量與動量守恒”中涉及到的角動量、角動量守恒、二維空間中的碰撞；近代物理部分第二十九章“固態電子學”，這些內容都是我國高中教材沒有涉及到的內容.美國教材從知識的深度、廣度都難于我國教材.兩國教材的知識難度存在較大差異值得我們認真思考.

3 中美物理教材知識難度差異成因分析

教材的編寫應符合課程標準的要求，因此課程的內容與結構制約著教材的內容與結構；教材是為教師教學與學生學習服務的，所以教師對教材的解讀方式影響著教材的編寫[3].由此可見，中美兩國不同的課程結構與教學觀念是導致兩國教材知識難度存在差異的兩個重要因素.

3.1 中美兩國課程結構差異對教材知識難度的影響

美國的物理課程分為4種：

(1)概念物理又稱“非理科物理”是為非理工方向發展的學生開設的物理課程.這類物理課程的重點是物理基本概念和研究方法，不注重定量的計算和技術性的細節.

(2)常規一年的物理課程又稱之為“定量物理”,學生一般在畢業年級選修.

(3)榮譽生物理課程是一些學校為學習成績優秀的學生開設的物理課程.內容與常規一年的物理課程的內容基本相同，部分內容有所加深.

(4)高級物理課程，簡稱AP課程是為最優秀、最有學習動力的中學生開設的一種具有大學水平的物理課程[4].

美國物理課程難度的層次性是逐漸加深的，每個水平物理課程的教學內容都包含了力、熱、光、電、磁以及近代物理部分物理知識的整體內容，只是不同課程對這些內容闡釋的角度、深度不同.美國多層次的課程類型為美國教材的編寫提供了很大的靈活性.教材可以依據不同課程的不同難度要求編寫，有針對性的適應不同能力水平學生的學習需求.因此教材無論是增加難度還是降低難度都有比較靈活的伸縮空間.

表1

我國新課標的物理課程由12個模塊構成.這12個模塊各自有不相同的物理知識內容，每個模塊占2學分,最低修滿6學分.其中物理1與物理2是必修模塊,其余是選修模塊.選修模塊的梯度如圖1所示.

圖1

必修模塊物理1與物理2所有學生必須修讀；修滿可獲得4學分.剩下的2學分學生可以依據其興趣、能力和以后的職業需求選擇[5].在6學分修滿之后,學生仍然可以依據其興趣來選擇物理課程.由此可見，我國物理課程的難度梯度是通過讓學生選擇不同的知識板塊實現.這種課程結構的梯度更多、更靈活，但在實施的過程中存在著一些問題.

美國課程難度梯度的劃分是通過對物理學各部分知識內容整體難度的加深或降低實現.我國則是通過逐步減少或增加學生學習的物理知識內容模塊實現課程難度梯度的劃分.兩國劃分課程梯度的不同方式,使得同樣選修最低標準物理課程的中美學生收獲有很大差異.選修美國最低標準物理課程的學生在修完課程后,能夠對物理知識的各個方面(力、熱、光、電、磁、近代物理)都有一個初步的了解；選修我國最低標準物理課程的學生在修滿學分后,只能學習到完整的力學部分和電學、熱學、光學、磁學、近代物理學中的某一部分.例如,學生在必修基礎上又選修了3-1模塊，他在修滿6學分后只能了解力學和電學部分的物理知識，無緣了解其他部分的物理知識.我國物理課程的這種選修模式會造成學生物理知識的缺失,不利于學生對物理學科的整體認識.

在我國無論是高中會考還是高考都要求學生掌握比較全面的物理知識內容，這使得學生無論能力高、低，未來發展方向如何，都必須學習與高考相關的全部物理知識內容.我國的課程結構的靈活性與我國當下的學業評價方式本身存在矛盾，最終導致我國大部分地區并沒有真正落實新課程結構對物理課程的靈活選擇的要求，仍然是所有的學生選擇同樣的文科課程或理科課程.文科物理課程選用的教材是必修1,必修2,選修1-1到2-3；理科物理課程選用的教材是必修1,必修2,選修3-1到3-5.

我國新課標教材是按照課程標準的要求編寫，匹配新的課程結構，每一個模塊的課程都有與之相對應的教材.但由于我國新課程結構本身存在著不足并且新的課程結構并沒有得到真正意義上的落實，致使我國新的課程結構并沒有為我國教材編寫提供靈活加深或降低教材知識難度的空間.選修同一知識板塊的學生的能力水平發展方向仍然差距懸殊，教材的編寫仍需要照顧到不同層次學生的發展需要.因此我國教材非但不能加深知識難度，反而為了照顧大多數學生的學習需求要適當降低知識難度，最終導致我國教材無法像美國教材那樣將一些比較難的物理知識內容納入到高中教材中.

3.2 中美教學觀念的差異對教材知識難度的影響

美國教材本身所涵蓋的知識難度不等于美國學生所學習到的知識難度.美國教師與我國教師應用教材的思想存在著很大不同.美國教師是“用教材教”，我國教師則是“教教材”.雖然美國教材知識的難度深度都很大，但美國的教師不會嚴格按照教材教授物理課程.美國常規一年的物理課程內容分布如表2[4].

表2 美國常規一年物理內容分布

課程內容熱學與分子動理論近代物理其他所占比例/%1392

美國教師會在教材中選擇適合學生學習的知識內容.

美國教師之所以能夠將比較難的物理知識傳授給學生，在于美國的物理教育是對物理知識內容本身的教學，而不是將純粹思辨性的物理式數學題引入到教學中.美國《PPP》教材的習題很多,但多數是比較簡單的物理知識的靈活應用，很少有需要繁雜的數學計算、思辨性強和難于理解的.美國物理教學沒有過多的習題負擔，因此可以將比較難的物理知識體系在高中的物理教材介紹.

我國教材的內容相對簡單，教材中的習題較少并且難度不大.但我國教師為了提高學生的應試能力,通常將練習冊視為學生的第二教材.練習冊中的題量通常較大，并且題目較難，趣味性較低.解決練習題通常需要的更多是數學手段，而不是物理知識本身.我國物理教學把過多的時間用于處理數學式的物理練習題上，減少了物理知識本身的教學時間，因而增大了學生的學習壓力.

美國教師的教學觀念是變繁為簡，我國教師的教學觀念則是變簡為繁.我國教師將簡單知識復雜化的教學方式是我國教材難以加深難度的主要原因.在權衡了我國教師的教學方式和為學生減負的課改宗旨，我國教材在編寫過程中不得不大幅度的變動了教材中的一些物理知識內容.一方面通過減少物理教材的內容直接降低學生學習的負擔；另一方面通過對部分物理知識的刪減來降低學生的習題負擔.由此可見，我國教師對教材變簡為繁的解讀方式使我國教材很難像美國教材那樣拓展教材內容的深度和廣度.

4 對中美物理教材知識難度差異的思考

我國教材與美國教材的難度差異不只是簡單的物理教材之間內容與形式上的差異.中美兩國物理教育不同的課程結構、教學觀念和評價機制是兩國教材產生差異的原因所在.在不同課程結構、教學觀念與評價機制作用下教材的建設完全不同.就中美教材知識難度差異本身而言，教材中的知識并不是越難越好,更不是越簡單越好.教材中知識的難易程度以其能夠適應學生的發展需要為宜，因此不能單純的就教材知識難度的高低論兩國教材的優劣.我國教材知識難度偏低只是課程改革存在問題的一個表象，其背后反映的課程、教材、教學觀念、學業評價方式本身存在的不合理因素以及這些環節之間在新課程實施過程中的脫節,才是我們應當認真思考的實質性問題.為了使我國課程改革能夠更好的得到落實，筆者認為我國當下的課程結構、教學觀念與評價方式應進行適當的調整.

(1)新課程改革將以往的文科課程與理科課程變成了多層次、多梯度的物理課程，這是我國課程改革邁出的一大步.但通過知識板塊選擇的方式來實現課程難度梯度的劃分，會使學生在學習的過程中對自己未選修的物理知識產生盲點，不利于學生對物理知識的全面了解，形成完整的科學素養.因此我國物理課程難度梯度應在保證各層次課程知識整體性的前提下，通過要求定量計算的程度、物理內容難度的高低劃分課程難度梯度，并且為了保證課程結構更容易實施，我國當前的課程梯度不宜過多.

(2)教師對新課程標準的執行是我國課程改革得以實施的基本保障.教師、學校急功近利的教學思想將我國物理教育曲解成了“考試教育”.應當盡快轉變教師“為考試而教”的教學思想.我國教師教學思想的形成一方面由于教師自身對新課程改革的認識不夠造成；一方面由于高考壓力和學校對教師的評價過分重視教學成績的因素造成.因此轉變教師教學觀念一方面要為教師提供盡可能多的繼續教育以加深對新課程改革的理解；另一方面要弱化教學成績在評價教師時所占的比重，為教師的觀念轉變掃清障礙.

(3)我國多層次的課程結構呼喚多梯度的學業評價方式.高考一直以來是我國公平有效的選拔人才方式，但隨著新課程改革課程梯度靈活性的增高，高考非文即理的考試方式已經不能適應當下的課程結構.應當盡快調整學業評價方式以適應我國當下多梯度的課程結構.

物理課程改革是一個長期的過程.改革中不同環節的改革難度不同、速度不同.教材的改革比課程結構的改革、教學觀念和評價機制的改革更容易操作，因此我國新課程改革中教材的改革更容易實現.這就造成教學觀念的轉變與課程結構的落實不能與教材改革同步，至使教材改革與課程改革、教學觀念改革之間的進程不匹配.這種課程、教材、教學觀念、評價方式的脫節在改革初期的一段時間內是不可避免的;但從改革實施的長遠來看應盡量及時調整各個環節，使它們能夠相互匹配，實現課程改革優勢最大化.

參考文獻

1 Paul W.Zitzewitz.Physics: Principles and Problems..McGraw-Hill Companies，2005.86～117

2 人民教育出版社物理室.普通高級中學教科書(物理).北京：人民教育出版社，2006.67～85

3 鐘啟泉,崔允 ,張華.基礎教育課程改革綱要(試行)解讀.上海:華東師范大學出版社,2001

4 郭玉英.物理比較教育.南寧:廣西教育出版社，2006.75～136

5 中華人民共和國教育部.物理課程標準(實驗) .北京: 人民教育出版社,2003

6 鐘啟泉,汪霞,王文靜.課程與教學論.上海:華東師范大學出版社,2008.227