中美高中物理习题比较研究

摘   要 为了解中美高中物理教科书中习题的异同，本文选取“曲线运动”部分内容，从习题设置的数量、类型、呈现方式、特点、难易程度等方面，对比分析了美国主流高中物理教科书《物理、原理与问题》和我国人教版物理必修2。基于研究结果，为我国高中物理教科书习题的编写提供建议。

关键词 习题  高中物理  比较研究

作为教科书有机组成部分的习题，在教学过程中占据着重要地位。对学生，做习题是巩固知识，加深理解的重要手段，也是接触社会文化的重要载体，有助于发展学生的创新意识和科学核心素养;对教师，习题反馈的信息可以帮助其及时了解学生对教学内容的掌握情况，从而补充有針对性的课堂教学，提高教学效果。习题在数量、水平、风格和侧重点上的差异既反映了物理教科书的整体水平、风格和倾向，对具体的物理教学实践也有不可忽视的影响[1]。因此，客观地分析和总结其他国家物理教科书习题编写的特点，对编写我国教科书至关重要。

一、研究设计

1.研究对象

中国：选择人民教育出版社根据《普通高中物理课程标准（2003）》于2010年编制出版的《普通高中物理标准实验教科书》（下文中简称“人教版”）。美国：选择由美国著名物理学教授PaulW·Zitzelwitz编著的，麦格劳—希尔公司在2002年出版的高中物理教科书《物理、原理与问题》（下文中简称“美国版”），该书在美国适用范围最广，最受美国师生欢迎。为了统一研究内容，选择人教版必修2第五章“曲线运动”和美国版第六章“二维运动”中的习题。

2.研究方法

从数量、类型、开放性、信息呈现形式和难易程度等方面定量描述了两国教科书的习题，并根据研究结果定性地描述了两国教科书的习题特征。

3.量化指标

（1）习题数量

本文约定不计正文中的思考题以及附录中的习题。根据包含子问题与不包含子问题，将题目分成两类，分别统计数量以及各类型所占比例用于作为评价习题整合程度和层次性的指标[1]。

（2）习题类型

将物理习题分为选择题、填空题、简答题、计算题、作图题、证明题和综合题（或不明确的类型），共七种，分别统计各题型数量。

（3）习题的呈现方式

将习题分为纯文本、含图片、含表格这三种呈现形式，分别统计各呈现方式的习题数量。

（4）习题的特征

从描述特征、目标特征角度进行比较。描述角度根据情境的有无，分为有情境习题与无情境习题。目标角度将有明确条件和答案的习题归为封闭性习题，相对而言条件不完备、答案不确定的习题统归为开放性习题。

（5）习题难度

习题难度作为评价习题质量的重要指标，从要求水平、知识点数量、背景水平三个维度进行刻画。

二、研究结果与分析

1.习题数量及分布

人教版共有30道习题，而美国版有102道习题。人教版中有8道包含子问题的习题，占总数的26.7%，子问题数大于4的题目有1道，占总数的3.4%;美国版含有子问题的习题数量为23道，占总数的23.5%，其中3道习题的子问题数超过4，占总数的3%。可以看出，美国版习题的数量远远超过人教版，但两者的整合程度和层次性没有太大差别。两国物理教科书习题以不同的方式编排。人教版习题的布局按节附在每节正文后，习题的数量大约为3-5道。美国版习题编排在多处，每个重要知识点后设置了“Practice Problem”栏目，数量在3-4道，帮助学生及时巩固知识;每一节内容后设置了“Section Review”栏目，数量6-7道，用于回顾该节知识内容;每一章后设置了“Assessment”栏目，数量较多，有62道，以及“Standardized Test Practice”栏目有9道习题，用于测验。由此可以看出，人教版教材的习题设置的数量约是美国教材的1/4，习题位置也较为单一，仅在每小节后设置习题。

2.习题类型

人教版习题中计算题的数量最多，占总数的43.3%，综合题占23.3%，简答题占20%，作图题占6.7%，证明题和选择题各占3%，没有填空题;美国版习题中有56道计算题，占习题总数的54.9%，简答题为27.5%，选择题为6.9%，作图题和综合题均占4.9%，填空题占1%，没有证明题。

从以上结果可以看出：两种版本都以计算题为主，美国版的习题中计算题的比重更大。人教版的题型分布相对之下均匀些。人教版没有填空题，而美国版没有证明题。两种版本有各自的特色：美国版的特色是有填空题，通过概念图，帮助学生掌握知识点。人教版的特色是提供了证明题，以加深学生对公式的理解。

3.习题的呈现方式

人教版习题以文本和图片形式呈现，18道以文本形式呈现的习题占总数的60%，以图片呈现的习题占40%，没有设置包含表格的习题。美国版习题以文本、图片、表格三种方式呈现。主要为纯文本形式，共91道，占习题总数的89%，10道含图片的习题占9.8%，1道含表格的习题占1%。从统计结果来看，美国版主要以文本形式呈现习题，而人教版的习题呈现方式更加均衡。

4.习题的特征

从描述角度看，美国版中有情境来源的习题较高，占96.1%，人教版略低，有情景来源的习题占86.7%。但是，考虑到两国习题数量的悬殊，可以表明美国更加重视情境的应用。教材内容要围绕落实物理核心素养要求，帮助学生从物理学视角认识自然、理解自然，形成物理观念[3]。我国在编制习题时要更加重视情境来源在习题中的应用，更好地贯彻课程目标。

从统计结果可以看出，两国教科书中的开放性习题数量是人教版教材少，但由于人教版的习题总数量较少，因此开放性习题比例反而高，但是两国差距不明显。设置开放性习题可以培养学生分析问题、解决问题的能力，有助于知识迁移，拓宽思路。

5.习题难度

在习题要求水平方面，人教版的习题处于理解水平，美国版主要以理解为主，识记的题目占2%。两国没有探究水平的题目，都以考察学生对基础知识的掌握情况为主。根据计算公式，要求水平人教版2.0，美国版1.98。

在知识点数量方面，人教版中有22道和6道分别包含1个和2个知识点的习题，各占总数的73.3%、20%，只有6.7%的习题包含知识点不少于3个;美国版中有75道习题包含1个知识点，占总数的73.5%，包含2个知识点的数量为16道，占总数的15.7%，包含不少于3个知识点的习题11道，占总数的10.8%。从数据可以看出，随着包含知识的数量增多，两国教科书习题数量有所减少，人教版的下降趋势更明显;计算得人教版的平均知识点含量为1.33，美国版为1.37，这表明在知识点数量上的难度系数人教版低于美国版。

从习题涉及的背景来看，两国教科书均以有关生活背景方面的习题数量为主，均不涉及前沿的科学技术背景。人教版物理背景的习题大于美国版。人教版习题的总体平均背景水平为1.87，美国版的习题为1.92。

将上述结果代入难度系数公式后发现，人教版习题的总体难度为1.725，美国版习题的总体难度为1.745。所以人教版在“曲线运动”这一部分内容的习题总体难度略低于美国版。

三、启示

1.增加习题数量

研究发现，人教版的习题数量远低于美国版。掌握知识点需要一定数量的习题巩固理解，因此我国应在教材中适当增加一些高质量的习题。开放性的习题可以激发学生学习物理的兴趣，发展物理学科思维，培养批判性思维能力。而我国开放性的习题不足，所以教材编写者在编制习题时要注重习题的品质，把握好难度，同时优化习题类型。编制思维导图形式的填空题，帮助学生掌握基础知识。在研究过程中，笔者还注意到人教版在本章中只安排了一道例题，出现在第二节“平拋运动”[4]。而美国教科书在这一章中安排了三节内容，每一节中设置了一道例题，例题的讲解详细、步骤规范。缺少例题以及例题难度过高不利于培养学生的自学能力，使得学生因无法顺利完成习题产生厌学心理。教科书应该增加一些例题，帮助学生建立与教科书沟通的桥梁，让学生可以在自学中受益。

2.优化习题情境

两国的教科书都重视习题的情境设置。人教版习题多是经过人为加工、剥离的“伪生活背景”习题，其真实性受到破坏[5]。美国物理教科书更加注重与学生生活实际的结合，从学生视角编制题目，选材贴近学生生活，符合学生认知规律。情景化的题目富有趣味，能激发学生学习物理的兴趣。两国结合前沿科技的物理习题不多，为了实现课程目标，编写者每年都应该及时替换或增加与时事紧密联系的题目，尽可能避免一些无情境的题目。物理知识来源于生活，设计习题时应重视与实际生活的结合，同时融入STSE教育理念，重视与前沿科技的结合。通过习题帮助学生认识到科学、技术、社会、环境的密切关系，培养学生的社会责任感，让学生感受到生活中处处有物理。

3.增强习题层次性

人教版中包含子问题的习题占总数的比例高于美国教科书，更重视分层设计。但是人教版中一些习题起点高，综合性强。一些基础薄弱的学生甚至无法看懂题目，这样会损害学习物理的兴趣，不利于知识的迁移。在设置习题时要充分考虑学生的认知规律——由具体到抽象，由简单到复杂。适当增加包含子问题的题数，层层递进，引导学生在逐步推进中发现规律，体会物理推理的美[5]，进一步培养学生的分析推理能力。教科书应面向所有学生，设置不同难度的习题尽可能地照顾到不同层次学生的需求。每一节后的习题主要是帮助学生巩固知识，加深理解;在每一章末，设置一些稍难的习题;在附录部分设置难度更大的习题。教科书的习题若能够满足学生的需求，学生就不需要额外购买鱼龙混杂的教辅资料，才能真正达到减负。

参考文献

[1] 吴立宝.中澳数学教科书习题比较研究——以人教版和HMZ8年级教科书为例[J].数学教育学报，2013（02）.

[2] 吴立宝，王建波，曹一鸣.初中数学教科书习题国际比较研究[J].课程·教材·教法，2014（02）.

[3] 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017）[S].北京：人民教育出版社，2017.

[4] 课程教材研究所等.普通高中课程标准实验教科书物理必修2[M]北京：人民教育出版社，2010.

[5] 公丽云.中国大陆与台湾地区高中物理习题比较[J].教育导刊，2015（11）.

[作者：冯婷嫣（1994-），女，浙江宁波人，南京师范大学教师教育学院在读硕士研究生。]【责任编辑  郭振玲】