中美高中物理教材难度比较分析
常晓慧 侯恕
摘要：首先对中关教材的内容进行分类，然后分别对教材进行难度比较，最后给出研究结论及启示.
关键词：中关高中；物理教材；难度比较
2014年9月國务院印发了《关于深化考试招生制度改革的实施意见》，2014年启动考试招生制度改革试点，2017年全面推进.政策规定，在实行高考综合改革的省（区、市），计入高校招生录取总成绩的学业水平考试有3个科目，由学生根据报考高校要求和自身特长，在思想政治、历史、地理、物理、化学、生物等科目中自主选择.在试点区域的调查发现，由于学生觉得物理学科难度大，所以很多学生避开选择物理课程.中学物理课程的难度是否真的很大？造成课程难度大的主要原因是什么？本文对中美主流高中物理教材的难度进行比较，期待从物理教材的角度分析以上问题.
1中美教材选取及内容分类
本文选取美国当前的主流教材《Physics：Principies and Problems》（后文简称《原理与问题》）和我国当前的主流教材人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书（后简称人教版教材）.人教版教材分必修和选修，其中选修3系列是供当前理科学生学习的模块，使用较为普遍，因此本文选取人教版教材的必修及选修3系列作为研究对象.《原理与问题》共有30章内容，人教版教材共有26章内容，其中必修7章，选修19章.为研究方便，根据物理学常用的分类模式，将高中物理学科知识分成力学、热学、电磁学、光学和原子物理学五大类，然后分别进行难度的比较.
2中美教材难度比较分析
教材难度由广度、深度和进度共同决定.本研究以教材一级标题（知识点）的数目和内容分析广度和进度，将知识点深度分为知道、理解、推理与分析三个层次，请专家对各个知识点深度进行划分，然后通过比较不同深度知识点个数占知识点总数的比例分析深度.
2.1力学部分
综合中美教材力学部分的内容，将力学部分分为力、运动、能量三个主题，确定每个主题包含的知识点，表1分别统计两本教材所涉及的知识点总数以及不同深度的知识点个数.
由表1可知，《原理与问题》的知识点总数比人教版教材多，主要是因为《原理与问题》“力”主题中加入了“转动力矩”、“角动量”等内容.而且“能量”主题也加入了“复杂机械”、“人体的行走机械”等机械内容，所以力学部分《原理与问题》教材广度比人教版教材大.比较表1中不同深度知识点占知识点总数的比例可知，力学部分两本教材的内容深度相当.综合以上因素，力学部分《原理与问题》难度比人教版教材大.
2.2热学部分
综合中美教材热学部分的内容，将热学部分分为内能和物态两个主题，统计表如表2所示.
由表2可知，人教版教材“内能”主题知识点总数较多，主要是因为人教版教材加入“分子动理论”内容，而《原理与问题》“物态”主题知识点总数较多，主要是因为《原理与问题》加入“伯努利原理”、“固体的热膨胀”等内容，总体热学部分两本教材知识点总数相当.比较表2中“理解”层次知识点个数占知识点总数的比例可知，“内能”主题人教版教材难度较大，“物态”主题《原理与问题》教材难度较大，整体上热学部分两本教材的内容深度相当.综合以上因素，热学部分《原理与问题》与人教版教材难度相当.
2.3电磁学部分
中美教材电磁学部分的电场与静电现象、恒定电流、磁场与电磁现象三个主题，统计表如表3所示.
由表3可知，人教版教材的知识点总数比《原理与问题》多，但人教版教材的知识广度并不比《原理与问题》大，导致人教版教材知识点总数偏多的原因是因为同样的知识内容，人教版教材分了更多的一级标题来讲解.通过知识点内容分析和数据计算可知，电磁学部分两套教材的内容广度和深度相当，但《原理与问题》的进度比人教版教材更快，因此电磁学部分《原理与问题》的难度较人教版更大.
2.4光学部分
综合中美教材光学部分的内容，将光学部分分为振动与波、光两个主题，统计表如表4所示.
《原理与问题》“振动与波”主题比人教版教材多了“声波”的内容，“光学”主题比人教版教材多了“面镜成像”、“透镜成像”等知识，因此光学部分《原理与问题》教材广度比人教版教材大.比较不同深度知识点占知识点总数的比例，两套教材深度相当，综合以上分析，光学部分《原理与问题》较人教版教材难度更大.
2.5原子物理学部分
中美教材原子物理学部分量子理论和原子两个主题.统计表如表5所示.
由表5可知，两套教材关于“量子理论”主题的知识内容没有太大差异，导致人教版教材“理解”层次知识点多的原因是因为人教版教材讲解得较细，进度较慢.“原子”主题两教材的广度和进度以及深度都差不多.综合以上分析，原子物理学部分《原理与问题》比人教版教材难度大.
3研究结论
通过以上对中美教材的知识点的统计及分析，可以初步得出以下结论：
（1）中国教材的广度低于美国教材.《原理与问题》所涉及的知识更全面，包含的知识范围更广.
（2）中国教材的难度低于美国教材.主要原因是中国教材的广度低于美国教材，而教材广度与教材难度是正相关的.另外，中国教材的进度比美国教材慢也是一部分原因.两套教材深度相当，因此中国教材整体难度低于美国教材.
（3）中国教材虽然整体难度要低于美国教材，但是学生会觉得物理学科难度大，原因应该有以下两个方面：一是美国教材相对于中国教材更形象，一个突出的表现是两套教材的插图，美国教材的插图形象、真实，可以有效帮助学生理解概念.另外美国教材更多地选用与学生生活相关的实例作为背景讲解问题，能够有效利用学生头脑中的前概念建立物理概念和规律；二是我国物理课程教材内外难度的不一致，物理教材虽然难度较小，但课外习题抽象、复杂、繁琐，增加了物理课程的难度.另外由于学生要用一年时间复习高中知识，准备高考，高中三年的课程要压缩成两年来完成，这也导致了物理课程难度的增加.
摘要：首先对中关教材的内容进行分类，然后分别对教材进行难度比较，最后给出研究结论及启示.
关键词：中关高中；物理教材；难度比较
2014年9月國务院印发了《关于深化考试招生制度改革的实施意见》，2014年启动考试招生制度改革试点，2017年全面推进.政策规定，在实行高考综合改革的省（区、市），计入高校招生录取总成绩的学业水平考试有3个科目，由学生根据报考高校要求和自身特长，在思想政治、历史、地理、物理、化学、生物等科目中自主选择.在试点区域的调查发现，由于学生觉得物理学科难度大，所以很多学生避开选择物理课程.中学物理课程的难度是否真的很大？造成课程难度大的主要原因是什么？本文对中美主流高中物理教材的难度进行比较，期待从物理教材的角度分析以上问题.
1中美教材选取及内容分类
本文选取美国当前的主流教材《Physics：Principies and Problems》（后文简称《原理与问题》）和我国当前的主流教材人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书（后简称人教版教材）.人教版教材分必修和选修，其中选修3系列是供当前理科学生学习的模块，使用较为普遍，因此本文选取人教版教材的必修及选修3系列作为研究对象.《原理与问题》共有30章内容，人教版教材共有26章内容，其中必修7章，选修19章.为研究方便，根据物理学常用的分类模式，将高中物理学科知识分成力学、热学、电磁学、光学和原子物理学五大类，然后分别进行难度的比较.
2中美教材难度比较分析
教材难度由广度、深度和进度共同决定.本研究以教材一级标题（知识点）的数目和内容分析广度和进度，将知识点深度分为知道、理解、推理与分析三个层次，请专家对各个知识点深度进行划分，然后通过比较不同深度知识点个数占知识点总数的比例分析深度.
2.1力学部分
综合中美教材力学部分的内容，将力学部分分为力、运动、能量三个主题，确定每个主题包含的知识点，表1分别统计两本教材所涉及的知识点总数以及不同深度的知识点个数.
由表1可知，《原理与问题》的知识点总数比人教版教材多，主要是因为《原理与问题》“力”主题中加入了“转动力矩”、“角动量”等内容.而且“能量”主题也加入了“复杂机械”、“人体的行走机械”等机械内容，所以力学部分《原理与问题》教材广度比人教版教材大.比较表1中不同深度知识点占知识点总数的比例可知，力学部分两本教材的内容深度相当.综合以上因素，力学部分《原理与问题》难度比人教版教材大.
2.2热学部分
综合中美教材热学部分的内容，将热学部分分为内能和物态两个主题，统计表如表2所示.
由表2可知，人教版教材“内能”主题知识点总数较多，主要是因为人教版教材加入“分子动理论”内容，而《原理与问题》“物态”主题知识点总数较多，主要是因为《原理与问题》加入“伯努利原理”、“固体的热膨胀”等内容，总体热学部分两本教材知识点总数相当.比较表2中“理解”层次知识点个数占知识点总数的比例可知，“内能”主题人教版教材难度较大，“物态”主题《原理与问题》教材难度较大，整体上热学部分两本教材的内容深度相当.综合以上因素，热学部分《原理与问题》与人教版教材难度相当.
2.3电磁学部分
中美教材电磁学部分的电场与静电现象、恒定电流、磁场与电磁现象三个主题，统计表如表3所示.
由表3可知，人教版教材的知识点总数比《原理与问题》多，但人教版教材的知识广度并不比《原理与问题》大，导致人教版教材知识点总数偏多的原因是因为同样的知识内容，人教版教材分了更多的一级标题来讲解.通过知识点内容分析和数据计算可知，电磁学部分两套教材的内容广度和深度相当，但《原理与问题》的进度比人教版教材更快，因此电磁学部分《原理与问题》的难度较人教版更大.
2.4光学部分
综合中美教材光学部分的内容，将光学部分分为振动与波、光两个主题，统计表如表4所示.
《原理与问题》“振动与波”主题比人教版教材多了“声波”的内容，“光学”主题比人教版教材多了“面镜成像”、“透镜成像”等知识，因此光学部分《原理与问题》教材广度比人教版教材大.比较不同深度知识点占知识点总数的比例，两套教材深度相当，综合以上分析，光学部分《原理与问题》较人教版教材难度更大.
2.5原子物理学部分
中美教材原子物理学部分量子理论和原子两个主题.统计表如表5所示.
由表5可知，两套教材关于“量子理论”主题的知识内容没有太大差异，导致人教版教材“理解”层次知识点多的原因是因为人教版教材讲解得较细，进度较慢.“原子”主题两教材的广度和进度以及深度都差不多.综合以上分析，原子物理学部分《原理与问题》比人教版教材难度大.
3研究结论
通过以上对中美教材的知识点的统计及分析，可以初步得出以下结论：
（1）中国教材的广度低于美国教材.《原理与问题》所涉及的知识更全面，包含的知识范围更广.
（2）中国教材的难度低于美国教材.主要原因是中国教材的广度低于美国教材，而教材广度与教材难度是正相关的.另外，中国教材的进度比美国教材慢也是一部分原因.两套教材深度相当，因此中国教材整体难度低于美国教材.
（3）中国教材虽然整体难度要低于美国教材，但是学生会觉得物理学科难度大，原因应该有以下两个方面：一是美国教材相对于中国教材更形象，一个突出的表现是两套教材的插图，美国教材的插图形象、真实，可以有效帮助学生理解概念.另外美国教材更多地选用与学生生活相关的实例作为背景讲解问题，能够有效利用学生头脑中的前概念建立物理概念和规律；二是我国物理课程教材内外难度的不一致，物理教材虽然难度较小，但课外习题抽象、复杂、繁琐，增加了物理课程的难度.另外由于学生要用一年时间复习高中知识，准备高考，高中三年的课程要压缩成两年来完成，这也导致了物理课程难度的增加.
