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)

本文對中國高中物理課程標準、美國AP課程綱要和英國A level課程綱要中“振動與波”進行了比較研究.研究發(fā)現(xiàn)中國課程中“振動與波”部分無論是在課程中所占比例、內(nèi)容的相對廣度、深度和課程內(nèi)容難度都小于美國AP課程和英國A level課程.

課程設(shè)計；比較研究；振動與波

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與波安排在選修3-4，涉及的知識相對狹窄，內(nèi)容較為簡單.反觀英國和美國課程，對于這部分知識比較重視，所選取的知識點也和中國有很大不同.本研究中選取的樣本為中國高中物理課程標準(簡稱中國課程)、美國AP課程綱要(簡稱美AP課程)和英國A level課程綱要(簡稱英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算方法的基礎(chǔ)上，將中國的課程作為參照，使用相對廣度G′、相對深度S′來計算相對難度N′.相對難度N′表達式為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準

中國的普通高中物理課程標準(實驗)、美AP課程、英A level課程對內(nèi)容主題的劃分有很大不同(如表1).振動作為該部分的基礎(chǔ)內(nèi)容在三個課程中均有涉及，但每個國家呈現(xiàn)的順序均不同.中國課程將機械振動與機械波放在同一個二級主題下，美AP課程則將該部分知識放在牛頓力學(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)才能進行A2的學(xué)習(xí)).

表1　三國課程設(shè)計的內(nèi)容主題劃分

中國課程中的“機械振動與機械波”與美AP課程中的“振動與重力”和“波(包括聲音)”、英A level課程的“振動”“波”的主要內(nèi)容相對應(yīng)，中國課程中的“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)容相對應(yīng)，而中國課程中的“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)標準分析》中制定的“百分之六十七”原則來確定“共同主題”，即將超過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

在中國的課程中共有23個二級主題，振動與波這部分總計有3個二級主題，這部分所占比例為13.0%.美AP課程共19個二級主題，振動與波這部分總計有3個二級主題(“振動與重力”算0.5個二級主題，刪除“鏡子”、“透鏡”這兩個3級主題后，“光學(xué)”算0.5個二級主題)，所占比例為15.8%.英A level課程中共有30個二級主題，振動與波這部分總計有3個二級主題，所占比例為10.0%.可見振動與波在中美英課程中分布比例存在差異，美AP課程中振動與波所占的比重較大，見圖2.

圖2

在內(nèi)容的表述上，美AP課程和英A level課程的內(nèi)容標準書寫明確，三級主題將知識內(nèi)容細化，三級主題下的每一條內(nèi)容標準都針對一個具體的知識點.而中國的課程在二級主題下，僅給出了每個主題的內(nèi)容標準和活動建議.比如“簡諧運動”這個三級主題，美AP課程給出了6條具體詳細的內(nèi)容標準，英A level課程共給出了8條具體詳細的內(nèi)容標準，而中國的課程中針對這一知識點只有一條內(nèi)容標準，對比情況見表2.

表2　“簡諧運動”的內(nèi)容標準比較

由表2可知，中國的這條內(nèi)容標準中要求理解簡諧運動的特征，用公式和圖像描述其特征，但具體是指運動學(xué)方面、動力學(xué)方面還是能量方面的特征，內(nèi)容標準中沒有具體說明.對比美AP課程和英A level課程，可見中國的這條內(nèi)容標準所包含的知識覆蓋得太多，對具體知識和要求的表述不明確，這使得在編寫教材和教學(xué)過程中很難確定具體的知識內(nèi)容以及知識內(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

把三個國家課程中振動和波部分的知識點數(shù)目進行量化，統(tǒng)計得到中國課程在這部分共涉及18個知識點，美AP課程的知識點多達37個，英A level課程的知識點為34個.從知識點個數(shù)來看，中國和另外兩國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“簡諧運動”為例，中國僅有1條內(nèi)容標準，而美國有6條標準，英國則多達8條.所以僅僅靠知識點數(shù)的比較方式并不合理.

以中國的課程作為參照，其他兩個標準中獨有的知識點見表3.由表3可見，美AP課程、英A level課程和中國課程廣度上的區(qū)別主要在于波的強度定義、駐波的概念及其應(yīng)用、光柵的干涉等部分.同時中國課程更加注重物理知識和器件在生活中的應(yīng)用，使物理更加貼近生活，提倡聯(lián)系社會實際.需要注意的是，即使是相同的知識點，三國課程對其要求水平也存在差異，這點可以在后面的內(nèi)容深度比較中得出.

表3　中美英課程的知識點差異對比

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詞進行分類，見表4.

表4　知識內(nèi)容要求等級劃分及其使用的動詞

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，三國課程設(shè)計對該部分知識的深度要求對比見表5.

表5　“物理光學(xué)”知識的深度對比

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

整體上，將振動與波部分所有內(nèi)容標準按要求水平進行統(tǒng)計，結(jié)果如表6.

表6　中美知識內(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課程.其中英A level課程對內(nèi)容要求更高，主要集中在理解和應(yīng)用認知水平，分別占52.9%和41.2%，而記憶水平僅占5.9%.中國的內(nèi)容要求則主要集中在記憶水平，高達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準的內(nèi)容廣度和深度數(shù)據(jù)，利用公式N′=αS′+(1-α)G′(α=0.5)，把中國的課程作為參照，通過計算可知美英兩國的課程難度，見表7.

表7　相對廣度、深度和難度對比

由表7可以看出，中國課程設(shè)計中在振動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課程中的振動與波部分的難度相差不大.

3　研究結(jié)論

從經(jīng)驗上我們常常說中國物理的課程難度很大，而國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中美英課程中振動與波部分進行了分析.結(jié)果表明：中國課程中振動與波部分無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.

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