中美高中主流物理教材實(shí)驗(yàn)難度及探究水平的比較

郭芳俠，何 琳，韓麗梅

(陜西師范大學(xué) 物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710119)

物理實(shí)驗(yàn)作為物理學(xué)習(xí)的重要載體，不僅能揭示實(shí)驗(yàn)事實(shí)與學(xué)生原有認(rèn)知上的矛盾，還能有效激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生的認(rèn)知過(guò)程簡(jiǎn)化、純化、反復(fù)再現(xiàn)，從而使學(xué)生獲得具體明確的感性認(rèn)知，為物理概念、規(guī)律的建構(gòu)及應(yīng)用奠定基礎(chǔ)[1].教材作為師生進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)的主要教學(xué)資料，其質(zhì)量直接影響教學(xué)活動(dòng)的效果.

教材內(nèi)容的文本比較分析，通常分為橫向比較[2-3]和縱向比較[4]. 中外高中物理教材比較研究中，中美教材對(duì)比視角居多，宏觀研究包括中美課程標(biāo)準(zhǔn)、課程結(jié)構(gòu)特征等分析，側(cè)重于基于課程改革背景分析中美課程理念和教育目標(biāo)[5-6]；微觀研究主要為知識(shí)點(diǎn)編排及處理、教材欄目設(shè)置、習(xí)題、物理學(xué)史、插圖、難度等細(xì)致化的分析[7-9].關(guān)于中美物理教材實(shí)驗(yàn)難度的對(duì)比研究相對(duì)較少，主要有對(duì)中美等十國(guó)教材實(shí)驗(yàn)難度的研究[10]和部分單元實(shí)驗(yàn)的研究，例如光學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)置[11]、能量守恒實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案[12]、萬(wàn)有引力與航天實(shí)驗(yàn)編排插圖[13]等. 此外，對(duì)中美實(shí)驗(yàn)欄目和環(huán)節(jié)差異也有所研究[14]. 梳理文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，研究人員對(duì)2004年版的中國(guó)教材高中《物理》(人民教育出版社)和2003年版美國(guó)教材《Physical: Principles and Problems》(The McGraw-Hill Press)研究校多，由于教材年代較為久遠(yuǎn)，研究比較分散，因此缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)全面系統(tǒng)的研究和對(duì)實(shí)驗(yàn)探究水平及技能表征的比較研究. 本文以中國(guó)2019年版高中教材《物理》(人民教育出版社)(簡(jiǎn)稱“人教版”)和美國(guó)2013年版高中教材《Physical: Principles and Problems》(The McGraw-Hill Press)(簡(jiǎn)稱“PPP”)中的實(shí)驗(yàn)為研究對(duì)象，從實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、器材、難度、探究水平及探究技能等多方面進(jìn)行系統(tǒng)、深層次地分析比較，既豐富、更新了高中物理教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的研究，又為完善國(guó)內(nèi)教材編寫理論和實(shí)踐提供了參考[15].

1 研究方法

1.1 實(shí)驗(yàn)難度計(jì)算模型

采用廖伯琴課題組的研究思路，即基于實(shí)驗(yàn)廣度對(duì)教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容難度進(jìn)行靜態(tài)文本分析[16]. 廣度是指教材實(shí)驗(yàn)所涉及的范圍，難度是指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的難易程度. 其中，影響實(shí)驗(yàn)難度的4個(gè)因素為:實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)操作量和實(shí)驗(yàn)探究. 每個(gè)因素可劃分為簡(jiǎn)單、中等和偏難，依次賦值為1，2，3. 由于4個(gè)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)難度的影響程度不同，為確定各因素的影響程度，選取31位課程教學(xué)論專家及中學(xué)一線專家型教師對(duì)各個(gè)因素的影響權(quán)重進(jìn)行了調(diào)查，并通過(guò)對(duì)偶分析法確定了各個(gè)因素的影響權(quán)重，結(jié)果如表1所示.

表1 各因素對(duì)實(shí)驗(yàn)難度的影響權(quán)重

依據(jù)模型對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、儀器、操作量、探究4個(gè)因素賦值，加權(quán)求和后得到數(shù)值的4倍即為每個(gè)實(shí)驗(yàn)的難度值，將所有實(shí)驗(yàn)的難度值相加即為教材實(shí)驗(yàn)的總難度值，將實(shí)驗(yàn)總難度值除以實(shí)驗(yàn)廣度值，即可得到平均實(shí)驗(yàn)難度值.

1.2 探究水平及探究技能分析框架

探究水平是指學(xué)生在探究活動(dòng)的探究環(huán)節(jié)中表現(xiàn)出的水平高低程度，與學(xué)生的參與程度有關(guān). 本研究采用王世存等人[17]建構(gòu)的實(shí)驗(yàn)類探究水平分析框架進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表2所示. 從缺失水平到自主性水平，學(xué)生的參與度不斷提高，探究水平也逐漸提高.

表2 實(shí)驗(yàn)探究水平分析框架

探究技能是指學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中具備的思維方式和操作技能[18]. 課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)科學(xué)探究技能要素進(jìn)行了明確表述，認(rèn)為科學(xué)探究是基于觀察實(shí)驗(yàn)，提出問(wèn)題、形成猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、獲取處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并做出解釋，以及對(duì)過(guò)程與結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估和反思的能力[19]. 根據(jù)物理學(xué)科核心素養(yǎng)可知探究技能由8種技能構(gòu)成，這些技能按其復(fù)雜程度可劃分為基礎(chǔ)技能和綜合技能，如表3所示.

表3 實(shí)驗(yàn)探究技能分析框架

為了保證文本分析的可信度，由2名熟悉研究框架和方法的課程教學(xué)論專業(yè)研究生進(jìn)行獨(dú)立分析統(tǒng)計(jì)，得到難度、探究水平和探究技能的相關(guān)性系數(shù)為0.960，0.880和0.850，說(shuō)明分析結(jié)果的可信度較高. 隨后，對(duì)分析結(jié)果有不同意見的文本進(jìn)行交流討論，最終達(dá)成一致.

2 研究結(jié)果及分析

2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1.1 教材實(shí)驗(yàn)廣度比較

人教版教材實(shí)驗(yàn)總廣度(數(shù)量)為119個(gè)，PPP教材為87個(gè)，人教版教材的實(shí)驗(yàn)總廣度大于PPP教材，2種教材的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容差異較大. 將教材實(shí)驗(yàn)按照力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、近代物理5個(gè)模塊進(jìn)行分類，統(tǒng)計(jì)其廣度及所占比例，結(jié)果如表4所示.

表4中數(shù)據(jù)顯示：中美主流教材中的力學(xué)實(shí)驗(yàn)和電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)均占據(jù)主要地位，其中在人教版教材中的占比約80%，在PPP教材中的占比約69%，占比差異最大的是近代物理模塊，該模塊在人教版教材中僅有1個(gè)實(shí)驗(yàn)，而在PPP教材中有9個(gè).

表4 中美主流教材實(shí)驗(yàn)廣度及所占比例

以實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑橐罁?jù)，除去實(shí)驗(yàn)?zāi)康南嗤膶?shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)中美主流教材中各自獨(dú)有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并計(jì)算其占該模塊實(shí)驗(yàn)總量的百分比，結(jié)果如表5所示.

表5 中美主流教材獨(dú)有實(shí)驗(yàn)數(shù)量及所占比例

表5數(shù)據(jù)顯示：兩國(guó)主流教材的獨(dú)有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容差異非常大，人教版教材的光學(xué)模塊占比最小，比例為50%；PPP教材力學(xué)模塊占比最小，比例為58.33%；且教材中的熱學(xué)和近代物理模塊呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完全不同.

分析兩國(guó)主流教材中的獨(dú)有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)設(shè)置不同是導(dǎo)致差異較大的主要原因. 例如，力學(xué)模塊中，人教版教材為了加深學(xué)生對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)了感受、探究向心力以及繪制橢圓實(shí)驗(yàn). PPP教材則呈現(xiàn)了與剛體運(yùn)動(dòng)相關(guān)的力矩、轉(zhuǎn)動(dòng)、滾動(dòng)特性實(shí)驗(yàn). 同時(shí)，PPP教材還設(shè)計(jì)了功率、聲音、測(cè)量分貝等實(shí)驗(yàn)，而這些內(nèi)容是在中國(guó)初中教材中呈現(xiàn).

2.1.2 教材實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)比較

人教版教材實(shí)驗(yàn)并無(wú)明確的環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中一般不會(huì)以標(biāo)題形式明確呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié). PPP教材實(shí)驗(yàn)有一些固定的環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，例如步驟、分析等. 除此之外，不同欄目的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)也各有不同. 在起步實(shí)驗(yàn)欄目中，設(shè)計(jì)了批判性思維環(huán)節(jié)，讓學(xué)生將實(shí)驗(yàn)獲得的結(jié)果進(jìn)行反思擴(kuò)展. 其中，物理實(shí)驗(yàn)欄目設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)最多，具體包括：?jiǎn)栴}、目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)步驟、分析、形成結(jié)論與應(yīng)用、進(jìn)一步探索和生活中的物理學(xué).

值得一提的是PPP教材中的進(jìn)一步探索環(huán)節(jié)，對(duì)學(xué)生提出了更高的要求，要求學(xué)生在掌握理解實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)散思考，或者運(yùn)用該實(shí)驗(yàn)方法解決新問(wèn)題，即對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展，例如“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明開普勒第三定律的正確性”.

2.1.3 教材實(shí)驗(yàn)類型比較

依據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)置目的將實(shí)驗(yàn)劃分為探究類、驗(yàn)證類和應(yīng)用類實(shí)驗(yàn). 不同的實(shí)驗(yàn)類型所側(cè)重訓(xùn)練的能力不同，分類統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表6所示.

表6 中美教材各模塊實(shí)驗(yàn)類型分布統(tǒng)計(jì)

從整體角度分析，中美主流教材中，3類實(shí)驗(yàn)所占比例從高到低排序依次都是探究類、應(yīng)用類和驗(yàn)證類，且各類型實(shí)驗(yàn)所占比例較接近. 其中，探究類實(shí)驗(yàn)占比均超過(guò)60%，表明中美兩國(guó)都注重訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用知識(shí)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，符合新時(shí)代對(duì)人才的培養(yǎng)要求.

從模塊角度分析，中美主流教材在各模塊中的實(shí)驗(yàn)數(shù)量和分布均不同. 其中,占比最高的是力學(xué)模塊，超過(guò)了40%，占比第二的是電磁學(xué)模塊，說(shuō)明力學(xué)和電磁學(xué)在兩國(guó)教材的地位與要求一致.

2.2 實(shí)驗(yàn)器材

將實(shí)驗(yàn)涉及到的器材分為實(shí)驗(yàn)室類和生活類. 對(duì)教材實(shí)驗(yàn)中使用的器材進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，并計(jì)算各模塊中生活類(實(shí)驗(yàn)室類)器材在總的生活類(實(shí)驗(yàn)室類)器材中的比例，如表7所示.

表7 中美主流教材實(shí)驗(yàn)器材類別數(shù)量及比例

總體來(lái)看，PPP教材選用生活類器材的種類多于人教版. PPP教材善于從生活中取材，降低實(shí)驗(yàn)成本的同時(shí)，又能降低學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，特別是在微觀和抽象內(nèi)容較多的近代物理實(shí)驗(yàn)?zāi)K，其生活類器材占比可達(dá)11.63%. 運(yùn)用日常生活用品，轉(zhuǎn)換角度，能夠幫助學(xué)生更好地理解抽象的模型內(nèi)容，這種處理方法值得我國(guó)物理教材借鑒.

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是指利用傳感器、數(shù)據(jù)采集器等數(shù)字化器材收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并借助計(jì)算機(jī)分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn). 人教版教材中的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)有8個(gè)(力學(xué)4個(gè)、電磁學(xué)2個(gè)、熱學(xué)和光學(xué)各1個(gè))，而PPP教材沒有呈現(xiàn)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，因此PPP教材實(shí)驗(yàn)在數(shù)字化設(shè)計(jì)上略微遜色于人教版，另一方面也折射出PPP教材的實(shí)驗(yàn)編寫理念與人教版不同.

2.3 實(shí)驗(yàn)難度

在表4實(shí)驗(yàn)廣度的統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上，計(jì)算每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的平均實(shí)驗(yàn)數(shù)量. 同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)難度模型，對(duì)中美主流教材實(shí)驗(yàn)難度的4個(gè)影響因素進(jìn)行分析、提取并賦值，計(jì)算總實(shí)驗(yàn)難度及平均實(shí)驗(yàn)難度，結(jié)果如表8所示.

表8 中美主流教材的實(shí)驗(yàn)難度

表8數(shù)據(jù)顯示：人教版教材知識(shí)點(diǎn)廣度低于PPP教材[20]，但平均實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)高于PPP教材，說(shuō)明人教版教材善于利用實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)物理知識(shí)，或善于通過(guò)實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生探究規(guī)律、理解內(nèi)容；在實(shí)驗(yàn)難度上，PPP教材實(shí)驗(yàn)的總難度小于人教版教材，但是平均實(shí)驗(yàn)難度高于人教版教材. 為探究出現(xiàn)該情況的具體原因，對(duì)影響實(shí)驗(yàn)難度的4個(gè)因素進(jìn)行了分析，得到了各個(gè)因素對(duì)應(yīng)的難度值，如表9所示.

表9 中美主流教材實(shí)驗(yàn)4個(gè)影響因素對(duì)應(yīng)的難度值

表9數(shù)據(jù)顯示：中美主流教材中對(duì)實(shí)驗(yàn)總難度貢獻(xiàn)最大的因素均為實(shí)驗(yàn)原理，其次為操作量、探究和儀器. 結(jié)合難度模型的水平劃分，人教版教材中的實(shí)驗(yàn)原理、儀器、操作量均為中等水平，探究為簡(jiǎn)單水平；PPP教材中除了儀器位于簡(jiǎn)單水平，操作量位于偏多水平外，其他2個(gè)因素的水平與人教版教材相同. 表明中美主流教材實(shí)驗(yàn)的探究多為定性或簡(jiǎn)單的定量探究.

以模塊為單位，進(jìn)一步分析中美主流教材各模塊中實(shí)驗(yàn)的總難度和平均實(shí)驗(yàn)難度，結(jié)果如表10所示.

表10 中美主流教材各模塊實(shí)驗(yàn)難度和平均實(shí)驗(yàn)難度

1)實(shí)驗(yàn)總難度方面，除光學(xué)、近代物理模塊外，其余模塊均為人教版教材實(shí)驗(yàn)難度高于PPP教材. 人教版教材實(shí)驗(yàn)總難度從高到低依次為力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、近代物理，PPP教材實(shí)驗(yàn)總難度從高到低依次為力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、近代物理、熱學(xué). 在近代物理模塊中，PPP教材實(shí)驗(yàn)總難度是人教版教材的10倍左右.

2)平均實(shí)驗(yàn)難度方面，人教版教材熱學(xué)最高、力學(xué)最低；PPP教材光學(xué)最高、熱學(xué)最低. 經(jīng)對(duì)比分析可知，PPP教材中熱學(xué)模塊的平均實(shí)驗(yàn)難度稍低于人教版教材，其余均高于人教版教材. 其中,差異最大的為光學(xué)模塊，分析該模塊下各難度影響因素的平均水平可知:人教版與PPP教材實(shí)驗(yàn)在儀器、操作量上的平均水平相同，即儀器處于中等水平，操作量處于偏多水平；在實(shí)驗(yàn)原理方面，PPP教材實(shí)驗(yàn)處于偏難水平，而人教版教材處于中等水平；在探究因素上，PPP教材實(shí)驗(yàn)處于中等水平，人教版教材處于簡(jiǎn)單水平，差異主要是由實(shí)驗(yàn)原理和探究2個(gè)因素的難度不同所導(dǎo)致的.

2.4 實(shí)驗(yàn)探究水平

2.4.1 實(shí)驗(yàn)探究水平表征比較

依據(jù)探究水平劃分標(biāo)準(zhǔn)，分析并統(tǒng)計(jì)中美教材實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)的探究水平，并計(jì)算各環(huán)節(jié)不同探究水平在總實(shí)驗(yàn)中的占比，結(jié)果分別如表11和表12所示.

表11 人教版教材實(shí)驗(yàn)探究水平的表征頻次和占比

表12 PPP教材實(shí)驗(yàn)探究水平的表征頻次和占比

表11數(shù)據(jù)顯示：人教版教材除反思交流環(huán)節(jié)集中于缺失水平外，其余環(huán)節(jié)多集中于控制性水平. 說(shuō)明學(xué)生的主體性在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)的還不夠充分，因此仍需適當(dāng)增加學(xué)生基于問(wèn)題的自主探究機(jī)會(huì). 另外，方案實(shí)施環(huán)節(jié)的探究水平最高，31.09%的實(shí)驗(yàn)處于自主性水平；結(jié)論形成環(huán)節(jié)次之；反思交流環(huán)節(jié)的探究水平最低，90.76%的實(shí)驗(yàn)處于缺失水平. 以上結(jié)果表明:人教版教材注重發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和形成科學(xué)結(jié)論的能力，對(duì)學(xué)生的反思交流能力關(guān)注度較低.

表12數(shù)據(jù)顯示：PPP教材整體探究環(huán)節(jié)呈現(xiàn)較好，只有3個(gè)環(huán)節(jié)存在部分缺失. 其中，方案實(shí)施和結(jié)論形成環(huán)節(jié)均處于高探究水平，表明PPP教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)側(cè)重于實(shí)驗(yàn)操作和對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，注重學(xué)生的動(dòng)手能力和物理分析思維；目的確定和方案設(shè)計(jì)處于低探究水平；反思交流環(huán)節(jié)雖有59.77%處于缺失水平，但在引導(dǎo)性水平上的分布較高，比例為40.23%. 教材中大多以“進(jìn)一步探索”和“生活中的物理”等小標(biāo)題呈現(xiàn)，以反思性問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生深入思考，以培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和解決實(shí)際問(wèn)題的能力.

2.4.2 教材實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)探究水平的差異

依據(jù)表11和表12的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，將中美主流教材實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)探究水平占比進(jìn)行相減，從而確定兩國(guó)主流教材實(shí)驗(yàn)探究水平的差異，結(jié)果如表13所示.

表13 中美主流教材實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)探究水平占比的差異統(tǒng)計(jì)

依據(jù)表13數(shù)據(jù)分析可知，人教版教材在方案實(shí)施、結(jié)論形成和反思交流環(huán)節(jié)中，低探究水平的比例要高于PPP教材，而PPP教材在目的確定和方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，高探究水平的比例要高于人教版教材. 由此可以得出結(jié)論，中美主流教材實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)探究水平的差異存在不均衡性. 進(jìn)一步對(duì)中美主流教材在各環(huán)節(jié)中的探究水平差異進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，結(jié)果表明：在目的確定環(huán)節(jié),人教版教材探究水平明顯高于PPP教材；在方案實(shí)施、結(jié)論形成和反思交流環(huán)節(jié)，PPP教材探究水平要明顯高于人教版教材；在方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，兩國(guó)主流教材的差異較小.

2.5 實(shí)驗(yàn)探究技能

根據(jù)探究技能分析框架，對(duì)中美主流教材實(shí)驗(yàn)中所呈現(xiàn)的探究技能進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，并計(jì)算占總實(shí)驗(yàn)數(shù)量的比例，結(jié)果如圖1所示.

圖1 中美主流教材實(shí)驗(yàn)探究技能所占比例統(tǒng)計(jì)

1)基礎(chǔ)技能表征(C1～C4). 中美主流教材在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能表征上不均衡，相對(duì)而言PPP教材表現(xiàn)稍好. 人教版教材中，觀察技能(C2)所占比例最大，測(cè)量技能(C1)次之，推斷與預(yù)測(cè)(C3)呈現(xiàn)比例最低，極差約60%. PPP教材中，觀察(C2)和測(cè)量技能(C1)比例相當(dāng)，且超過(guò)一半的實(shí)驗(yàn)都有表征，極差約30%. 總體來(lái)看，中美主流教材的基礎(chǔ)探究技能呈現(xiàn)均以觀察(C2)和測(cè)量(C1)為主，推斷與預(yù)測(cè)(C3)、處理數(shù)據(jù)(C4)技能呈現(xiàn)較少.

2)綜合技能表征(I1～I(xiàn)4). 中美主流教材在綜合技能表征上同樣不均衡，相對(duì)而言人教版教材表現(xiàn)稍好. 人教版教材中，分析解釋技能(I3)在4個(gè)綜合技能中占比最多，為54.62%，這說(shuō)明人教版教材重視學(xué)生的邏輯推理能力；表征最少的為交流質(zhì)疑技能(I4)，僅為4.20%. PPP教材中，綜合技能表征有明顯側(cè)重，即分析解釋技能(I3)占比高達(dá)90.80%，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都會(huì)呈現(xiàn)“分析”小標(biāo)題，引導(dǎo)學(xué)生獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論；在制定實(shí)驗(yàn)(I2)、識(shí)別與控制變量(I1)技能方面表征較少. 因此，中美兩國(guó)的主流教材實(shí)驗(yàn)在綜合技能表征上均重視分析解釋技能(I3). 從整體實(shí)驗(yàn)技能角度分析，中美主流教材實(shí)驗(yàn)表征較多的前3個(gè)技能[分析解釋技能(I3)、觀察技能(C2)和測(cè)量(C1)]相同，但PPP教材更偏重分析解釋技能(I3)，人教版教材更偏重觀察技能(C2)，較少關(guān)注交流質(zhì)疑技能(I4). 兩國(guó)主流教材實(shí)驗(yàn)表征差異最大的為分析解釋技能(I3)，差異最小的為處理數(shù)據(jù)技能(C4).

3 啟 示

1)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容. 在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上，增設(shè)與生活聯(lián)系緊密的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)研究的熱情與學(xué)習(xí)興趣. 尤其在近代物理模塊中，可利用簡(jiǎn)單易接觸的儀器，增加模擬實(shí)驗(yàn)，以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于微觀粒子模型的理解與掌握；在實(shí)驗(yàn)難度上，適當(dāng)弱化部分模塊的實(shí)驗(yàn)難度，尤其是熱學(xué)模塊.

2)提高探究水平，均衡技能表征. NCTM(Na-tional council of teachers of mathematics)認(rèn)為學(xué)生學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)并不是簡(jiǎn)單的將學(xué)生放入到小組中，而是學(xué)生投入的思維水平和種類決定他們將會(huì)學(xué)到什么[21]. 因此，教材中不同水平的活動(dòng)任務(wù)會(huì)帶給學(xué)生不同的思維機(jī)會(huì)，這些思維將會(huì)潛在地影響學(xué)生的學(xué)習(xí). 人教版教材要完善實(shí)驗(yàn)探究環(huán)節(jié)，提高實(shí)驗(yàn)探究水平，且探究水平應(yīng)遵循從控制性水平到自主性水平過(guò)渡呈現(xiàn)的趨勢(shì)，從而符合學(xué)生的思維發(fā)展特點(diǎn). 同時(shí)，對(duì)于技能不均衡性，教材實(shí)驗(yàn)應(yīng)盡量關(guān)注各種探究技能的全面呈現(xiàn)，尤其是綜合技能中的制定實(shí)驗(yàn)技能和交流質(zhì)疑技能的表征.