彭　双　朱柏瑾

(1. 江苏省南京市金陵中学，江苏　南京　210005；2. 江苏省南京市中华中学，江苏　南京　210006)



中美英高中物理课程内容的比较研究
——以“振动与波”为例

彭双1朱柏瑾2

(1. 江苏省南京市金陵中学，江苏南京210005；2. 江苏省南京市中华中学，江苏南京210006)

本文对中国高中物理课程标准、美国AP课程纲要和英国A level课程纲要中“振动与波”进行了比较研究.研究发现中国课程中“振动与波”部分无论是在课程中所占比例、内容的相对广度、深度和课程内容难度都小于美国AP课程和英国A level课程.

课程设计；比较研究；振动与波

波作为物质的一种存在形式，是物理学的重要组成部分.在高中物理教材中将振动与波安排在选修3-4，涉及的知识相对狭窄，内容较为简单.反观英国和美国课程，对于这部分知识比较重视，所选取的知识点也和中国有很大不同.本研究中选取的样本为中国高中物理课程标准(简称中国课程)、美国AP课程纲要(简称美AP课程)和英国A level课程纲要(简称英A level 课程).

1课程广度、深度、难度的概念界定及量化方法

1.1课程广度

1.2课程深度

1.3课程难度的量化方法

在借鉴史宁中等提出的课程难度计算方法的基础上，将中国的课程作为参照，使用相对广度G′、相对深度S′来计算相对难度N′.相对难度N′表达式为N′=αS′+(1-α)G′(α=0.5).

2　中美英课程内容的比较研究

2.1内容主题的划分和共同主题的确定标准

中国的普通高中物理课程标准(实验)、美AP课程、英A level课程对内容主题的划分有很大不同(如表1).振动作为该部分的基础内容在三个课程中均有涉及，但每个国家呈现的顺序均不同.中国课程将机械振动与机械波放在同一个二级主题下，美AP课程则将该部分知识放在牛顿力学部分，英A level课程则将该部分内容放在A2(英A level课程分为AS和A2两部分，只有完成了AS阶段的学习才能进行A2的学习).

表1　三国课程设计的内容主题划分

中国课程中的“机械振动与机械波”与美AP课程中的“振动与重力”和“波(包括声音)”、英A level课程的“振动”“波”的主要内容相对应，中国课程中的“光”与美AP课程中的“物理光学”和“几何光学”、英A level课程中的“叠加”部分内容相对应，而中国课程中的“电磁振荡与电磁波”则和美AP物理中“物理光学”下的光的色散和电磁谱、英A level课程的“波”下的电磁波谱的主要内容重合.根据2009年Achieve公司为亚太经合组织(APEC)人力资源发展工作组所做的《亚太地区数学与科学标准分析》中制定的“百分之六十七”原则来确定“共同主题”，即将超过该比例的样本都有的内容确定为共同主题.根据此原则，美AP课程中的二级主题“光学”下的“镜子”、“透镜”不是共同主题，不考虑在本研究中.

2.2内容主题的分布和表述方式的比较

在中国的课程中共有23个二级主题，振动与波这部分总计有3个二级主题，这部分所占比例为13.0%.美AP课程共19个二级主题，振动与波这部分总计有3个二级主题(“振动与重力”算0.5个二级主题，删除“镜子”、“透镜”这两个3级主题后，“光学”算0.5个二级主题)，所占比例为15.8%.英A level课程中共有30个二级主题，振动与波这部分总计有3个二级主题，所占比例为10.0%.可见振动与波在中美英课程中分布比例存在差异，美AP课程中振动与波所占的比重较大，见图2.

图2

在内容的表述上，美AP课程和英A level课程的内容标准书写明确，三级主题将知识内容细化，三级主题下的每一条内容标准都针对一个具体的知识点.而中国的课程在二级主题下，仅给出了每个主题的内容标准和活动建议.比如“简谐运动”这个三级主题，美AP课程给出了6条具体详细的内容标准，英A level课程共给出了8条具体详细的内容标准，而中国的课程中针对这一知识点只有一条内容标准，对比情况见表2.

表2　“简谐运动”的内容标准比较

由表2可知，中国的这条内容标准中要求理解简谐运动的特征，用公式和图像描述其特征，但具体是指运动学方面、动力学方面还是能量方面的特征，内容标准中没有具体说明.对比美AP课程和英A level课程，可见中国的这条内容标准所包含的知识覆盖得太多，对具体知识和要求的表述不明确，这使得在编写教材和教学过程中很难确定具体的知识内容以及知识内容的广度、深度.

2.3课程广度、深度、难度比较

2.3.1课程内容广度的比较

把三个国家课程中振动和波部分的知识点数目进行量化，统计得到中国课程在这部分共涉及18个知识点，美AP课程的知识点多达37个，英A level课程的知识点为34个.从知识点个数来看，中国和另外两国课程的广度差距很大.但这种差距与不同课程的内容表述方式有关，以上文的“简谐运动”为例，中国仅有1条内容标准，而美国有6条标准，英国则多达8条.所以仅仅靠知识点数的比较方式并不合理.

以中国的课程作为参照，其他两个标准中独有的知识点见表3.由表3可见，美AP课程、英A level课程和中国课程广度上的区别主要在于波的强度定义、驻波的概念及其应用、光栅的干涉等部分.同时中国课程更加注重物理知识和器件在生活中的应用，使物理更加贴近生活，提倡联系社会实际.需要注意的是，即使是相同的知识点，三国课程对其要求水平也存在差异，这点可以在后面的内容深度比较中得出.

表3　中美英课程的知识点差异对比

2.3.2课程内容深度比较

本文将课程中涉及的所有行为动词进行分类，见表4.

表4　知识内容要求等级划分及其使用的动词

以物理光学为例，物理光学主要包含叠加原理、亮纹或者暗纹的产生条件、单缝衍射、双缝干涉、光栅、薄膜干涉等知识，三国课程设计对该部分知识的深度要求对比见表5.

表5　“物理光学”知识的深度对比

通过表5可以看出中美英对物理光学部分要求差距显著.其中美AP课程对该部分要求最高，其要求绝大多数是理解层次，对单缝、双缝、光栅、薄膜干涉的问题都要求能计算(应用层次).英A level课程中对这部分知识的要求也绝大多数是理解层次，仅双缝、光栅的问题要求能计算(应用层次).而中国只有利用双缝测定光的波长是应用层次，其他都是记忆层次要求.

整体上，将振动与波部分所有内容标准按要求水平进行统计，结果如表6.

表6　中美知识内容要求水平分布情况表

由表6可以看出，英A level课程和美AP课程深度均高于中国课程.其中英A level课程对内容要求更高，主要集中在理解和应用认知水平，分别占52.9%和41.2%，而记忆水平仅占5.9%.中国的内容要求则主要集中在记忆水平，高达55.6%.

2.3.3课程内容难度比较

根据前文中得到的课程标准的内容广度和深度数据，利用公式N′=αS′+(1-α)G′(α=0.5)，把中国的课程作为参照，通过计算可知美英两国的课程难度，见表7.

表7　相对广度、深度和难度对比

由表7可以看出，中国课程设计中在振动与波部分难度是小于美AP课程和英A level课程的，而美AP课程和英A level课程中的振动与波部分的难度相差不大.

3　研究结论

从经验上我们常常说中国物理的课程难度很大，而国外物理课程的课程内容广，难度小，但是这样的结论往往缺乏定量的数据支持.本文利用定量的方法对中美英课程中振动与波部分进行了分析.结果表明：中国课程中振动与波部分无论是在课程中所占比例、内容的广度、深度和课程内容难度都小于美AP课程和英A level课程.

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