物理學業(yè)成績的群體差異比較及啟示

呂洪鳳 黃 麗 劉 暢

(1中國農(nóng)業(yè)大學國際學院, 北京 100083; 2 哈爾濱工業(yè)大學理學院, 黑龍江 哈爾濱 150001)

1 引出問題

文理分科是將教學課程分為文科和理科，在學生選擇后進行分別教育，以便分類選拔人才的一種制度，一般在高一進入高二階段時進行。文科生的主要學習內(nèi)容是數(shù)學、語文、英語、歷史、地理、政治，而物理、化學、生物是輔助性的課程。理科生的主要學習內(nèi)容是數(shù)學、語文、英語、物理、化學、生物，而歷史、地理、政治是輔助性的課程。文科的數(shù)學、物理、化學、生物科目一般比理科的要簡單。

物理是很多學校在文理分科時理科的必選課程，也是很多大學的必修課。筆者所授某學院的 “College Physics”課程為64學時必修課，授課對象為經(jīng)濟和傳播專業(yè)的一年級大學生，同一個課堂內(nèi)既有理科生又有文科生。在進行同一課程學習時，很多人認為文科生基礎(chǔ)弱、無法在與本班理科生的比較中占得優(yōu)勢，也有人認為女生學習物理時較男生處于劣勢。基于學業(yè)成績，在授課教師、教學內(nèi)容、教學方法都相同的情況下，我們比較了文科、理科大學生在學習物理這一基礎(chǔ)自然學科課程上的群體差異，同時考慮了男女性別、生源地及入學成績等因素，以期獲得有益的教學啟示及經(jīng)驗。

2 實施過程

授課用的是Douglus C.Giancol編輯的第6版Physics，講授內(nèi)容有平動、轉(zhuǎn)動、振動相關(guān)的運動學和動力學，電學、磁學及波動光學等，總課時為64學時。選取3個自然班 “College Physics” 課程的學業(yè)成績作比較，這3個自然班共87人，去掉重修生和中途退學的學生，有效統(tǒng)計人數(shù)為84人。學業(yè)成績包括初試、中試、期中考試、期末考試等4次不同成績。初試是指第一堂課在沒有任何大學授課內(nèi)容的情況下測試，題目為往年某期中試題，以期了解大家的高中知識儲備；中試是指在相應(yīng)學業(yè)內(nèi)容講完的最后一次課重做初試的題目，以期了解大家在學習過程中的知識儲備；期中考試是一學期的前半段課程結(jié)束后、經(jīng)過復習的考試，考試涵蓋的知識與初試/中試相同；期末考試是一學期的后半段課程結(jié)束后、經(jīng)過復習的考試，考試涵蓋的知識為后半段學習內(nèi)容。成績?nèi)拥臏y試內(nèi)容詳見表1。從表1可以看出，期末考試的內(nèi)容涉及到靜電場、電流、穩(wěn)恒磁場、電磁感應(yīng)、波動光學等，其他考試的內(nèi)容涉及到平動、轉(zhuǎn)動、振動、波動相關(guān)的運動學、動力學及守恒律等。力學各個物理教學階段的開篇章，同時也是大、中物理教學內(nèi)容重復最多的部分。表1的授課內(nèi)容里，轉(zhuǎn)動、振動、波動、波動光學等部分在高中學習的程度不深、有些學校是選學[1]。授課過程是從基礎(chǔ)知識講起、注重了與高中知識的銜接。

表1 成績?nèi)拥臏y試內(nèi)容

3 結(jié)果分析

對上述研究對象各項學業(yè)成績進行整體統(tǒng)計的結(jié)果見表2。平均值可用來表示一組變量中心位置的集中趨勢。中值是一組數(shù)中間位置的數(shù)：即一半數(shù)的值比中值大，另一半數(shù)的值比中值小。眾數(shù)是一組數(shù)中最常出現(xiàn)的數(shù)。對于對稱分布的一組數(shù)來說，這3種集中趨勢的度量是相同的。對于偏態(tài)分布的一組數(shù)來說，這3種集中趨勢的度量可能不同。從表2可以看出，平均值從初試、中試到期中考試和期末考試的提升體現(xiàn)出學生知識掌握程度的提高；其他考試的中位數(shù)與平均值相當，而期末考試對應(yīng)的中位數(shù)與平均值差值顯現(xiàn)出學業(yè)成績差距的拉大，成績低的分數(shù)比原來的幾次成績都更低、人數(shù)也更多。

表2 測試的統(tǒng)計結(jié)果

這也可以從極差的示數(shù)顯現(xiàn)出來，期末考試成績的分布范圍比其他考試的更廣。原因或來自多方面：(1)期末考試的波動光學在中學沒有講授過； (2)剛?cè)雽W的新生對新的環(huán)境尚不熟悉，還保持著高中的學習慣性；(3)12月份對應(yīng)假期、節(jié)日、活動偏多；(4)很多同學把托福、雅思等英語類考試集中在學期末而擠壓了其他課程的學習時間。

平均絕對偏差用于測量數(shù)據(jù)集中數(shù)值的變化程度。標準差是數(shù)據(jù)點到其算數(shù)平均值的絕對偏差的平均值，衡量了數(shù)據(jù)個體之間的離散程度，也可以解釋為大部分的數(shù)值和其平均值之間的差異。從偏差看，期中成績相對于其他測試結(jié)果更集中，除了其測試內(nèi)容與高中有很好的銜接外，前面分析提到的高中學習慣性也是很重要的一個原因。

圖1 文、理科大學生學業(yè)成績比較圖

圖1給出了文科、理科學業(yè)成績的比較圖。本次考試涉及運動學和動力學，其中轉(zhuǎn)動部分、波動部分為高中的選學知識。從初試的成績看，與文科生比，理科大部分同學在學習大學知識前已經(jīng)有很好的基礎(chǔ)，部分摸底成績差的理科生的問題出在英語上而非物理上。曾有文章指出文科與理科學習者的英語詞匯學習風格不同，文科生經(jīng)常使用分類策略，而理科生經(jīng)常使用上下文記憶和社會策略[2]。從中試的成績看，成績差的同學應(yīng)該是學習期間知識掌握不牢靠，在經(jīng)過復習過程后，很多原本中試成績不佳的同學在期中與期末取得了好成績，該情況是文科生偏多；還有一部分同學在復習后也沒拿到更高成績的，歸因于真的沒有掌握知識，理科生占多。從期中成績和期末成績的比較可知：文理科的最高成績相當，只要好好學習，獲得的學業(yè)成績與文、理科基礎(chǔ)無關(guān)；理科生的平均分值高于文科生；文科生成績提升到的終值普遍不如理科生的高，文科生的提升空間明顯高于理科生。

圖1的成績結(jié)果也顯現(xiàn)出：即便是用了簡單的基礎(chǔ)教材、從頭開始學起，對文科生來講，相對理科生還是有一定的差異。除了英語的語言問題，他們主要面臨的是對授課內(nèi)容的理解及學習方法的改變。文科的研究對象與范圍主要是人文、社會，學習方法大多是記憶背誦。理科的研究對象主要是大自然，知識積累相對比較固定，需要有清晰的概念、嚴密的邏輯推理及豐富的創(chuàng)造力。對于高中與大學不同的知識點，理科生提高較快，這或源于原有的知識基礎(chǔ)及思維習慣。

圖2給出了男生、女生學業(yè)成績的比較圖。從圖中可以看出班級內(nèi)的男、女生比例接近1∶2。男生期中、期末成績較中試均有提高的有4名、女生相似情況有6名，顯示女生的平時知識相對掌握的較扎實。女生初試成績較男生的低，但成績提升相對更明顯，且期中、期末成績獲得A以上的分數(shù)值要明顯好于男生。這顯示女生平時扎實、復習更認真，但也不排除男女性在語言學習方面的差異。

圖2 男生、女生學業(yè)成績比較圖

學生們因生源地不同，原有的知識架構(gòu)也不同。統(tǒng)一招生的入學分數(shù)因招生省份而異，見表3。不同區(qū)域考試內(nèi)容、考試方式不同，本科線和某校的招生線也不同。隨著高考改革的推進，浙江作為試點，試卷不分文理科，所有考生都使用相同的試卷，所以2017年的高考本科線為577分。

表3 各地高考招生入學成績表

續(xù)表

圖3 不同生源地大學生的學業(yè)成績比較圖

圖3給出了生源地對大學College Physics課程學業(yè)成績的影響。在生源地相同的區(qū)域，成績按照理科升序+文科升序排布。從圖3中可以看出，比較期中成績、期末成績與中試成績，北京、河南、山東、山西、四川生源地的學生平時知識掌握較好，期末復習提升少，總成績好；河北、重慶、遼寧生源地的學生有些在復習后成績反倒降低，這或與學生自身的抗壓性低、時間統(tǒng)籌不夠有關(guān)，期中、期末考試時各科課程考試較集中、壓力較大。北京、江西、福建、山東、吉林、天津、內(nèi)蒙古、河南、廣東均有同學在4次考試中成績都好、總平均成績在90分以上。結(jié)合表3可知，高考招生分數(shù)線高的省份的學生，在大學的學業(yè)學習中依然占據(jù)優(yōu)勢。此外，文、理科成績在地域上表現(xiàn)一致，文科生成績提升到的終值不如理科生的高。美國學者對高中成績和SAT(Scholastic Assessment Test)分數(shù)與大學學業(yè)成績的相關(guān)性研究發(fā)現(xiàn)，高中成績是一個比SAT分數(shù)更可靠、更公平的大學學業(yè)預(yù)測指標[3]。這與圖3的顯示一致，因為中國的高考在很大程度上顯現(xiàn)了對平日知識的掌握程度。

另外一個入學成績不同的因素來自于單招分數(shù)線和統(tǒng)招分數(shù)線。單招生的入學分數(shù)線在全國招生線上就可以，不要求高于學校招生線，詳見表3。綜合了文理分科、男女性別、統(tǒng)單招生因素的學業(yè)成績比較見圖4。從圖4中可知，單招生的成績提升相對統(tǒng)招生的要小，僅有10%的單招生可將期中、期末成績都拿到A以上。單招生的文科、理科提升差別不大；單招女生的成績普遍好過單招男生；有2名單招理科同學的成績一直比初試的時候差，所以教學工作中應(yīng)特別關(guān)注特招生。統(tǒng)招文科男大學生與統(tǒng)招文科女大學生的平均分值相當；統(tǒng)招理科女大學生占據(jù)高分榜。

圖4 綜合文理分科、男女性別、統(tǒng)單招生因素的學業(yè)成績比較圖統(tǒng)：統(tǒng)一招收生； 單：單獨招收生；文： 文科生；理：理科生；男：男生；女：女生

高中早早地分成文科與理科對知識造成嚴重的割裂。很多人對科學的認識沒有整體的科學概念，以為數(shù)理化就是科學本身。隨著新課程改革的推進，文理分科制度將逐漸被取消。通過大量可以自由選擇的選修課，學生可以基于天賦與興趣來構(gòu)建自己的知識結(jié)構(gòu)。新一輪高考改革的一個重要特征就是不分文理科，所有考生都使用相同的試卷。這給教學提出了新的任務(wù)和挑戰(zhàn)。高中階段需要11門課程都好好學，因為高考沒選的科目也要分等級，如果相應(yīng)大學規(guī)定的A級科目個數(shù)達不到，高考分數(shù)過線也上不了。從而，中學教育需要強調(diào)自然科學與社會科學的相通性，提高問題的理解能力和歸納整理能力。

大學教育需要保證知識體系的完整性，同時減輕學生負擔。如在College Physics課程中，需要了解學生中學已經(jīng)學過的知識，在英語語境下快速引入學生們已有的知識，多分配學時在未曾接觸的知識上。高中接觸過的知識可以通過翻轉(zhuǎn)課堂的情形來完成，課堂加強討論與學生的表現(xiàn)。教學中需要有效地激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)造性。

除了文科、理科知識背景不同外，男女性別對應(yīng)的差異性、生源地的差異性、統(tǒng)招單招的差異性也對最后的學業(yè)成績有影響。但數(shù)據(jù)也顯示出，在付出努力的情況下，可以很好地彌補該學識上的差距。卷面考試顯示的學業(yè)成績，學生所學的知識通常是被動的、靜態(tài)的，知識里缺乏問題意識，極少能體會到知識、思想與問題構(gòu)成的樂趣。學生是教學的主體，學習的掌握程度要通過學生的自主性認知過程來說明。通過解決問題、激發(fā)學生的思維，改善其認知結(jié)構(gòu)、提高學習能力，重視學生在解決問題過程中的體會。相應(yīng)地，改變教學方法的同時，需要變更考核方法。課程最終成績以學生綜合成績進行評定，平時成績主要根據(jù)學生課程作業(yè)，如閱讀、報告、論文、實驗、測驗等，課堂討論和期中考試等情況綜合評定。將學生平時課堂的表現(xiàn)也納入其中，將老師評價、學生互評以及學生自評有效的結(jié)合起來，共同構(gòu)建考核的成績，使得每一個學生都可以參與其中，真正的實現(xiàn)課程教學的互動性大學教育。

4 結(jié)語

擁有不同教育背景的同學在同一課堂學習時，會體現(xiàn)出不同的差異性。這些差異性對教學內(nèi)容和教學方法的改革提供了相應(yīng)的基礎(chǔ)。以某大學某學院經(jīng)濟和傳播專業(yè)的學生為研究對象，選取“College Physics”課程的學業(yè)成績做比較，包括摸底初試、摸底中試、期中考試、期末考試等成績，除了文科、理科的區(qū)別外，還考慮了男女性別差異，單招、統(tǒng)招生源的差異以及生源地的差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，理科生的各次測試平均分值明顯高于文科生；文科生成績提升到的終值普遍不如理科生的高，文科生的提升空間明顯高于理科生；女生初試成績較男生低，但其他成績顯著地高于男生，尤其是理科男生通過復習成績獲得提高的較少；統(tǒng)招理科女生占據(jù)高分榜，統(tǒng)招文科男生與統(tǒng)招文科女生平均分值相當，單招文科、理科女生均普遍好過男生；文理科成績在不同地域上的表現(xiàn)一致。相應(yīng)地，高中教育需要強調(diào)自然科學與社會科學的相通性，提高問題的理解能力和歸納整理能力；高校教育需要保證知識體系的完整性，同時減輕學生負擔；由于學識上的差距可以通過努力來彌補，考核的成績應(yīng)該通過學生平時課堂的表現(xiàn)、老師評價、學生互評以及學生自評的有效結(jié)合來完成。