对比国内外高中物理教材实验部分的难度

　　摘要 物理学是一门以实验为基础的科学，物理实验作为物理教材的重要内容之一，其难度是物理教材难度的重要方面。为了解我国高中物理教材中实验内容难度在国际上所处的水平，为促进我国高中物理教材关于实验内容的改进与完善，本研究选取了中国、日本、韩国、新加坡、俄罗斯、英国、法国、德国、美国、澳大利亚十个国家中具有代表性的十套高中物理教材，对教材中实验内容难度、广度和平均深度等进行了比较。结果表明，我国高中物理教材的实验内容难度最大，实验数量最多，但实验的平均深度则排序第八，这说明我国高中物理教材的实验内容设计有“广而浅”的取向。建议适当增加实验内容深度，加强探索性与验证性等学生实验，使教材中的实验能有效促进学生的能力发展。
　　
　　关键词 高中； 物理教材； 物理实验； 实验难度； 国际比较。
　　
　　引言。
　　
　　课程内容多、难度大被认为是中小学生课业负担过重的主要原因。[1]《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》在对于“减轻中小学生课业负担”中也指出“调整教材内容，科学设计课程难度。”[2]教材是最基本、最重要的课程资源，是将理想课程转化为实施课程的载体，是课程的物化形态。因此，课程的难度可具体化为教材难度，即教材难度是课程难度在物化形式上的表征。[3]关于教材难度的研究，我国学者对此进行了若干有益的尝试，并在数学、物理、化学等教科书研究中进行了一定的定量分析。[4-7]
　　
　　物理实验既是物理教学的重要基础，又是物理教学的重要内容、方法和手段，[8]对学生的科学素养的培养起着独特的作用。物理实验是物理教材的重要内容之一，其难度是物理教材难度的重要方面。当然，教材中实验内容的难度与诸多因素有关，如教材中内容的深浅（静态难度）、教学方法及学生水平（动态难度）等皆会产生影响。为了突出主要问题，循序渐进地研究，本文侧重从静态难度的角度（动态难度将另有专题研究），对高中物理教材（以下简称教材）中的实验内容难度（以下简称实验难度）进行了比较研究，以期为我国教材在实验方面的改进与完善提供参考。
　　
　　一、研究设计。
　　
　　（一）研究目的与教材选定。
　　
　　通过构建相对合理的难度计算模型，了解国际上一些主要国家教材中实验的难度；通过与这些国家教材实验难度的对比，了解我国教材实验难度在国际上所处的大致水平，探究我国教材中实验难度的主要特点，探索教材中的实验是否对学生课业负担产生了影响，以期对国家“减负”决策的有效推行、中学生身心的健康发展等提出一定的参考意见。
　　
　　本研究选择了十个国家的教材作为研究对象。这十国分别位于亚洲、欧洲、美洲、大洋洲，它们是中国、日本、韩国、新加坡、俄罗斯、英国、法国、德国、美国、澳大利亚（以下简称中、日、韩、新、俄、英、法、德、美、澳）。总体看，这些国家使用的教材，有些比较统一，有些则比较多元。为了从这些国家选取相对主流的教材进行比较，在教材选择时考虑了以下因素：出版社的权威性、版本新旧、关注度、使用量等。[9]对于教材使用比较集中的国家，则更多考虑使用量。如，我国教材选择的是使用量最大的人教社最新出版的高中物理教材。对于教材使用多元化的国家，选择时考虑因素较多。如美国教材选择的是由美国 McGraw-HillSchool Education Group 公司出版的 Physics : Principles and Problems,该教材在美国常规型课程和荣誉生型课程中皆有相对较高的选用率，[10 ]并且该教材前后分别被上海科技和浙江教育出版社出版为中译本，对我国中学物理有一定影响。
　　
　　（二）实验难度计算模型及赋值。
　　
　　1. 实验难度计算模型。
　　
　　基于已有关于课程难度的研究[11]、课程难度模型的研究[12 ]、课程难度模型修正[13]以及数学[14]、化学[15]、物理[16]教材难度的研究，本研究从实验广度（G）和实验深度（S）两个方面构建了实验难度计算模型。其中，实验广度是指教材中的实验容量，主要指教材中包含的实验数量；实验深度是指实验的复杂程度，主要由实验的开放程度、包含的探究要素及在教材中所占篇幅等因素决定。根据《普通高中物理课程标准（实验稿）》（以下简称“课标”）中关于物理实验能力的要求，[17 ]参考美国各州首席教育官员委员会（CCSSO,2004） 提出的课程调查规范（Surveys of Enacted Curriculum,简称 SEC），[18 ]本研究将教材中的实验深度划分为简单、中等、偏难三个层次，从低到高分别赋值为 1、2、3,每个层次对应的广度分别为 G1、G2、G3.因此，实验广度 G=G1+G2+G3,实验深度 S=G1+2G2+3G3,实验难度 N=S/Smax（因侧重排序，故 Smax 近似为在所有比较的教材中其实验深度最大的值）。此外，为了进一步比较十国教材实验设计取向，特引入平均深度 S=S/G,即实验深度与实验广度的比值。
　　
　　2. 赋值标准。
　　
　　为使研究结果更加可靠，需通过规范赋值标准来提高评分者信度。在本研究中，赋值标准是通过两轮校标及若干要求规范等建构起来的。首先，基于课标中的实验能力要求和 SEC 中能力水平的界定，综合考虑实验的开放程度、实验所占篇幅以及实验探究要素等，构建初步的赋值标准。然后，课题组成员及特邀专家参照赋值标准，分别对人教版关于牛顿运动定律的实验进行赋值，进行第一轮校标；根据反馈信息，集中研讨，修改并细化赋值标准；接着再对人教版关于匀变速直线运动的实验进行赋值，进行了第二轮的校标。当统一赋值标准后，各子课题组分别对十国教材中的物理实验进行赋值，并将赋值结果汇于总课题组。为了保证赋值的信度，总课题组交互安排专人分别对教材再单独赋值，然后计算评分者信度等，对某些赋值问题再进一步沟通，以确保赋值数据相对客观、有效可信。
　　
　　二、研究结果及分析。
　　
　　课题组分别对选定的十套教材进行赋值，在此基础上对教材中实验难度和广度进行了比较分析。