中美英高中物理課程內(nèi)容的比較研究
——以“振動(dòng)與波”為例

彭　雙　朱柏瑾

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

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中美英高中物理課程內(nèi)容的比較研究
——以“振動(dòng)與波”為例

彭雙1朱柏瑾2

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

本文對(duì)中國(guó)高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)AP課程綱要和英國(guó)A level課程綱要中“振動(dòng)與波”進(jìn)行了比較研究.研究發(fā)現(xiàn)中國(guó)課程中“振動(dòng)與波”部分無(wú)論是在課程中所占比例、內(nèi)容的相對(duì)廣度、深度和課程內(nèi)容難度都小于美國(guó)AP課程和英國(guó)A level課程.

課程設(shè)計(jì)；比較研究；振動(dòng)與波

波作為物質(zhì)的一種存在形式，是物理學(xué)的重要組成部分.在高中物理教材中將振動(dòng)與波安排在選修3-4，涉及的知識(shí)相對(duì)狹窄，內(nèi)容較為簡(jiǎn)單.反觀英國(guó)和美國(guó)課程，對(duì)于這部分知識(shí)比較重視，所選取的知識(shí)點(diǎn)也和中國(guó)有很大不同.本研究中選取的樣本為中國(guó)高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(簡(jiǎn)稱(chēng)中國(guó)課程)、美國(guó)AP課程綱要(簡(jiǎn)稱(chēng)美AP課程)和英國(guó)A level課程綱要(簡(jiǎn)稱(chēng)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(jì)算方法的基礎(chǔ)上，將中國(guó)的課程作為參照，使用相對(duì)廣度G′、相對(duì)深度S′來(lái)計(jì)算相對(duì)難度N′.相對(duì)難度N′表達(dá)式為N′=αS′+(1-α)G′(α=0.5).

2　中美英課程內(nèi)容的比較研究

2.1內(nèi)容主題的劃分和共同主題的確定標(biāo)準(zhǔn)

中國(guó)的普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))、美AP課程、英A level課程對(duì)內(nèi)容主題的劃分有很大不同(如表1).振動(dòng)作為該部分的基礎(chǔ)內(nèi)容在三個(gè)課程中均有涉及，但每個(gè)國(guó)家呈現(xiàn)的順序均不同.中國(guó)課程將機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波放在同一個(gè)二級(jí)主題下，美AP課程則將該部分知識(shí)放在牛頓力學(xué)部分，英A level課程則將該部分內(nèi)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(xué)習(xí)才能進(jìn)行A2的學(xué)習(xí)).

表1　三國(guó)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容主題劃分

中國(guó)課程中的“機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波”與美AP課程中的“振動(dòng)與重力”和“波(包括聲音)”、英A level課程的“振動(dòng)”“波”的主要內(nèi)容相對(duì)應(yīng)，中國(guó)課程中的“光”與美AP課程中的“物理光學(xué)”和“幾何光學(xué)”、英A level課程中的“疊加”部分內(nèi)容相對(duì)應(yīng)，而中國(guó)課程中的“電磁振蕩與電磁波”則和美AP物理中“物理光學(xué)”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(nèi)容重合.根據(jù)2009年Achieve公司為亞太經(jīng)合組織(APEC)人力資源發(fā)展工作組所做的《亞太地區(qū)數(shù)學(xué)與科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)分析》中制定的“百分之六十七”原則來(lái)確定“共同主題”，即將超過(guò)該比例的樣本都有的內(nèi)容確定為共同主題.根據(jù)此原則，美AP課程中的二級(jí)主題“光學(xué)”下的“鏡子”、“透鏡”不是共同主題，不考慮在本研究中.

2.2內(nèi)容主題的分布和表述方式的比較

在中國(guó)的課程中共有23個(gè)二級(jí)主題，振動(dòng)與波這部分總計(jì)有3個(gè)二級(jí)主題，這部分所占比例為13.0%.美AP課程共19個(gè)二級(jí)主題，振動(dòng)與波這部分總計(jì)有3個(gè)二級(jí)主題(“振動(dòng)與重力”算0.5個(gè)二級(jí)主題，刪除“鏡子”、“透鏡”這兩個(gè)3級(jí)主題后，“光學(xué)”算0.5個(gè)二級(jí)主題)，所占比例為15.8%.英A level課程中共有30個(gè)二級(jí)主題，振動(dòng)與波這部分總計(jì)有3個(gè)二級(jí)主題，所占比例為10.0%.可見(jiàn)振動(dòng)與波在中美英課程中分布比例存在差異，美AP課程中振動(dòng)與波所占的比重較大，見(jiàn)圖2.

圖2

在內(nèi)容的表述上，美AP課程和英A level課程的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)書(shū)寫(xiě)明確，三級(jí)主題將知識(shí)內(nèi)容細(xì)化，三級(jí)主題下的每一條內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)都針對(duì)一個(gè)具體的知識(shí)點(diǎn).而中國(guó)的課程在二級(jí)主題下，僅給出了每個(gè)主題的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)和活動(dòng)建議.比如“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”這個(gè)三級(jí)主題，美AP課程給出了6條具體詳細(xì)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，英A level課程共給出了8條具體詳細(xì)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，而中國(guó)的課程中針對(duì)這一知識(shí)點(diǎn)只有一條內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)比情況見(jiàn)表2.

表2　“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)比較

由表2可知，中國(guó)的這條內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中要求理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征，用公式和圖像描述其特征，但具體是指運(yùn)動(dòng)學(xué)方面、動(dòng)力學(xué)方面還是能量方面的特征，內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有具體說(shuō)明.對(duì)比美AP課程和英A level課程，可見(jiàn)中國(guó)的這條內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)所包含的知識(shí)覆蓋得太多，對(duì)具體知識(shí)和要求的表述不明確，這使得在編寫(xiě)教材和教學(xué)過(guò)程中很難確定具體的知識(shí)內(nèi)容以及知識(shí)內(nèi)容的廣度、深度.

2.3課程廣度、深度、難度比較

2.3.1課程內(nèi)容廣度的比較

把三個(gè)國(guó)家課程中振動(dòng)和波部分的知識(shí)點(diǎn)數(shù)目進(jìn)行量化，統(tǒng)計(jì)得到中國(guó)課程在這部分共涉及18個(gè)知識(shí)點(diǎn)，美AP課程的知識(shí)點(diǎn)多達(dá)37個(gè)，英A level課程的知識(shí)點(diǎn)為34個(gè).從知識(shí)點(diǎn)個(gè)數(shù)來(lái)看，中國(guó)和另外兩國(guó)課程的廣度差距很大.但這種差距與不同課程的內(nèi)容表述方式有關(guān)，以上文的“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”為例，中國(guó)僅有1條內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，而美國(guó)有6條標(biāo)準(zhǔn)，英國(guó)則多達(dá)8條.所以?xún)H僅靠知識(shí)點(diǎn)數(shù)的比較方式并不合理.

以中國(guó)的課程作為參照，其他兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中獨(dú)有的知識(shí)點(diǎn)見(jiàn)表3.由表3可見(jiàn)，美AP課程、英A level課程和中國(guó)課程廣度上的區(qū)別主要在于波的強(qiáng)度定義、駐波的概念及其應(yīng)用、光柵的干涉等部分.同時(shí)中國(guó)課程更加注重物理知識(shí)和器件在生活中的應(yīng)用，使物理更加貼近生活，提倡聯(lián)系社會(huì)實(shí)際.需要注意的是，即使是相同的知識(shí)點(diǎn)，三國(guó)課程對(duì)其要求水平也存在差異，這點(diǎn)可以在后面的內(nèi)容深度比較中得出.

表3　中美英課程的知識(shí)點(diǎn)差異對(duì)比

2.3.2課程內(nèi)容深度比較

本文將課程中涉及的所有行為動(dòng)詞進(jìn)行分類(lèi)，見(jiàn)表4.

表4　知識(shí)內(nèi)容要求等級(jí)劃分及其使用的動(dòng)詞

以物理光學(xué)為例，物理光學(xué)主要包含疊加原理、亮紋或者暗紋的產(chǎn)生條件、單縫衍射、雙縫干涉、光柵、薄膜干涉等知識(shí)，三國(guó)課程設(shè)計(jì)對(duì)該部分知識(shí)的深度要求對(duì)比見(jiàn)表5.

表5　“物理光學(xué)”知識(shí)的深度對(duì)比

通過(guò)表5可以看出中美英對(duì)物理光學(xué)部分要求差距顯著.其中美AP課程對(duì)該部分要求最高，其要求絕大多數(shù)是理解層次，對(duì)單縫、雙縫、光柵、薄膜干涉的問(wèn)題都要求能計(jì)算(應(yīng)用層次).英A level課程中對(duì)這部分知識(shí)的要求也絕大多數(shù)是理解層次，僅雙縫、光柵的問(wèn)題要求能計(jì)算(應(yīng)用層次).而中國(guó)只有利用雙縫測(cè)定光的波長(zhǎng)是應(yīng)用層次，其他都是記憶層次要求.

整體上，將振動(dòng)與波部分所有內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)按要求水平進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表6.

表6　中美知識(shí)內(nèi)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(guó)課程.其中英A level課程對(duì)內(nèi)容要求更高，主要集中在理解和應(yīng)用認(rèn)知水平，分別占52.9%和41.2%，而記憶水平僅占5.9%.中國(guó)的內(nèi)容要求則主要集中在記憶水平，高達(dá)55.6%.

2.3.3課程內(nèi)容難度比較

根據(jù)前文中得到的課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容廣度和深度數(shù)據(jù)，利用公式N′=αS′+(1-α)G′(α=0.5)，把中國(guó)的課程作為參照，通過(guò)計(jì)算可知美英兩國(guó)的課程難度，見(jiàn)表7.

表7　相對(duì)廣度、深度和難度對(duì)比

由表7可以看出，中國(guó)課程設(shè)計(jì)中在振動(dòng)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(dòng)與波部分的難度相差不大.

3　研究結(jié)論

從經(jīng)驗(yàn)上我們常常說(shuō)中國(guó)物理的課程難度很大，而國(guó)外物理課程的課程內(nèi)容廣，難度小，但是這樣的結(jié)論往往缺乏定量的數(shù)據(jù)支持.本文利用定量的方法對(duì)中美英課程中振動(dòng)與波部分進(jìn)行了分析.結(jié)果表明：中國(guó)課程中振動(dòng)與波部分無(wú)論是在課程中所占比例、內(nèi)容的廣度、深度和課程內(nèi)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(xué)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(biāo)分類(lèi)學(xué)(修訂版)分類(lèi)學(xué)視野下的學(xué)與教及其測(cè)評(píng)[M].北京：外語(yǔ)教學(xué)與研究出版社，2009：51-52.

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