廖伯琴　羅軍兵　馬蘭　向娟

作者簡介：廖伯琴，西南大學物理科學與技術學院教授、博導，西南大學科學教育研究中心主任，國家基礎教育課程改革教材專家工作委員會成員，全國高等物理教育研究會副理事長。國家中學物理課程標準研制組組長。

摘 要：習題作為教材的一個重要組成部分，有著豐富的內(nèi)涵和獨特的功能。教材中習題的難易程度是衡量教材質(zhì)量的重要指標之一，也是學生課業(yè)負擔的影響因素之一。本研究從美、英、法、德、俄、中、日、韓、新、澳國家中選取高中物理教材，通過構建的難度計算模型對教材習題的難度及特點進行比較研究。結果表明，我國高中物理教材習題的難度屬于中等水平，且習題量不大，有“窄而深”的取向。研究表明，我國高中物理教材中的習題不是導致學生課業(yè)負擔加重的主要因素。

關鍵詞：高中；物理教材；習題；難度

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）11-0001-4

1 引 言

21世紀的基礎教育改革強調(diào)以人為本。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020）》明確指出“過重的課業(yè)負擔嚴重損害兒童少年身心健康”[1]，并提出“減輕學生課業(yè)負擔是全社會的共同責任”[2]。教材作為教學中最基礎也是最主要的課程資源，其難易程度決定了學生掌握知識的程度，也是導致課業(yè)負擔的重要因素。因此，深入研究教材的難易程度是非常重要的。

習題作為物理教材的一個重要組成部分，有著極其豐富的內(nèi)涵和獨特的功能。著名的物理學家費曼認為，習題能夠充實課堂講授，使講過的概念更加實際，更加完整和更加易于牢記[3]。習題在物理教學中的作用，不僅表現(xiàn)在促進個體對知識的理解和領悟上，在解答習題的過程中，還能不斷提高有關概念和規(guī)律的邏輯結構網(wǎng)絡的內(nèi)化程度[4]。在新課程改革背景下，比較研究國際高中物理教材習題的難易程度及特點，對提高我國中學物理教材質(zhì)量，把握中學物理教材習題的難易程度，促進學生全面發(fā)展等皆有重要的意義。

2 研究設計

2.1 研究樣本的選取

比較研究習題難度，可更好地了解我國高中物理教材的習題在國際教材中的難度水平和特點，有利于探索習題對學生課業(yè)負擔的影響。為使研究對象具有代表性，本研究選定了美、英、法、德、俄、中、日、韓、新澳十個國家的高中物理教材（后文簡稱十國物理教材），其選擇依據(jù)綜合考慮了核心課程、出版社、出版時間、使用面、權威推薦、研究者關注等因素，綜合根據(jù)教材的權威性、影響力、認可度及使用量等選取了高中物理教材。（如，美國選取《Physics ： Principles and Problems 》，該教材被多次重印，且使用量相對大，在國內(nèi)，上?？萍汲霭嫔绾驼憬逃霭嫔缦群蟪霭嬷凶g本，有相當影響力。）

2.2 習題難度的計算模型與賦值

（1）習題難度的計算模型的構建

通過對已有課程難度分析研究[5]、課程難度模型研究[6]、課程難度模型修正[7]以及物理教材難度[8]分析研究可知，影響習題難度的靜態(tài)因素主要包括深度和廣度兩部分。深度（S）指習題涉及的思維深度[9]，廣度（G）指習題的數(shù)量[10]。影響習題深度的主要因素包括習題的綜合程度、計算量和應用水平。根據(jù)《普通高中物理課程標準（實驗稿）》（簡稱“課標”）[11]對知識的水平劃分可將習題深度劃分為了解、理解、應用三個層次，依次賦值[12][13][14][15]為S1=1，S2=2，S3=3，每一水平深度對應的廣度分別為：G1、G2、G3。則習題的總深度S=G1+2G2+3G3，總廣度G=G1+G2+G3。教材的習題難度與深度、廣度均有關，在本研究中，習題總深度與最大習題深度之比（S/Smax）即難度（N）。此外，還引入另一靜態(tài)因素——平均深度S=S/G，即習題總深度與總廣度的比值，以此比較各國高中物理教材的習題特點。

（2）賦值標準的建構

為提高評分者信度，本研究中，規(guī)范的賦值標準的建構過程如下：首先，基于“了解、理解、應用”三水平深度對習題從總體上賦值，再具體綜合考慮習題的綜合程度、計算量和應用水平等因素對習題建立初步的賦值標準；之后，課題組和特邀專家參照初步標準對人教版《牛頓運動定律》一章的習題進行賦值，并統(tǒng)計習題量得到難度結果；然后，分析賦值信息及難度結果，找出賦值中的問題，繼而修訂并細化賦值標準。隨后，課題組依據(jù)初步修訂的賦值標準對該章習題再次賦值校標。兩輪校標修訂后，課題組為解決教材中部分特殊習題的問題，再次修訂并得到最終賦值標準。為確保統(tǒng)計數(shù)據(jù)相對準確，在研究中，由每兩個子課題組分別賦值統(tǒng)計同一個國家教材的習題，最后由總課題組對結果逐一檢查校對。

基于以上研究模型和賦值標準的建構，本研究按照力學、電磁學、熱學、光學、原子物理和現(xiàn)代物理（以下分別簡稱力、電、熱、光、原、現(xiàn)代）六大知識板塊展開，統(tǒng)計分析了影響習題難度的靜態(tài)因素（關于學生、教師等動態(tài)因素影響，將另外課題研究）。

3 研究結果及分析

3.1 十國物理教材習題難度總體比較

依據(jù)難度計算模型，對十國物理教材的習題進行定量的統(tǒng)計分析，比較結果如圖1所示。習題難度從高到低的排序為：美、新、法、英、澳、中、俄、德、韓、日本。其中，中國高中物理教材的習題難度排序第六，屬于中等水平，習題難度適中，略為偏易。美國教材習題難度最大，新加坡教材的習題難度第二，習題難度最小的是日本教材，但與排序鄰近國家的教材習題難度相差不大。

3.2 習題的廣度比較

十國物理教材習題廣度的統(tǒng)計（見圖2），其排序依次為：美、新、法、澳、俄、英、中、韓、德、日。我國教材的習題廣度排序第七，習題量不大，這是導致我國教材習題難度不大的主要原因。美國教材習題廣度最大，且明顯多于排序第二的新加坡教材，日本教材習題廣度最小，但與排序臨近國家的教材習題廣度相差不大。endprint

3.3 習題的平均深度比較

對十國物理教材習題的平均深度進行統(tǒng)計（見圖3），依次為新、英、中、美、日、法、澳、德、韓、俄。從中可見，我國教材的習題平均深度排序第三，中等偏上，新加坡教材習題平均深度最大，俄羅斯教材習題平均深度最小。

綜合分析圖1、2、3，中國高中物理教材的習題難度第六，廣度第七，平均深度第三，這說明中國教材的習題總難度和習題量不大，有“窄而深”的取向。而美國高中物理教材的習題量最大，這也是導致其習題總難度最大的主要因素，但其習題平均深度僅排序第四，這表明美國教材習題更加注重習題的量。新加坡的習題量僅次于美國，排序第二，難度也第二，其習題的平均深度則為第一，說明新加坡教材的習題量多，且皆有相當?shù)碾y度。日本教材的習題量最小，難度也最小，平均深度位于中間水平，有“窄而深”的取向。韓國、德國習題量較少，難度也較小。

3.4 不同知識板塊習題的難度比較

對十國物理教材不同知識板塊的難度水平進行統(tǒng)計，表1展示了不同知識板塊習題難度最大和最小的國家。從表中可知，我國在力、光、原、現(xiàn)代板塊的習題難度均排序第六，電和熱板塊排序第五，這說明我國教材在不同板塊的習題難度皆屬于中等難度水平；美國教材在力、電、光和原板塊的難度均是最大；新加坡教材的熱板塊的難度最大；澳大利亞教材的現(xiàn)代板塊的難度最大，熱板塊的難度最小；德國教材在光、原和現(xiàn)代板塊的難度皆最小。

3.5 不同知識板塊習題數(shù)量比較

對十國物理教材中六大板塊習題量進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，其結果如圖4所示。與其他九國相比，我國教材的力、電、光的習題量排序均是第七，熱的習題量排序第五，原、現(xiàn)代的習題量均排序第六。美國除現(xiàn)代物理部分外，其他五大板塊的習題量皆最多?？傮w看，習題中力和電的習題量所占比例大，而熱、光、原及現(xiàn)代的習題量所占比例較小，甚至像澳大利亞教材幾乎沒有熱的習題，德國只有很少光的習題，德國和日本教材則沒有現(xiàn)代的習題等。

從計算出的每個國家各板塊習題量占總題量的百分比可知，我國教材中百分比大致為：力35%，電30%，熱11%，光9%，原9%，現(xiàn)代8%，可見力、電的比例相當大，熱、光、原和現(xiàn)代等的比例則較小。橫向看，日本很注重力的習題，比例為50%，韓國注重電的習題，德國注重熱的習題，法國注重光的習題，澳大利亞注重現(xiàn)代的習題。

4 結論與建議

綜上所述，研究結論如下：1）我國高中物理教材的習題難度排序第六，屬于中等水平，美國的最大，日本的最?。?）我國的習題量排序第七，數(shù)量偏少，美國的最大，日本的最??；3）我國的習題平均深度排序第三，有“窄而深”取向，新加坡的第一，俄羅斯的最后； 4）我國不同板塊的習題難度中，力、電比例大，熱、光、原和現(xiàn)代比例小。其他國家除皆注重力、電的習題外，美國、法國更注重光；澳大利亞更注重現(xiàn)代；新加坡、德國、俄羅斯更注重熱。

我國高中物理教材在習題設計中，有以下參考建議：

第一，適當增加習題量。研究發(fā)現(xiàn)，相對其他國家高中物理教材，我國的習題量偏少。若教材的習題量不能滿足教學需求，教師只能將教輔資料中的習題納入學生作業(yè)，這可能使學生陷入“題海”，反而變相“加負”。為了更有效地培養(yǎng)學生的物理核心素養(yǎng)，建議根據(jù)培養(yǎng)目標、學生認知特點及教學需求等，適當增加不同維度的習題數(shù)量、合理配置相關習題。

第二，習題不僅為了鞏固知識，還應幫助學生建構知識，更要通過豐富習題培養(yǎng)學生的能力，促進學生物理核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。因此，應根據(jù)物理核心素養(yǎng)的多方面要求，多維度地設計習題。習題情境設置時，應將知識與生活、科技、社會有機融合，注重物理原始問題的設計，培養(yǎng)學生應用知識解決實際問題的能力。關注高中學生認知特點，多水平多形式地設計習題，可適當增加圖片或者漫畫等方式，加強習題的趣味性，培養(yǎng)學生的探索興趣。還要注重問題設計的開放性和探究性，適當增加科技論文寫作，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

第三，習題不僅僅是檢測教與學的工具，還應結合前沿熱點，拓展學生視野。習題設計不能完全以高考為導向，熱、光、原、現(xiàn)代板塊雖在高考中所占比例小，但也要設計相當數(shù)量的習題，并需進行適當拓展和深入。此外，應充分發(fā)揮習題的拓展延伸功能，以習題為橋梁，將物理學科與其他學科、物理前沿、科普等巧妙結合，拓展學生視野的同時提升學生的科學素養(yǎng)。

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（欄目編輯 廖伯琴）endprint