中美高中物理習題比較研究

摘 ? 要?為了解中美高中物理教科書中習題的異同，本文選取“曲線運動”部分內容，從習題設置的數量、類型、呈現方式、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。基于研究結果，為我國高中物理教科書習題的編寫提供建議。

關鍵詞?習題 ?高中物理 ?比較研究

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

一、研究設計

1.研究對象

中國：選擇人民教育出版社根據《普通高中物理課程標準（2003）》于2010年編制出版的《普通高中物理標準實驗教科書》（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。為了統一研究內容，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”中的習題。

2.研究方法

從數量、類型、開放性、信息呈現形式和難易程度等方面定量描述了兩國教科書的習題，并根據研究結果定性地描述了兩國教科書的習題特征。

3.量化指標

（1）習題數量

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

（2）習題類型

將物理習題分為選擇題、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，分別統計各題型數量。

（3）習題的呈現方式

將習題分為純文本、含圖片、含表格這三種呈現形式，分別統計各呈現方式的習題數量。

（4）習題的特征

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

（5）習題難度

習題難度作為評價習題質量的重要指標，從要求水平、知識點數量、背景水平三個維度進行刻畫。

二、研究結果與分析

1.習題數量及分布

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

2.習題類型

人教版習題中計算題的數量最多，占總數的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;美國版習題中有56道計算題，占習題總數的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。

從以上結果可以看出：兩種版本都以計算題為主，美國版的習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，幫助學生掌握知識點。人教版的特色是提供了證明題，以加深學生對公式的理解。

3.習題的呈現方式

人教版習題以文本和圖片形式呈現，18道以文本形式呈現的習題占總數的60%，以圖片呈現的習題占40%，沒有設置包含表格的習題。美國版習題以文本、圖片、表格三種方式呈現。主要為純文本形式，共91道，占習題總數的89%，10道含圖片的習題占9.8%，1道含表格的習題占1%。從統計結果來看，美國版主要以文本形式呈現習題，而人教版的習題呈現方式更加均衡。

4.習題的特征

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

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

5.習題難度

在習題要求水平方面，人教版的習題處于理解水平，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，都以考察學生對基礎知識的掌握情況為主。根據計算公式，要求水平人教版2.0，美國版1.98。

在知識點數量方面，人教版中有22道和6道分別包含1個和2個知識點的習題，各占總數的73.3%、20%，只有6.7%的習題包含知識點不少于3個;美國版中有75道習題包含1個知識點，占總數的73.5%，包含2個知識點的數量為16道，占總數的15.7%，包含不少于3個知識點的習題11道，占總數的10.8%。從數據可以看出，隨著包含知識的數量增多，兩國教科書習題數量有所減少，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，這表明在知識點數量上的難度系數人教版低于美國版。

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

將上述結果代入難度系數公式后發現，人教版習題的總體難度為1.725，美國版習題的總體難度為1.745。所以人教版在“曲線運動”這一部分內容的習題總體難度略低于美國版。

三、啟示

1.增加習題數量

研究發現，人教版的習題數量遠低于美國版。掌握知識點需要一定數量的習題鞏固理解，因此我國應在教材中適當增加一些高質量的習題。開放性的習題可以激發學生學習物理的興趣，發展物理學科思維，培養批判性思維能力。而我國開放性的習題不足，所以教材編寫者在編制習題時要注重習題的品質，把握好難度，同時優化習題類型。編制思維導圖形式的填空題，幫助學生掌握基礎知識。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，出現在第二節“平拋運動”[4]。而美國教科書在這一章中安排了三節內容，每一節中設置了一道例題，例題的講解詳細、步驟規范。缺少例題以及例題難度過高不利于培養學生的自學能力，使得學生因無法順利完成習題產生厭學心理。教科書應該增加一些例題，幫助學生建立與教科書溝通的橋梁，讓學生可以在自學中受益。

2.優化習題情境

兩國的教科書都重視習題的情境設置。人教版習題多是經過人為加工、剝離的“偽生活背景”習題，其真實性受到破壞[5]。美國物理教科書更加注重與學生生活實際的結合，從學生視角編制題目，選材貼近學生生活，符合學生認知規律。情景化的題目富有趣味，能激發學生學習物理的興趣。兩國結合前沿科技的物理習題不多，為了實現課程目標，編寫者每年都應該及時替換或增加與時事緊密聯系的題目，盡可能避免一些無情境的題目。物理知識來源于生活，設計習題時應重視與實際生活的結合，同時融入STSE教育理念，重視與前沿科技的結合。通過習題幫助學生認識到科學、技術、社會、環境的密切關系，培養學生的社會責任感，讓學生感受到生活中處處有物理。

3.增強習題層次性

人教版中包含子問題的習題占總數的比例高于美國教科書，更重視分層設計。但是人教版中一些習題起點高，綜合性強。一些基礎薄弱的學生甚至無法看懂題目，這樣會損害學習物理的興趣，不利于知識的遷移。在設置習題時要充分考慮學生的認知規律——由具體到抽象，由簡單到復雜。適當增加包含子問題的題數，層層遞進，引導學生在逐步推進中發現規律，體會物理推理的美[5]，進一步培養學生的分析推理能力。教科書應面向所有學生，設置不同難度的習題盡可能地照顧到不同層次學生的需求。每一節后的習題主要是幫助學生鞏固知識，加深理解;在每一章末，設置一些稍難的習題;在附錄部分設置難度更大的習題。教科書的習題若能夠滿足學生的需求，學生就不需要額外購買魚龍混雜的教輔資料，才能真正達到減負。

參考文獻

[1] 吳立寶.中澳數學教科書習題比較研究——以人教版和HMZ8年級教科書為例[J].數學教育學報，2013（02）.

[2] 吳立寶，王建波，曹一鳴.初中數學教科書習題國際比較研究[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準（2017）[S].北京：人民教育出版社，2017.

[4] 課程教材研究所等.普通高中課程標準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高中物理習題比較[J].教育導刊，2015（11）.

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