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对比国内外高中物理教材实验部分的难度

来源:全球教育展望 作者:廖伯琴;左成光;苏蕴娜
发布于:2017-06-20 共4613字
  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。
  
原文出处:廖伯琴,左成光,苏蕴娜. 国际中学科学教材实验内容难度比较——以高中物理为例[J]. 全球教育展望,2017,(04):23-29+108.
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