高中物理教材難易程度的國際比較研究

廖伯琴，霍 靜

西南大學科學教育研究中心，重慶400715

隨著基礎教育課程改革的深入，提高教學質量、減輕課業負擔已成為推進素質教育，讓學生全面發展的重要舉措?！皽p輕學生課業負擔是全社會的共同責任，政府、學校、家庭、社會必須共同努力，標本兼治，綜合治理。把減負落實到中小學教育全過程，促進學生生動活潑學習、健康快樂成長”[1]。教材是學生直接使用的課程資源，教材的難易程度將直接影響學生的課業負擔問題。為此，本研究對國際上四大洲十個國家的高中物理教材進行了難易程度的比較研究。下面將從相關研究綜述、研究設計、研究過程及研究結果等幾個方面介紹高中物理教材難易程度的國際比較研究結果。

1 研究綜述

課程難度既是客觀的又是主觀的。在課程學習中，認識主體不斷克服其體驗到的難度，可以使其認識水平逐漸從低向高發展。有研究者從若干方面對課程難度進行了分類：1）根據結構序列內在層次的不同，課程難度可分為階段難度、年級難度、單元難度和節目難度；2）根據橫向結構因素的不同，課程難度分語文、外語、政治、歷史、地理、數學、物理、化學、生物、音樂、美術、體育和勞動技術等課程難度；3）根據性質的異同，課程難度分為表征難度和內在難度；4）從立體結構的維度看,課程難度又分為廣度、深度和進度等難度，其中廣度難度指預期教育結果在量上從少到多的分布，深度難度指預期教育結果在質上從低到高的排列，進度難度則是指預期教育結果在時間上從短到長的延續；5）從教育活動中主體和客體相互作用來分析，課程難度則分為絕對難度和相對難度，其中絕對難度指通過課程規劃形成的針對課程客體自身而言的難度，相對難度則是實施課程時受教育者體驗到的課程難度[2]。

在學科課程的難度研究中，研究者對本學科的課程難度也有相當的研究。如史寧中和孔凡哲認為，影響課程難度的因素是課程深度、廣度和時間，其課程難度數學模型為：N=αG/T+(1-α)S/T，其中N為課程難度，G為課程廣度，S為課程深度，T為課程實施時間，α為經驗性的加權系數[3]。鮑建生認為，影響數學題綜合題難度的因素有探究、背景、運算、推理和知識含量，且這五個因素有不同的水平[4]。還有一些研究者應用史寧中等提出的模型進行了難度研究，如袁海泉和施娟利用史寧中等提出的模型研究了新舊物理課程中“電磁感應”的難度[5]；仲扣莊和郭玉英比較研究了人教版、滬科版、魯科版、教科版關于“量子理論”的課程難度[6]；尹璐等人分析了五個版本高中物理教材“相對論”的課程難度[7]。有一些研究者對該模型提出質疑，如李高峰對史寧中等提出的模型進行了修正[8]；周文波和黃曉以“地球、月球與太陽”主題為例，用修訂后的模型研究了中美科學教材的難度[9]。

國際上也有不少研究者對課程難度及教材難度進行了研究，由于篇幅所限，此處略?？傮w看，國外關于教材難度的研究主要針對教材文本的可讀性，而國內則側重以課程標準為依據進行課程難度和教材難度的研究。這些研究各有所長，但目前還缺乏比較系統且針對性強的關于中學物理教材難度的國際比較研究。

表1 十國高中物理教材信息

2 研究目的與教材選定

2.1 研究目的

本研究通過清晰且相對科學的指標體系和難度計算模型，比較研究我國與世界上一些主流高中物理教材的難度，以此了解我國高中物理教材的難度，了解世界一些主要國家高中物理教材的難度，了解我國高中物理教材的主要特點等。通過本研究，希望能從高中物理教材的角度，探索教材是否是學生課業負擔的主要來源，這對高中物理教材的進一步完善、課程改革的深入進行、國家“減負”決策的有效推行、中小學生身心的健康發展等皆有重要意義。

2.2 教材選定

首先，從美、歐、亞、大洋四個洲選取了美、英、法、德、俄、中、日、韓、新、澳十個國家。接著，在每個國家選擇一套高中物理教材（見表1），其選擇依據綜合考慮了核心課程、出版社、出版時間、使用面、權威推薦、研究者關注等因素，綜合根據教材的權威性、影響力、認可度及使用量等選取了這些高中物理教材。

3 研究過程

高中物理教材難度的國際比較主要有以下部分：構建研究模型、選取研究對象、研制研究工具、教材的研讀和賦值、處理與分析數據、撰寫研究報告。

在文獻研究的基礎上，構建切實可行的高中物理教材難度研究模型。首先，將高中物理教材內容分為四個研究維度：知識、實驗、習題、拓展，接著分別確定不同維度的不同水平。如，知識的廣度為 G1=G11+G12+G13,知識總深度為S總1=G11+2G12+3G13；實驗的廣度為 G2=G21+G22+G23，實驗總深度為S總2=G21+2G22+3G23；習題的廣度為G3=G31+G32+G33，習題總深度為 S總3=G31+2G32+3G33；拓展的廣度為G4=G41+G42+G43，拓展總深度為S總4=G41+2G42+3G43，那么，教材的總廣度為G=G1+G2+G3+G4，教材的總深度為S總=S總1+S總2+S總3+S總4，教材的平均深度為 S=S總/G，教材的難度則為 N=S總/S總max，其中S總為總深度，S總max近似用所比較的教材中總深度的最大值代替（詳見總報告）。

為了提高評分者的信度，需規范賦值標準及內容模板。首先，讓各子課題負責人以人教版的“牛頓運動定律”為例，進行賦值并計算對應難度。然后分析其賦值信息及難度結果，找出賦值中的差異及問題，繼而修訂并細化賦值標準，規范內容模板，提高評分者的信度。根據修改后的賦值標準及參考模板，各子課題負責人以人教版的“勻變速直線運動的研究”為例再次賦值，并算出其難度。隨后，再次修訂賦值標準和內容模板，商討解決教材分析中的一些普遍及特殊的問題等。

接著各子課題負責人依據最終的賦值標準，研讀各國高中物理教材，并對各維度對應的不同深度水平賦值。在研讀教材中，每兩個子課題組研讀一個國家的高中物理教材，以保證賦值的有效性及可信度。

收到子課題負責人傳來的研究結果后，總課題組還對每套教材的賦值逐一檢查校對，并多次與子課題負責人交流溝通。在確定所有數據準確無誤后，對十個國家的數據進行了分析統計，最后得出關于教材難度的相關結論，形成最終研究報告。

4 研究結果

依據上述方法評價所選高中物理教材，得出十個國家高中物理教材的難度、廣度、總深度、平均深度以及不同維度、不同認知水平、不同主題等方面的結果。

4.1 高中物理教材難度的國際比較

根據本研究的難度計算公式及相關賦值，得到十國教材的總深度及難度值（見表2）。由該表可知，各國高中物理教材的難度按照從難到易的排序依次為：美、新、英、澳、中、俄、法、日、德、韓。我國教材難度排在第五位，處于十個國家的中間水平，難度中等。美國教材難度最大，韓國教材難度最小。

表2 高中物理教材總深度與難度值

4.2 高中物理教材廣度與平均深度的國際比較

教材難度與內容廣度和平均深度密切相關，表3給出了教材內容廣度與平均深度的信息。由該表可知，十國高中物理教材的廣度按照從多到少的排序依次為：美、英、新、俄、澳、中、法、日、德、韓。我國高中物理教材容量的排序為第六，美國物理教材內容點的總個數最多，韓國最少。十國高中物理教材的平均深度按照從高到低的排序依次為：新、英、美、中、法、澳、日、德、俄、韓。我國教材排序第四，新加坡教材第一，韓國教材第十。

表3 高中物理教材廣度與平均深度

綜合來看，美、英、新的高中物理教材偏難，其中美國更注重廣度，而新加坡更注重每個內容的深度；澳、中、法的高中物理教材難度處于中間水平；日、德、韓的高中物理教材偏易，其中韓國最易，不僅內容最少，而且每個內容的深度也小；俄羅斯的高中物理教材難度居中，平均深度較低，更注重廣度；中國高中物理教材難度、廣度皆居中，容量不大，但較注重每個內容的深度。

4.3 高中物理教材各維度難度的國際比較

高中物理教材的難度分別與知識、實驗、習題、拓展這四個維度的難度有關，圖1為十國教材在這四個維度方面的難度信息。

圖1 高中物理教材各維度難度的國際比較結果

由圖1可知，在知識維度從難到易的排序為：英、俄、日、中、澳、美、新、德、韓、法，中國教材的知識難度排在第四，可見中國高中物理教材較注重知識的難度，英國教材的知識難度明顯最大，法國教材的知識難度最小。在實驗維度，從難到易的排序為：中、美、日、澳、韓、法、德、英、俄、新，中國教材的實驗難度最大，新加坡教材的難度最小。這說明中國教材注重實驗的納入，不過深入分析可知，中國教材實驗的內容較多，但不夠深入。在習題維度，從難到易的排序為：美、新、法、英、澳、中、俄、德、韓、日，中國教材的習題難度適中，略為偏易，美國教材的習題難度遠大于其他國家。在拓展維度，從難到易的排序為：澳、日、中、美、德、英、俄、新、法、韓，中國教材的拓展難度偏大，而韓國教材的拓展難度最小。中國教材的拓展內容比較豐富。

綜合看，英國更注重知識，中國更注重實驗的廣度，美國更注重習題，澳大利亞更注重拓展。

4.4 高中物理教材不同深度物理內容比例的國際比較

在每個維度皆有不同的深度水平，表4展示了十國高中物理教材處于“了解”“理解”“應用”三個認知水平的內容統計。由該表可知，中國教材中處于“了解”水平的內容比例為37.6%，排序第七；處于“理解”水平的內容比例為55.7%，排序第四；處于“應用”水平的內容比例為6.6%，排序第6。這說明中國教材更多是“理解”水平的內容，屬于“窄而深”的類型。

總體看，韓、俄、日教材“了解”水平的內容比例較大，新、美、英教材“理解”水平的內容比例較大，日、法、新教材“應用”水平的內容比例較大。相比之下，韓國教材“了解”水平的內容比例最大，“理解”水平的內容比例最小，這應是韓國教材相對最易的原因。新加坡教材“理解”水平的內容比例最大，致使新加坡教材的平均深度最大，這也是新加坡教材偏難的原因。十國教材在“應用”水平的內容比例皆很小，相對而言美國的比例最小。

表4 高中物理教材不同深度內容的比例

4.5 研究結論

綜上研究結果可知：1）我國高中物理教材的難度屬于中等水平，美、新、英、澳的高中物理教材比我國的難。2）我國教材的容量不大，美、英、新、俄、澳的教材內容皆比我國的多，但我國教材注重每個內容的深度，有“窄而深”的取向。3）我國教材在知識難度方面排序第四，在實驗難度和廣度方面排序第一，在習題難度方面排序第六，在拓展內容的難度方面排序第三，我國教材的實驗設計有“廣而淺”的取向。英國教材的知識難度最大，美國教材的習題難度最大，澳大利亞教材的拓展難度最大。4）我國教材“理解”水平的內容較多，“了解”水平的內容較少，更注重內容的深度，韓國教材“了解”水平的內容比例最大，新加坡教材“理解”水平的內容比例最大，所有教材“應用”水平的內容比例皆較小。研究可知，我國高中物理教材的難度不是中學物理課業負擔的主要原因。