高中物理教材“靜電場”單元習(xí)題比較分析及建議

季玉輝　陳云飛　張先燚

摘? ?要：以高中物理“靜電場”單元習(xí)題為例，從習(xí)題數(shù)目、習(xí)題類型、習(xí)題情境、習(xí)題開放性程度以及與課程標準（2017年版）的一致性五個方面對2019年版人教版、滬科教版和魯科版三版教材的“靜電場”單元習(xí)題進行比較分析，以期對三版教材“靜電場”單元習(xí)題設(shè)計提供建議。

關(guān)鍵詞：靜電場；高中物理教材；單元習(xí)題；比較分析

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2024）6-0020-5

習(xí)題是教材的重要組成部分，是鞏固學(xué)生知識、培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力的重要載體?，F(xiàn)行高中物理教材習(xí)題可分為節(jié)后練習(xí)和章節(jié)練習(xí)兩大部分。與節(jié)后練習(xí)相比，章節(jié)練習(xí)是對本章知識的凝練，更具有綜合性，更能體現(xiàn)編者對本章知識的理解與把握以及該版教材習(xí)題設(shè)計的風(fēng)格與特色。此外，2019年版高中物理必修三是一個全新的篇章，是在《普通高中物理課程標準（２０１７年版）》（以下簡稱“課標”）指導(dǎo)下編訂的，具有代表性?！办o電場”單元是高中物理必修三的開篇之作，既是對力學(xué)、運動學(xué)等有關(guān)知識的總結(jié)和應(yīng)用，又為后續(xù)學(xué)習(xí)磁場等相關(guān)內(nèi)容作鋪墊，其重要程度不言而喻。因此，本文擬從單元習(xí)題的角度出發(fā)，從習(xí)題數(shù)目、習(xí)題類型、習(xí)題情境、習(xí)題開放性程度等方面定性了解各版教材習(xí)題的設(shè)計特點；從習(xí)題與課標的一致性方面定量分析習(xí)題與課標的匹配程度［１－２］。從定性和定量兩個角度對2019年版人教版、滬科教版和魯科版三版教材的“靜電場”單元習(xí)題進行比較分析，得出三版教材習(xí)題設(shè)計情況，為發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，增強單元習(xí)題與單元教學(xué)過程的匹配度提供參考。

１? ? 三版教材“靜電場”單元習(xí)題數(shù)目和類型比較分析

以課標中“靜電場”內(nèi)容主題為依據(jù)劃分單元，對三版教材“靜電場”單元習(xí)題數(shù)目進行統(tǒng)計。鑒于部分習(xí)題存在多個小問，因此按照習(xí)題的小問數(shù)進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果如表１所示。由表1可知，三版教材均將“靜電場”單元拆分為兩個章節(jié)。在習(xí)題數(shù)目上，三版教材十分接近，其中人教版２８道、滬科教版２９道、魯科版２４道；在欄目設(shè)計上，人教版、滬科教版采用分組的形式（Ａ組、Ｂ組），使得習(xí)題設(shè)計具有層次性和彈性，讓學(xué)生擁有更多的選擇；魯科版則設(shè)置“科學(xué)認知”“科學(xué)辨析”等不同欄目，力求從不同視角提升學(xué)生解決問題的能力。

在習(xí)題類型上，將習(xí)題劃分為填空題、選擇題、簡答題、綜合計算題、作圖題、實驗活動題六大類。按上述分類規(guī)則對三版教材習(xí)題進行歸類統(tǒng)計，可得人教版習(xí)題類型最少，且主要以簡答題、綜合計算題為主；魯科版習(xí)題類型主要以選擇題和綜合計算題為主；滬科教版習(xí)題類型最為豐富，且各類試題數(shù)目分配也較為均勻，相關(guān)統(tǒng)計結(jié)果如圖１所示。此外，滬科教版更加重視實踐活動，設(shè)置了“靜電間歇噴泉”“靜電發(fā)光”等具有操作性和探究性的實驗活動題。

２? ? 三版教材“靜電場”單元習(xí)題情境與開放性程度比較分析

新課標在命題建議中指出了要增強試題的情境性和開放性［３］，而強化教材習(xí)題的情境性和開放性，對提高學(xué)生解決實際問題的能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識以及發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)都有重要作用。

２．１? ? 習(xí)題情境設(shè)計比較

以物理學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的習(xí)題設(shè)計，強調(diào)創(chuàng)設(shè)類型多樣、具有一定復(fù)雜程度的真實情境作為習(xí)題的任務(wù)情境，教材習(xí)題在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)精選素材，使情境素材服務(wù)于問題的解決與提出。根據(jù)習(xí)題有無情境，將習(xí)題分為情境性習(xí)題和非情境性習(xí)題，將包含日常生活情境、物理學(xué)史料情境等的習(xí)題視為情境性習(xí)題。通過對三版教材“靜電場”單元習(xí)題情境類型的分析統(tǒng)計，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：三版教材在習(xí)題情境類型上存在較大差異，人教版主要是從實驗探索、物理模型、數(shù)據(jù)圖表等方面設(shè)計物理習(xí)題，僅有少部分習(xí)題為真實生活情境的情境性習(xí)題；而滬科教版和魯科版情境性習(xí)題占比遠高于人教版，統(tǒng)計結(jié)果如表２所示。

滬科教版的習(xí)題情境素材更加重視學(xué)生活動，主張親自動手操作并對實驗現(xiàn)象加以解釋，例如，設(shè)置了“水龍頭細水流彎曲”“靜電間歇噴泉”等一系列易操作的生活小實驗；而魯科版更偏重于應(yīng)用物理知識解釋生活中的現(xiàn)象，例如，以電子束焊接機、靜電除塵器、噴墨打印等生活中常見設(shè)備為物理情境素材，要求學(xué)生應(yīng)用物理知識解釋其工作原理。而在習(xí)題情境與考查內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)程度上，發(fā)現(xiàn)三版教材“靜電場”單元習(xí)題大部分為結(jié)合式和融合式［４］。這說明三版教材習(xí)題并不是生硬地套用素材，而是真正做到精選素材，使習(xí)題情境素材服務(wù)于問題的提出與解決，同時也表明三版教材習(xí)題主要考查學(xué)生的信息提取與利用能力、問題解決能力，而不是側(cè)重答題技巧方面。

２．２? ? 習(xí)題開放性程度比較

開放式習(xí)題在體現(xiàn)和考查學(xué)生核心素養(yǎng)方面有著獨特的優(yōu)勢［５］，命制習(xí)題時適當(dāng)增加習(xí)題的開放度，對培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性和創(chuàng)造性有著重要作用。而開放式習(xí)題是指那些條件可以不完備，答案可以不唯一，并允許解答者多角度、多層次進行探索的習(xí)題；與開放式習(xí)題相對應(yīng)的則是傳統(tǒng)的封閉式習(xí)題，側(cè)重考查學(xué)生學(xué)科知識的積累和解題技巧［６］。從這個角度出發(fā)，我們把習(xí)題劃分為封閉式習(xí)題和開放式習(xí)題兩大類。滿足條件開放、答案開放或者方法開放，我們認為其是開放式習(xí)題，其余則為封閉式習(xí)題。按上述分類方式，對三版教材“靜電場”單元習(xí)題進行分析，統(tǒng)計整理后可得到圖2所示的結(jié)果。從圖2可以看出，三版教材均存在著少量的開放式習(xí)題，人教版開放式習(xí)題數(shù)目最少。此外，三版教材主要從方法開放、答案開放的角度去設(shè)置開放式習(xí)題，僅有滬科教版存在著條件開放式習(xí)題。

３? ? “靜電場”單元習(xí)題與課標的一致性研究

目前，主流的一致性分析工具有Ｗｅｂｂ模式、ＳＥＣ模式和Ａｃｈｉｅｖｅ模式三種，其中Ａｃｈｉｅｖｅ模式主要用于測驗的一致性分析；ＳＥＣ模式只能顯示整體的一致性系數(shù)，缺乏細節(jié)的一致性結(jié)果；而Ｗｅｂｂ模式既能提供細節(jié)的一致性信息，又擁有著明確的臨界指標［７］?；谝陨峡紤]，選擇Ｗｅｂｂ模式作為本研究的一致性分析工具更為合適。

３．１? ? Ｗｅｂｂ一致性分析工具

Ｗｅｂｂ模式又稱韋伯模式，主要從知識的類別、深度、廣度以及分布平衡性四個維度來分析試題與課標的一致性程度，同時每個維度都具有相應(yīng)的評價標準，Ｗｅｂｂ模式評價維度及標準如表３所示［８］。表3中平衡指數(shù)的計算公式為P=，式中O表示擊中某條目的目標總數(shù)，表示擊中某條目下某一具體目標的習(xí)題數(shù)，H表示擊中該條目的習(xí)題總數(shù)［８］。平衡指數(shù)P的取值范圍為０～１，且P值越大說明兩者的一致性程度越高。

３．２? ? 認知水平劃分

以新修訂的布魯姆教育目標分類學(xué)為基礎(chǔ)［９］，參考我國其他學(xué)者的研究成果［１０］，考慮到認知水平劃分過細會導(dǎo)致習(xí)題與課標的一致性情況較差等因素［１１］，結(jié)合Ｗｅｂｂ一致性研究框架的需要，將認知水平劃分為了解、理解、解釋、應(yīng)用四個層次，有關(guān)內(nèi)涵及解釋如表４所示。

３．３? ? 課標中“靜電場”單元要求的確定

新修訂的課標在學(xué)習(xí)要求和評價上有很大的變化，由原來單一的“內(nèi)容要求”變?yōu)橛伞皟?nèi)容要求”“學(xué)業(yè)要求”“學(xué)業(yè)質(zhì)量水平”組成的綜合評價體系［１２］，形成了“學(xué)業(yè)質(zhì)量（課程）—學(xué)業(yè)要求（單元）—內(nèi)容要求（課時）”的層級架構(gòu)［１３］。其中，學(xué)業(yè)要求是從核心素養(yǎng)的角度對學(xué)生學(xué)習(xí)完該主題模塊后提出的學(xué)習(xí)要求，但是由于學(xué)業(yè)要求并沒有給出相應(yīng)的水平等級，因此學(xué)業(yè)要求僅可作為評價的依據(jù)，不能作為評價的標準［１２］；而內(nèi)容要求則對學(xué)習(xí)目標作出要求，可作為評價的標準。同時，又因為教材單元習(xí)題指向單元的重點、核心內(nèi)容，是對課標“內(nèi)容要求”“學(xué)業(yè)要求”的整合統(tǒng)一［１３］。因此，在進行一致性研究時，應(yīng)以學(xué)業(yè)要求為依據(jù)，提取單元核心概念；以內(nèi)容要求為標準，確定單元核心概念的具體要求。綜合考慮上述問題，應(yīng)用內(nèi)容分析法，從課標必修三學(xué)業(yè)要求中提取“靜電場”單元核心概念，再從課標內(nèi)容要求中找到相應(yīng)核心概念的具體要求，結(jié)合課標解讀對相關(guān)要求進行拆分細化，確定課標對“靜電場”單元的具體要求，最后結(jié)合上述認知水平劃分表確定課標對該部分內(nèi)容的認知水平要求，如表５所示。

３．４? ? “靜電場”單元習(xí)題與課標一致性情況分析

由兩名研究者按照Ｗｅｂｂ一致性分析模式，對三版教材“靜電場”單元習(xí)題進行獨立操作分析，按照各維度指標精準匹配，并對二者之間存在差異部分進行分析討論、達成一致，最終確定各版教材在不同維度的一致性情況（表６）。

從整體來看，三版教材“靜電場”單元習(xí)題與課標一致性程度最高的是魯科版。魯科版在知識種類、知識深度、知識廣度三個維度上的所有條目均達到可接受水平；人教版、滬科教版則存在著部分指標未達到可接受水平。在知識分布平衡性這一指標上，三版教材與課標要求均存在著偏差，都未達到可接受水平。其中，魯科版在三個條目上的平衡指數(shù)Ｐ分別為０．６６６７，０．６６６７，０．６６２３，略小于可接受水平０．７。這說明三版教材單元習(xí)題在知識分布上，過分側(cè)重于部分知識內(nèi)容，而忽視了其他知識條目。例如，在研究中發(fā)現(xiàn)，人教版在“條目一”中的習(xí)題完全集中于“點電荷的相互作用規(guī)律”，而忽略了其他知識內(nèi)容，從而導(dǎo)致其平衡指數(shù)遠低于要求。此外，影響知識分布平衡性的因素很多，其中一個重要因素是知識目標所占權(quán)重不同，這是由于物理試題和知識目標要求的綜合性所導(dǎo)致，使得單一的知識目標會被綜合性的知識目標所覆蓋。例如，“條目三”下的“３．７能用帶電粒子在電場中的運動解釋相關(guān)物理現(xiàn)象”在匹配習(xí)題時會覆蓋“條目三”下的“３．２了解電勢能的含義、３．３了解電勢的含義……”等單一的知識目標，從而導(dǎo)致平衡指數(shù)偏小。另外，從細分維度來看，部分教材也存在著改進的空間。例如，在知識種類上，人教版在條目一、滬科教版在條目二均未達到可接受水平；在知識深度上，人教版、滬科教版在條目二均不符合要求；在知識廣度上，人教版在條目一、滬科教版在條目三也不符合要求。

４? ? 總結(jié)及建議

通過對人教版、滬科教版和魯科版三版教材“靜電場”單元習(xí)題的比較，我們可以發(fā)現(xiàn)三版教材各有特點。在習(xí)題類型上，滬科教版的習(xí)題類型更加豐富全面，更加強調(diào)學(xué)生活動，強調(diào)學(xué)生動手操作、親身體驗，而其他兩版教材更加重視對學(xué)生計算能力的培養(yǎng)；在習(xí)題開放性程度上，三版教材僅存在少量的開放式習(xí)題，并且僅有滬科教版設(shè)置了條件開放式習(xí)題；在習(xí)題情境設(shè)計上，人教版習(xí)題情境設(shè)計過分重視對學(xué)生思維創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，忽視習(xí)題情境與生活實踐的結(jié)合，其他兩版教材在習(xí)題情境的處理上則較為妥當(dāng)；在與課標的一致性方面，三版教材在大部分維度上基本符合要求，但在“知識分布平衡性”上均與課標存在偏差，總體來說魯科版與課標的一致性程度最高。

通過上述比較分析可以發(fā)現(xiàn)，三版教材存在的共性問題是與課標的一致性程度有待加強，尤其是在知識平衡性方面。由于核心素養(yǎng)總是與具體的活動、相關(guān)的情境緊密交織在一起，因此在習(xí)題情境上，應(yīng)重視從生產(chǎn)活動中精選習(xí)題素材，提高情境素材與問題的關(guān)聯(lián)程度。另外，在習(xí)題類型上，應(yīng)當(dāng)減少傳統(tǒng)的書面式、計算式習(xí)題，可適當(dāng)增加新穎的、具有操作性和體驗性的實驗活動或者調(diào)查報告類習(xí)題，最后還可以適當(dāng)提高開放式習(xí)題的比例，來培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性和創(chuàng)新性。

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（欄目編輯? ? 劉? ?榮）

收稿日期：2024-01-03

基金項目：2023年度安徽省高等學(xué)校省級質(zhì)量工程立項課題“基于OBE理念物理學(xué)實踐創(chuàng)新能力立體化培養(yǎng)模式的探索與實踐”（2023jyxm0152）；安徽省教育廳2023年度新時代育人質(zhì)量工程項目（研究生教育）立項課題“學(xué)科交叉和融合視域下光學(xué)專業(yè)研究生課程教學(xué)改革與實踐”（2023jyjxggyjY057）。

作者簡介：季玉輝（1997-），男，碩士研究生，研究方向為中學(xué)物理教學(xué)。

*通信作者：張先燚（1970－），男，教授，研究方向為物理學(xué)科教學(xué)、環(huán)境光譜學(xué)及超快動力學(xué)。