中美英高中物理課程內容的比較研究
——以“振動與波”為例

彭　雙　朱柏瑾

(1. 江蘇省南京市金陵中學，江蘇　南京　210005；2. 江蘇省南京市中華中學，江蘇　南京　210006)

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中美英高中物理課程內容的比較研究
——以“振動與波”為例

彭雙1朱柏瑾2

(1. 江蘇省南京市金陵中學，江蘇南京210005；2. 江蘇省南京市中華中學，江蘇南京210006)

本文對中國高中物理課程標準、美國AP課程綱要和英國A level課程綱要中“振動與波”進行了比較研究.研究發現中國課程中“振動與波”部分無論是在課程中所占比例、內容的相對廣度、深度和課程內容難度都小于美國AP課程和英國A level課程.

課程設計；比較研究；振動與波

波作為物質的一種存在形式，是物理學的重要組成部分.在高中物理教材中將振動與波安排在選修3-4，涉及的知識相對狹窄，內容較為簡單.反觀英國和美國課程，對于這部分知識比較重視，所選取的知識點也和中國有很大不同.本研究中選取的樣本為中國高中物理課程標準(簡稱中國課程)、美國AP課程綱要(簡稱美AP課程)和英國A level課程綱要(簡稱英A level 課程).

1課程廣度、深度、難度的概念界定及量化方法

1.1課程廣度

1.2課程深度

1.3課程難度的量化方法

在借鑒史寧中等提出的課程難度計算方法的基礎上，將中國的課程作為參照，使用相對廣度G′、相對深度S′來計算相對難度N′.相對難度N′表達式為N′=αS′+(1-α)G′(α=0.5).

2　中美英課程內容的比較研究

2.1內容主題的劃分和共同主題的確定標準

中國的普通高中物理課程標準(實驗)、美AP課程、英A level課程對內容主題的劃分有很大不同(如表1).振動作為該部分的基礎內容在三個課程中均有涉及，但每個國家呈現的順序均不同.中國課程將機械振動與機械波放在同一個二級主題下，美AP課程則將該部分知識放在牛頓力學部分，英A level課程則將該部分內容放在A2(英A level課程分為AS和A2兩部分，只有完成了AS階段的學習才能進行A2的學習).

表1　三國課程設計的內容主題劃分

中國課程中的“機械振動與機械波”與美AP課程中的“振動與重力”和“波(包括聲音)”、英A level課程的“振動”“波”的主要內容相對應，中國課程中的“光”與美AP課程中的“物理光學”和“幾何光學”、英A level課程中的“疊加”部分內容相對應，而中國課程中的“電磁振蕩與電磁波”則和美AP物理中“物理光學”下的光的色散和電磁譜、英A level課程的“波”下的電磁波譜的主要內容重合.根據2009年Achieve公司為亞太經合組織(APEC)人力資源發展工作組所做的《亞太地區數學與科學標準分析》中制定的“百分之六十七”原則來確定“共同主題”，即將超過該比例的樣本都有的內容確定為共同主題.根據此原則，美AP課程中的二級主題“光學”下的“鏡子”、“透鏡”不是共同主題，不考慮在本研究中.

2.2內容主題的分布和表述方式的比較

在中國的課程中共有23個二級主題，振動與波這部分總計有3個二級主題，這部分所占比例為13.0%.美AP課程共19個二級主題，振動與波這部分總計有3個二級主題(“振動與重力”算0.5個二級主題，刪除“鏡子”、“透鏡”這兩個3級主題后，“光學”算0.5個二級主題)，所占比例為15.8%.英A level課程中共有30個二級主題，振動與波這部分總計有3個二級主題，所占比例為10.0%.可見振動與波在中美英課程中分布比例存在差異，美AP課程中振動與波所占的比重較大，見圖2.

圖2

在內容的表述上，美AP課程和英A level課程的內容標準書寫明確，三級主題將知識內容細化，三級主題下的每一條內容標準都針對一個具體的知識點.而中國的課程在二級主題下，僅給出了每個主題的內容標準和活動建議.比如“簡諧運動”這個三級主題，美AP課程給出了6條具體詳細的內容標準，英A level課程共給出了8條具體詳細的內容標準，而中國的課程中針對這一知識點只有一條內容標準，對比情況見表2.

表2　“簡諧運動”的內容標準比較

由表2可知，中國的這條內容標準中要求理解簡諧運動的特征，用公式和圖像描述其特征，但具體是指運動學方面、動力學方面還是能量方面的特征，內容標準中沒有具體說明.對比美AP課程和英A level課程，可見中國的這條內容標準所包含的知識覆蓋得太多，對具體知識和要求的表述不明確，這使得在編寫教材和教學過程中很難確定具體的知識內容以及知識內容的廣度、深度.

2.3課程廣度、深度、難度比較

2.3.1課程內容廣度的比較

把三個國家課程中振動和波部分的知識點數目進行量化，統計得到中國課程在這部分共涉及18個知識點，美AP課程的知識點多達37個，英A level課程的知識點為34個.從知識點個數來看，中國和另外兩國課程的廣度差距很大.但這種差距與不同課程的內容表述方式有關，以上文的“簡諧運動”為例，中國僅有1條內容標準，而美國有6條標準，英國則多達8條.所以僅僅靠知識點數的比較方式并不合理.

以中國的課程作為參照，其他兩個標準中獨有的知識點見表3.由表3可見，美AP課程、英A level課程和中國課程廣度上的區別主要在于波的強度定義、駐波的概念及其應用、光柵的干涉等部分.同時中國課程更加注重物理知識和器件在生活中的應用，使物理更加貼近生活，提倡聯系社會實際.需要注意的是，即使是相同的知識點，三國課程對其要求水平也存在差異，這點可以在后面的內容深度比較中得出.

表3　中美英課程的知識點差異對比

2.3.2課程內容深度比較

本文將課程中涉及的所有行為動詞進行分類，見表4.

表4　知識內容要求等級劃分及其使用的動詞

以物理光學為例，物理光學主要包含疊加原理、亮紋或者暗紋的產生條件、單縫衍射、雙縫干涉、光柵、薄膜干涉等知識，三國課程設計對該部分知識的深度要求對比見表5.

表5　“物理光學”知識的深度對比

通過表5可以看出中美英對物理光學部分要求差距顯著.其中美AP課程對該部分要求最高，其要求絕大多數是理解層次，對單縫、雙縫、光柵、薄膜干涉的問題都要求能計算(應用層次).英A level課程中對這部分知識的要求也絕大多數是理解層次，僅雙縫、光柵的問題要求能計算(應用層次).而中國只有利用雙縫測定光的波長是應用層次，其他都是記憶層次要求.

整體上，將振動與波部分所有內容標準按要求水平進行統計，結果如表6.

表6　中美知識內容要求水平分布情況表

由表6可以看出，英A level課程和美AP課程深度均高于中國課程.其中英A level課程對內容要求更高，主要集中在理解和應用認知水平，分別占52.9%和41.2%，而記憶水平僅占5.9%.中國的內容要求則主要集中在記憶水平，高達55.6%.

2.3.3課程內容難度比較

根據前文中得到的課程標準的內容廣度和深度數據，利用公式N′=αS′+(1-α)G′(α=0.5)，把中國的課程作為參照，通過計算可知美英兩國的課程難度，見表7.

表7　相對廣度、深度和難度對比

由表7可以看出，中國課程設計中在振動與波部分難度是小于美AP課程和英A level課程的，而美AP課程和英A level課程中的振動與波部分的難度相差不大.

3　研究結論

從經驗上我們常常說中國物理的課程難度很大，而國外物理課程的課程內容廣，難度小，但是這樣的結論往往缺乏定量的數據支持.本文利用定量的方法對中美英課程中振動與波部分進行了分析.結果表明：中國課程中振動與波部分無論是在課程中所占比例、內容的廣度、深度和課程內容難度都小于美AP課程和英A level課程.

[1] 鮑建生，王潔，顧泠沅.課堂教學視頻案例的研究與制作—聚焦課堂[M].上海：上海教育出版社，2003.

[2] Lorin W.Anderson等著，蔣小平等譯.布魯姆教育目標分類學(修訂版)分類學視野下的學與教及其測評[M].北京：外語教學與研究出版社，2009：51-52.

[3] 李淑文.中日兩國初中幾何課程難度的比較研究[D].長春：東北師范大學，2006:32.

[4] 史寧中，孔凡哲，李淑文.課程難度模型：我國義務教育幾何課程難度的對比[J].東北師大學報(哲學社會科學版),2005,(6):151-155.

[5] 孔凡哲，史寧中.四邊形課程難度的定量分析比較[J].數學教育學報，2006，(2):13-14.