劍橋IGCSE物理教材習題設置特征分析

劉倩 陳航燕 袁海泉

[摘? ?要]習題是教材的重要組成部分，劍橋IGCSE物理教材習題設置匠心獨具。仔細分析，可歸納得到四個方面的特征：1.設置了多功能型的簡答題;2.創新性的表格式習題;3.設置的習題與考試高度相關;4.設置的習題具有遞進性。這些特征對國內初中物理教材習題編制具有一定的參考價值。

[關鍵詞]劍橋IGCSE物理教材;習題;特征分析

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）11-0053-03

劍橋IGCSE物理教材由五個模塊組成，分別是力學、熱學、波的特性、電磁學、原子物理學，共有23個章節。習題設置為兩大部分：小結習題和章后習題，習題設置總量是626道，平均每章有27道習題。小結習題的總量是335道，題量最多的是第十三章《光》;章后習題的總量是291道，題量最多的是第二章《描述運動》。深入分析發現劍橋IGCSE物理教材習題設置有以下四個方面的特征。

一、設置了多功能型的簡答題[2]

劍橋IGCSE物理教材習題的題型豐富，分為選擇題、填空題、簡答題、計算題、作圖制表題、實驗操作題、綜合題。簡答題有300道，占總數的47.9%，由圖1可知該教材對簡答題非常重視。從對簡答題的具體內容分析可見，教材設置大量簡答題，意在充分發揮以下幾個方面的功能。

1.夯實基礎知識

劍橋IGCSE 物理教材習題以基礎性習題為主，簡答可以幫助學生夯實基礎。例如，“由于地球對物體的吸引而產生的力是什么力？質量、速度、加速度的單位是什么？列舉三種化石燃料;用文字描述胡克定律”等，這類事實性、概念性的簡答題可以幫助學生建立基礎知識結構，引導學生關注基礎知識，彌補知識體系的缺漏。又如，“讀出游標卡尺和螺旋測微器上的示數;列舉用來測量長度的兩種儀器”等，這類簡答題用于考查學生對實驗儀器及操作基本技能的掌握情況。“雙基”是教學內容的核心，體現課程標準的基本要求，劍橋IGCSE物理教材用一定量的簡答題考查和夯實學生的“雙基”，警示學生加強對“雙基”的學習與運用。

2.增強應用能力

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，學習的目的在于實踐應用。劍橋IGCSE物理教材設置的簡答題中，部分題目設置的目的是增強學生的實際應用能力。例如，解釋：為什么高的樹比矮的樹更容易被大風吹倒？你的朋友掉進了有薄冰的池塘里，你在冰上放了一個梯子，沿著梯子爬向你的朋友去拯救他。用壓強的概念來解釋為什么使用梯子比直接在冰上行走更安全;太陽能電池（光電池）在陽光照射下發電，這個過程中發生了什么能量轉換？等等。這樣的簡答題是一些生活中客觀存在且未被加工的問題，學生需要將所學的物理知識遷移運用到不同情景。通過此類簡答題可培養學生的知識遷移能力、分析解決問題的能力，知行合一的意識和能力，同時引導學生多關注生活中蘊含的物理知識，激發學生的學習興趣，拓展學生的生活經驗。

3.提升推理能力

推理能力是物理學習的關鍵能力之一。劍橋IGCSE物理教材在利用簡答題提升學生的推理能力方面做了有益的嘗試。例如，如圖2是一張汽車的位移（大小）—時間關系圖像，汽車沿著軌道行駛，最終回到起始位置。請從圖2中分別找出符合A、B、C、D、E描述的點，并說明原因。A.這輛車是靜止的;B.這輛車正以最快的速度行駛;C.這輛車正在加速;D.這輛車正在減速; E.這輛車在往回走。

這道題不僅要求學生根據圖像分析出每一時間段的運動規律，同時對答案作進一步的解釋，通過解釋讓學生的思維過程外顯，表露出學生對物理概念和規律的理解程度，利用圖像信息推理運動狀態，建立運動模型。這類簡答題對推理能力的訓練價值很大。

又如，“以下問題涉及氣體的行為：A.把一定質量的氣體封閉在氣缸中，氣缸被加熱，氣體壓強將如何變化？B.拉動氣缸中活塞，氣體體積增大，氣體壓強將如何變化？”這道題需要學生在理解所學知識的基礎上，結合具體情景進行推理[4]。推理能力體現了學生一定的邏輯思維。在物理學習中，學生的邏輯思維尤其重要，應逐步提升。

二、創新性的表格式習題

表格可以高密度地呈現信息。劍橋IGCSE物理教材習題中，有一類習題用表格作為呈現方式，尤其是用表格提供部分信息，要求學生補充缺失信息，這類習題新穎獨特，具有創新性。

1.以表格形式呈現的選擇題和填空題

選擇題是常見的考題形式，形式較為固定，較多的應答使學生對此缺少新鮮感。該教材中的部分選擇題是以新穎的表格形式呈現的。例如，“下表顯示了矢量和標量之間的差異。A.選擇正確的單詞（矢量和標量），填入表格第一列 ;B.將下列單詞（速度、速率、加速度、重量）填入表格第三列。”

這是一道區別于傳統選擇題的表格式選擇題，學生通過對知識的理解選出正確選項，完成表格，學生可利用這個完整的表格區分不同物理量之間的差異，以及通過表格的完善建構知識。

例如，“完成下列表格”

這是一道表格式填空題，完成這道題，學生不僅要明白速度定義式中每個物理量的含義，還需要對基本公式進行變形，同時重點考查學生對單位的運用。通過該題的回答，學生不僅可以靈活運用速度公式，還可以感知不同物體運動速度的大小。

許多學生在學習過程中對物理量的單位不夠重視，在解題中直接將數字代入公式，不考慮單位，疏忽了數學計算和解物理習題之間的重要區別，該教材還專門用表格來考查學生對單位的掌握情況，以此來提示學生在解題過程中要細心，所謂細節決定成敗。例如：

這道題還有一特殊之處，就是它并不是單純地提問密度的單位，而是需要學生用質量和體積的單位表示密度的單位，讓學生明白單位之間的聯系。

2.圖表結合的綜合性習題

在教學過程中，教師要不斷培養學生從圖像和表格中提取信息和整理信息的能力，以及圖像和表格之間轉化的綜合技能。劍橋IGCSE物理教材的習題也注重提升學生這方面的能力。例如，“一組學生進行了一項實驗，他們通過在末端懸掛重物來拉伸一段金屬絲。實驗結果如下表所示。A.在表格下面添加一行，寫出每次加載后金屬絲長度的增量;B.用表格中的數據畫出重物重力與金屬絲長度增量的關系圖;C.通過圖像，求出重物重力為25.0 N時，金屬絲長度的增量;D.確定在金屬絲彈性限度內重物重力的最大值。”

題目不僅要求學生提取表格信息，還需根據整理的信息畫出相應的圖像，再結合表格和圖像對特殊值進行推理，鍛煉學生將具體事物抽象化，使學生獲得初步建構物理模型的感性認識，提升學生的綜合能力。

三、設置的習題與考試高度相關

根據習題后的備注信息，可以將章后習題分為三種：無備注習題，有賦分備注的習題，有真題備注的習題。圖3表示三類習題占課后習題總數的百分比。

無備注的習題主要分布在章后習題的前2/5，以基礎題為主，用于鞏固新知;有賦分備注的習題是指習題后面備注分數（比如[3]，表示這道題滿分是3分，給每一個解題步驟賦予一定的分值），主要分布在章后習題的中間部分，約占總數的2/5，這些題目通常出自模擬卷，屬于中等程度的習題，賦分的設定有利于學生明白該題在真題試卷中所處的難度等級，同時教師可根據答題情況判斷學生的能力是否達到考核要求;有真題備注的習題是指習題后面備注這道題具體出自哪份試卷，每章后習題的最后兩題都是真題，約占總數的1/5，這些習題具有綜合性。例如，“一個帶有通氣閥的燒瓶，容積是200立方厘米，當充滿空氣時，燒瓶的質量是30.98克。通氣閥和真空泵連接，將燒瓶中空氣抽出，再關閉閥門，此時瓶身質量是30.72克。A.計算出燒瓶連接真空泵前的空氣質量[2];B.計算出燒瓶中空氣的密度。[4] [Cambridge IGCSE Physics 0625/23，Question 5，October/November，2011]”， 說明這道習題是2011年IGCSE物理學科考試真題，共6分。

第二類和第三類習題都與考試高度相關，學生可以通過課后習題對考試的題型和難度以及內容有多方面的了解，教師和學生也會將更多的注意力放在教材習題上，增加教材的利用度，拉近學生和真題之間的距離，減少陌生感。

四、習題設置具有遞進性

無論是小結習題還是章后習題，它們本身都具有一定的遞進性，同時兩類習題之間也有一定的遞進關系（由小結習題向章后習題遞進），體現了理解知識、掌握知識、運用知識的層次，也間接展現了劍橋IGCSE物理教材的習題難度是由易到難、層層進階的，這樣的遞進方式使得一整章的習題具有系統性、完整性，符合知識的邏輯順序、學生的認知發展順序和心理發展順序。

不同國家的物理教材存在一定的差異，這與每個國家的教育理念、教育現狀、科技發展、社會環境、社會需求以及學生的認知水平等因素有關。習題是教材的重要組成部分，是課堂教學的延續和補充，是學生實踐活動的重要形式。習題一方面幫助教師檢查教學效果，及時獲得反饋，調整教學方法;另一方面幫助學生理解新知、掌握新知、運用新知，讓學生在物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任等方面有所收獲。劍橋IGCSE物理教材習題設置的幾個特征對國內初中物理教材習題的編制具有重要啟示：（1）充分發揮簡答題的多種功能，讓學生思維外顯;（2）靈活運用表格創新題型，增加習題的新鮮感;（3）習題要與考試真題密切相關，提高教材的使用率;（4）強化習題層次性和系統性。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? David Sang. Cambridge IGCSE Physics Coursebook[M]// Cambridge IGCSE physics coursebook. Cambridge University Press， 2014.

[2]? 張雷，李俊文.中美主流高中化學教材中有機化學習題的比較研究[J]. 現代中小學教育，2017（3）：86-92.

[3]? 張艷香，金新喜.關于人教版初中物理教材習題設計的幾點思考[J].課程·教材·教法，2013（4）：91-95.

[4]? 黃開智.中澳高中物理教材習題的對比研究[J].物理教師，2014（2）：64-66.

（責任編輯 易志毅）