中国美国基础教育物理课程标准比较

马世红 蒋 平

(1复旦大学物理学系； 2上海市物理教育教学研究基地，上海 200433)

中国美国基础教育物理课程标准比较

马世红1, 2蒋 平1, 2

(1复旦大学物理学系；2上海市物理教育教学研究基地，上海 200433)

本文具体以美国俄亥俄州为例分析，比较中美两国基础教育物理课程设置及课程标准，包括教育背景介绍、课程标准比较以及此类比较研究带给我们的启示。

课程设置；课程标准；比较研究

近几十年以来，美国的基础科学教育研究在国际上处于领先地位，多次大规模的科学课程教学改革均在世界范围内产生了较大的影响。美国的基础教育与我国有很大的差异，前者没有全国统一的课程标准，而是由各州教育主管部门组织力量分别制定。本文具体以美国俄亥俄州为例分3个部分比较中美两国中、小学物理课程的设置和课程标准，即中小学基础教育背景、课程标准比较以及此类比较研究带给我们的启示。

1 美国俄亥俄州中小学教育背景介绍[1,2]

美国是一个文化多元、经济高度发达的国家，基础教育在社会经济发展中占据着非常重要的地位。联邦政府高度重视教育的改革和发展，建立了比较完备的教育管理体制和相应的政策法规体系。其教育管理结构分为4级：联邦政府教育部、州政府教育部、学区和学校。联邦政府主要通过教育立法、经费援助等保障性措施对教育实施宏观调控，而各州政府则拥有对本州教育事业制定规划、组织实施、具体指导的权力和责任，具体的教育管理权交由地方教育局。美国把办好中小学的权力直接交给了校长，办学模式多样、灵活，特色突出、显著，几乎没有雷同的学校。

美国中小学教育的主要目的在于发展每个孩子的个性和才能，培养他们的生存和生活能力，不但要求学生掌握教师传授的知识，而且更注重培养学生的学习能力、动手能力、解决问题的能力和独立思考的能力，让孩子们最大限度地发挥自己的想象力和创造力。

美国的义务教育为免费教育。由于各州的经济状况不同，各州的义务教育年限也是不相同的。短的有8年，长的有12年，且以12年较为普遍(如俄亥俄州、密歇根州等)。其义务教育阶段包括学前、小学、中学。所以，美国1996年颁布的《国家科学教育标准》和2013年颁布的《下一代科学教育标准》均是针对幼儿园到12年级(即所谓K-12)制定的。12年的中小学学习阶段的划分则因地而异，灵活多样，各有特色，没有硬性的规定。大致有以下几种不同的类型：“六三三制”，即小学六年、初中三年、高中三年；“六二四制”，即小学六年、初中二年、高中四年；“五三四制”，即小学五年、初中三年、高中四年；“四四四制”，即小学四年、初中四年、高中四年；“六六制”，即小学六年、中学六年；“八四制”，即小学八年、中学四年。

美国的初、中等教育系统包括公立学校与私立或教会学校两种类型。在初、高中阶段，各有大约10%的学生就读于私立或教会学校。美国的公立学校在学校系统中占绝对优势，公立学校系统是保证美国教育平等的重要支柱。

美国联邦政府规定中小学必须开设7门核心课程，即数学、英语、科学、历史、地理、外语、艺术。除此之外，小学还设有其他一些辅助课程，中学还设有许多与生活实际非常贴近的选修课程。

美国联邦政府制定的国家课程标准只是框架性的，并不具体，科学教育标准也是指导性的。美国的中小学课程设计是由各州教育委员会、学区教育委员会和学校三级一体化的教育机构分层进行的，州政府制定中小学课程的最低标准，学区教育委员会根据此标准和本地的实际情况制定本学区中小学课程方案，包括科目的增设、内容的补充和课时的具体分配，可以高于州定最低标准。各学校则依据州政府和学区的要求，结合本校实际，予以必要的补充和调整，甚至可以由教师本人自行决定，进而形成本校的课程结构。所以，各州、各学区、各校的课程设置有同有异，课程类型多种多样。各级教育标准既有相对的统一性，又保持了地方特色。这使得各地各校的课程设置能基本符合本地本校的实际。

美国的中学一般指6年级到12年级这个阶段，包括初中和高中。按类型划分，美国中学分为普通中学、职业中学和特科学校。普通中学是美国最主要的中学类型，一般为综合性的中学。普通中学具有3种职能：一是为所有学生提供普通教育，二是为大多数学生提供职业教育，三是为有需要的学生提供升学准备教育。美国的中学课程总体上分为必修课和选修课两种形式，必修课即国家规定的数学、英语和科学等几门主要核心课程；而选修课的内容则非常广泛，既有为学生准备进入大学而设置的学术类选修课，如基础数学、实用数学、计算机等；也有为学生准备就业而设置的职业类选修课，如建筑设计、机械制造、绘画、乐器等；还有各种各样的生活类、休闲类选修课，如家政、购物、驾驶等。

下面以俄亥俄州的课程设置为例，说明其高中的课程设置情况。

俄亥俄州的幼小阶段是K～4年级，初中阶段是5～8年级，高中阶段是9～12年级。其中，俄亥俄州高中阶段要求学生获得16个必修学分。对此，不同州的要求也是不统一的，例如：密歇根州则要求18个必修学分。表1给出俄亥俄州和密歇根州高中学分的具体比较[1,2]。

表1 俄亥俄州和密歇根州课程高中毕业学分要求比较

俄亥俄州从幼儿园到中学统一开设科学课程，没有单独开设物理分科课程。物理学科包含在科学课程中的物质科学部分，与生命科学以及地球与空间科学共同构成科学课程。科学课程按照年级划分，即幼小阶段K～4年级，初中5～8年级，高中9～12年级。表2中列出了K～8年级的科学课程中与物理相关的学习内容[1]。

表2 俄亥俄州K～8年级科学课程内容

高中阶段(9～12年级)科学课程要求获得3个学分(见表1)，包括1学分的生物学，1学分的物理或化学，1学分的地球与空间科学，且并未限制在哪个年级学习哪门学科。从课程的要求来看，物理学科在高中的科学课程中并非必修科目，俄亥俄州的学生在高中阶段可以选择不学习物理。

针对科学课程，2011年俄亥俄州制定了相应的科学课程标准(修订版)《俄亥俄州科学教育标准和示范性课程》(Ohio Revised Science Education Standards and Model Curriculum)[1]。这是一份综合的科学课程标准，将科学课程分为地球科学、物质科学(物理和化学)、生命科学3个部分，并分别为各个学科制定了相应的课程标准和示范性课程(分别以K～8年级和9～12年级两个部分来具体说明)。高中阶段的每个学科的学习内容如表3所示[1]。

就物理学科的课程设置而言，俄亥俄州在中学阶段开设科学课程，由地球科学(地质学)、生命科学、物质科学、物理、化学、环境科学共同组成，其中物理是选修课程，学生可以选择不学习物理课程。而中国则是在初中阶段采用科学课程或分科课程，到高中阶段开设分科的物理课程，且至少需要学习两个共同必修模块和一个选修模块。

就课程内容及结构而言，俄亥俄州物理课程标准将高中物理内容分为5部分，每个部分对应一个一级主题，每个一级主题下列出若干二级主题(重要概念)，并未规定每部分的学习时间。而中国采用的是模块化课程，共12个模块，分为3个系列，每个系列均有共同必修、必修和选修3部分。这是针对学习需求不同的学生而设置的，每个模块均规定为36个学时。

2 课程标准的比较

2.1 课程标准文本框架结构

课程标准的框架是课标文本的组织形式，体现了课程标准的主要内容和结构关系。先了解一下两个课程标准的框架结构有何异同。表4列出了中国和美国俄亥俄州高中物理课程标准文件的文本结构[1-3]。

从框架涉及的主题上来看，中国物理课程标准可能更加全面些。与俄亥俄州物理课程标准相比，中国物理课程标准还突出了实施建议部分，包括教学、评价、教科书编写、课程资源利用与开发等建议。这些对于课程的实施有一定的宏观指导作用，而在俄亥俄州课程标准中并没有体现。

而俄亥俄州课程标准中较具特色的是利用较长的篇幅详细说明每个年级水平的内容细化部分，包括学习的期望(认知要求)、付诸实践的愿景(课堂上的例子)、教学策略和资源(常见错误、学习者的多样性、各类资源)等3个方面，这非常有利于一线的教师或读者更好地理解课程的内容标准和教学手段或方法。

2.2 俄亥俄州课程标准文本中认知需求的期望

表5和表6分别给出了俄亥俄州科学课程标准中的“学习认知需求”和“技术和工程设计的期望”的具体表述[1]。

表3 俄亥俄州高中科学课程学习内容

表4 中美高中物理课程标准文本结构

表5 俄亥俄州的科学认知需求(对学习认知需求的期望)

与所有其他框架和认知需求的系统相比较，俄亥俄州的课程标准(修订版)系统在不同的类别之间有重叠。“牢记科学内容”包括在俄亥俄州的框架内，也是其他3个认知要求的一部分，因为科学知识需要学生们展示/演示科学素养。

认知需求具体描述利用科学概念,设计技术/工程的解决方案(T)要求学生通过科学探究的应用,解决基于科学的工程或技术问题。在给定的科学约束之内,提出或评论(批判)解决方案,分析和解释技术和工程问题,运用科学原理预测技术或工程设计的效果,使用科学和工程或技术找到解决方案,考虑结果和备选方案和/或集成和综合科学信息演示/展示科学知识(D)要求学生利用科学探究,发展出与探究方式相关的思考和行动的能力,包括提出问题、计划和开展研究(调查),用适当的工具和技术来收集和整理数据,批判性和逻辑性地思考证据与解释之间的关系,构建和分析不同的解释,交流(沟通)科学的争论。(从国家科学教育标准稍微改变而来)注意:过程性的知识(知道如何)则包含在牢记科学内容之中解释和交流科学概念(C)要求学生使用特定主题的概念知识,以及年级适合的科学术语,技术知识和数学知识,解释和说明事件、现象、概念和经历使用丰富的调查情况(场景),清晰、专注和有组织地交流沟通真实的数据和有效科学信息牢记科学内容(R)要求学生提供出有关科学上正确的事实、概念和关系的准确表述。“牢记”只需要学生做记忆性的回答,知识陈述或一般的数学计算。这种认知需求指的是学生的科学事实、信息、概念、工具、过程(能够描述怎么)和基本原则的知识

表6 对技术和工程设计的期望

下面是期望各年级的学生在“使用科学的概念设计技术/工程解决方案”这一认知领域应能达到的技能的例子。这些技能补充了科学探究的能力，预计在K-8和高中阶段各年级结束时实现。

年级阶段技术和工程设计的期望小学阶段(幼儿园～4年级)识别问题和潜在的技术/工程解决方案理解设计的过程(步骤)和故障诊断的作用理解物质(物理)、信息及与生物相关技术的目标理解物理技术如何影响人类初中阶段(5年级～8年级)理解并能够选择和使用物理和信息技术理解所有技术如何随着时间的流逝而发生改变认识在设计过程中设计和测试的作用应用研究、创新和发明,以解决问题高中阶段(9年级～12年级)展示对人类、技术、工程和环境之间关系的理解确定问题或需求,考虑设计标准和约束在解决问题时,注重综合多个学科在解决问题中,集成技术和工程知识和设计应用研究、开发、试验和基于反馈的重新设计,以解决问题构建、测试和评估模型或原型来解决一个问题或需求

2.3 课程标准内容主题的划分

课程内容在课程标准中占有十分重要的地位，它是指导课程具体实施的重要内容。俄亥俄州的物理课程内容分为5个一级主题具体展开，亦即内容陈述，内容细化(标准陈述)，学习的期望(认知要求)，付诸实践的愿景(课堂上的例子)，教学策略和资源(常见错误、学习者的多样性、各类资源)等5个方面。与我国物理课程标准相比，俄亥俄州的物理课程内容设计和呈现方式具有鲜明的特色。

在中国美国两个课程标准(高中阶段)中，知识内容的组织均是按照一级主题、二级主题或三级主题(物理概念)划分的，如表7[2,3]和表8所示[1]。

表7 中国物理课程知识内容的主题划分

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在美国幼小和初中阶段的科学课程标准中，知识内容的组织仍然可认为是按照一级主题、二级主题(内容表述)或三级主题(内容细化)进行划分的，如表9所示[1]。

从表7和表8中可以看出，中国课程标准按照模块划分，分为必修模块和选修模块两个部分。而俄亥俄州课程标准(高中阶段)尽管分为初级课程(物质科学)和高级课程(物理学)两个部分，但是均按照物理学的内容进行划分，前者分为物质研究、能量和波、力和运动、宇宙4个主题，后者分为运动、力和动量及运动、能量、波、电和磁5个主题[1-3]。

在三级主题中，中国共有35条，俄亥俄州(以高级课程为例)有42条，虽然三级主题的数量相差不太多，但是所涵盖的知识内容并不相同。从表中可以看出两课程标准在学科内容的选择上是有一定的差别的：中国课程标准中三级主题较大，涉及的是某一块知识内容，如运动的描述；相比而言，俄亥俄州课程标准中的三级主题描述的是某一个具体的知识内容，如速率-时间、位置-时间、反射、欧姆定律等。

在中国课程标准中，从涉及的领域内容而言，共同必修全部是力学，学生先学习运动学，再学习动力学。3个系列中的必选模块(选修模块1-1、选修2-1、选修3-1)全部是电磁学内容，其他选修模块包括了力、热、电、光、近代物理的内容，可供学生进一步选择。从课程模块设置的功能和取向而言，共同必修——物理1、物理2是全体高中学生的共同学习内容，选修系列1针对文科学生，选修系列2针对工科学生，选修系列3针对理科学生。模块设置体现了满足学生不同需求的选择性。(这样设置的初衷是好的，也希望有美好的“愿景”；但是，现实又是非常“骨感”的，因为在高中一开始就要求学生或学生家长来确定学生一生的人生规划(文科、理科、工科或医科等)是非常不现实的，“高考指挥棒”的作用不可低估，导致实施的效果不尽如人意。)

表8 俄亥俄州物理课程知识内容的主题划分

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表9 俄亥俄州科学课程知识内容主题划分

续表

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在俄亥俄州课程标准中，根据物理学科本身的特色，将其分为运动、力和动量及运动、能量、波、电和磁5大主题。在“运动”部分涉及运动学内容；在“力和动量及运动”部分涉及动力学内容；在“波”和“电和磁”部分主要分别涉及光学、电磁学等内容；在“能量”部分除了涉及经典物理学内容(重力势能、弹性势能)外，还包括核能等近代物理学内容，体现了突破经典物理的学科体系，围绕学科的核心概念组织内容的思想。

3 课程标准对比研究的启示

通过对俄亥俄州课程标准与中国课程标准的比较，能够发现俄亥俄州课程标准中的一些特色，可供参考借鉴[1-3]。

3.1 注重学生科学素养的培养，使他们融入日常生活之中

俄亥俄州课程标准非常重视科学素养。在整个俄亥俄州科学课程的“科学认知要求”及“技术和工程设计期望”中，科学素养放在了十分重要的位置，可以说学生进行学习的总目标就是提高科学素养，使他们能够成功地参与到未来的生活中。

3.2 将科学教育标准与示范性课程结合，凸显典型的实施效果

在俄亥俄州课程标准的每个年级水平的内容标准中均安排了示范性课程内容，从其主题的设置安排(见表4)来看，分别从学科内容关联链、内容陈述、内容细化(标准陈述)、学习的期望(认知要求)、付诸实践的愿景(课堂上的例子)、教学策略和资源(常见错误、学习者的多样性、各类资源)等6个方面具体展开。

课程内容标准的一大特色就是用“内容细化”的方式呈现学习内容，提供年级水平应有的内容知识深度的期望，提供与学习内容关联的科学过程技能的例子，还提供信息帮助学生确定应该掌握的预备知识和现有水平内容所要构建的未来知识。对各个年级阶段所需学习的科学(物理)内容和物理概念的认知水平进行具体说明和界定，进而使教师或读者清晰地了解该三级主题下设的知识内容和物理概念在相应年级学习阶段的重要程度。

另外一大特色是对课程内容学习的期望(认知要求)，提供了对俄亥俄州的科学认知要求的界定，在本质上与目前对人们是如何学习的理解和研究有关。它们为教师和评估者提供一个框架结构以便仔细考虑科学教学计划，掌控学生学习的可观测证据，进而形成一份学生学习科学的总结性评价。俄亥俄州的科学认知要求包括使用科学概念，设计技术和工程解决方案，展示/演示科学知识，解释和交流(沟通)科学概念和牢记科学内容。

最后一大特色就是通过“课堂上的例子”的方式，在每个主题内容下，均提供学生所能完成的任务案例。这些任务不是强制性的。包括使用科学概念设计技术和工程解决方案，展示科学知识，解释和交流科学概念和牢记科学内容。这些任务案例对开展课堂教学和评估具有积极意义。可以看出，这些例子不是应该做什么的详尽清单，而是产生创新想法的出发点。

3.3 提供教学策略和资源，拓展任课教师的视野

俄亥俄州的课程标准为教育工作者提供了必要的支持和信息，从而可使学生积极地参与到各个主题的学习之中。这些信息也提供动手动脑观察和探索的主题内容，包括真实可信的科学探究数据资源，实验和问题导向且与工艺、技术和工程设计相结合的任务。课程标准中所提供的策略和资源均是纸质或网络版的材料且与特定的主题内容表述相关联。但是，需要强调的是：上述资源并不是一份课程规范的列表(教案)，而是提供给任课教师的教学参考资料。

致谢： 感谢美国俄亥俄州立大学(OSU)物理学系包雷教授给予的帮助，以及相互间的交流与合作。

[1] Ohio’s New Learning Standards: Science Standards (Adopted July 2011), Ohio Department of Education[Z].

[2] 郭玉英.中学理科课程标准国际比较与研究(物理卷)[M].北京：北京师范大学出版社，2014.

[3] 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准(实验)[M].北京：人民教育出版社，2003.

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COMPARISON BETWEEN CHINESE AND AMERICAN PHYSICS CURRICULUM STANDARD

Ma Shihong1,2Jiang Ping1,2

(1Department of Physics, Fudan University,2Shanghai Center for Physics Education and Teaching Research, Shanghai 200433)

With Ohio State as a typical example, a comprehensive comparison between Chinese and American physics curriculum standard for high and primary schools is presented. Basically the paper consists of three parts: education background, curriculum standards, and the inspiration that we can draw from such comparative study.

physics curriculum; curriculum standard; comparative study

2017-03-08

蒋平，男，教授，长期从事固体物理的教学和理论研究，复旦大学物理学系课堂教学督导组组长，pjiang@fudan.edu.cn。

马世红,蒋平. 中国美国基础教育物理课程标准比较[J]. 物理与工程，2017，27(5)：15-27.