三套高中物理教科书难度对比分析.doc

1物理课程难度模型：三套高中物理教科书同一内容难度的对比分析王较过 1 李志平 2（陕西师范大学物理学与信息技术学院 教育部陕西师范大学基础教育研究中心 西安 710062）摘要：在分析影响课程难度的因素及其量化方法的基础上，构建了刻画物理课程难度的模型,并用此模型对人民教育出版社（以下简称人教版） 、山东科技出版社（以下简称鲁HλG/TD/λF/123科版） 、广东教育出版社（以下简称广教版）出版的三套普通高中物理教科书中同一内容――“运动的描述”课程难度进行对比分析，分析结果表明：关于“运动的描述”这一内容，鲁科版的课程难度最大，广教版的课程难度居中，人教版的课程难度最小关键词：教科书；难度模型；物理课程自 2004 年秋季入学开始，我国普通高中新课程进入实验阶段，目前，已有 15 个省（市）进入高中新课程实验新课程的最大特点之一是实现了真正意义上的“一标多本”和教材多样化以高中物理课程为例，根据《普通高中物理课程标准（实验） 》 [1]（以下简称《课标》 ）编写、教育部推荐的物理教材就有 5 套面对不同系列、不同层次、不同风格的教材，如何根据物理课程标准的要求，选取适合本地区实际情况的教材呢？要解决这个问题，首先必须了解不同版本教材的编排特点、内容体系、课程难度等内容。

由此可见，对不同版本教材进行对比研究有十分重要的意义教材难度是选用教材的重要指标之一，客观、准确、科学的评价教材的难度不仅能为教材选用提供较为重要的依据，而且对教材编写具有积极的参考价值然而，目前人们对物理教科书难度的评价仅仅停留在经验和定性的层面，缺乏科学量化的评价方法本文将对评价物理教材难度的定量模型进行研究，并运用所构建的模型对人民教育出版社 [2]（以下简称人教版） 、山东科技出版社 [3]（以下简称鲁科版） 、广东教育出版社 [4]（以下简称广教版）出版的三套普通高中物理课程标准教科书的课程难度进行对比分析一、物理课程难度模型1、影响物理课程难度的因素及其量化方法已有的研究指出，课程广度、课程深度、课程时间是影响教材难度的重要因素 [5,6]笔者认为，对物理教材而言，除上述因素外，内容呈现抽象度也是影响教材难度的重要方面课程广度是指课程内容所涉及的范围和领域的广泛程度，可以通过对比 “知识点”的多少对其进行量化,涉及的知识点越多,内容越广泛；课程深度是指课程内容要求的思维深刻程度，它不仅涉及到理解概念、原理所要求的认知深刻程度和概念之间的关联程度，而且涉及到课程内容的推理与运算步骤等, 对此可以用课程标准中关于知识技能目标和体验性目标要求的不同认知层次赋值的加权平均值进行量化，课程目标要求的认知层次越高,表明课程越深。

课程时间是指完成课程内容所需要的时间，可以对比 “课时”的多少进行量化；内容呈现抽象度是指知识内容呈现的抽象程度，一般而言，在陈述物理概念、规律及理论时引入的图表、举例及学生活动等都会对内容呈现的抽象度产生影响因此，我们可通过统计、比较不同教科书引入图表、举例及学生活动数量的多少,对其不同水平赋值的方法量化,对同一内容,若引入图表、举例及学生活动越多，内容呈现抽象度越低这样，课程难度可以看成是关于课程广度、课程深度、内容呈现抽象度和课程时间的一个函数，其中任何一个量的变化均会引起课程难度的变化2、物理课程难度模型如果用 表示课程难度， 表示课程广度， 表示课程深度， 表示内容呈现抽象HGDF度， 表示课程时间，则课程难度的函数关系式为： 如果对所研究的课程T (,)HfGT内容，只要有足够的时间，绝大多数学生能够理解那么根据一般的经验就可以假设课程1王较过（1957—） ，男，陕西临潼人，陕西师范大学教授研究方向：物理课程与教学论2 李志平（1982－） ，女，山西朔州人，陕西师范大学 06 级研究生研究方向：物理课程与教学论2难度与课程广度、课程深度和内容呈现抽象度成正相关，与课程时间成负相关。

如果把单位时间内的课程深度 (称课程可比深度)、单位时间内的课程广度 称课程可比广TD/ TG/度）以及单位时间内的内容呈现抽象度 (称可比呈现抽象度)综合考虑，取三者的加TF/权平均值刻画课程难度，则课程难度模型可具体表示为：H=λ 1G/T+λ2D/T+λ3F/T (0<λ1<1，0<λ 2<1，0< λ3<1，且 λ1+λ2+λ3=1)其中 λ1，λ 2，λ 3 是经验常数，反映了“课程可比广度” 、 “课程可比深度” 、 “可比呈现抽象度”对课程难度的权重由物理课程难度模型，可以得出以下结论：（1） 、对两个不同版本（版本 1 和版本 2）的物理教材中同一课程内容，如果分别用和 表示其课程难度，则当 时，说明版本 1 比版本 2 难，且二者的难度差H2 H值越大,相应课程难度的差别越大2） 、对同一内容的物理课程，在课程时间不变的情况下，无论是单独增加课程深度、课程广度，还是内容呈现抽象度，都将会增加课程难度3)、对同一内容的物理课程，在课程深度、课程广度和内容呈现抽象度不变的情况下，减少课程时间，将会增加课程难度4） 、对同一内容的物理课程，在课程时间不变的情况下，如果增加内容呈现抽象度,降低课程广度或者课程深度，课程难度有可能增加，也有可能减小。

这说明影响课程难度的三个因素都在变化时，课程难度的变化要视具体情况而定由以上分析可见， “广而深且呈现抽象度高”的课程设计模式必然会加大课程难度，相反， “浅而窄且呈现抽象度低”的课程设计模式则会降低课程难度由于课程难度是由多因素决定的，故要控制课程难度，只顾及单方面因素的调整是不够的，需要统筹和优化课程可比难度、课程可比深度和可比呈现抽象度二、三套普通高中物理教科书同一内容的难度比较基于上述建立的课程难度模型，本文选取三套普通高中物理 1 教科书中 “运动的描述”作为研究对象，对其难度进行对比分析1、课程广度分析人教版中关于“运动的描述” 内容中相应知识点有：质点、参考系和坐标系；时间和位移；运动快慢的描述—速度；实验：用打点计时器测速度；速度变化快慢的描述—加速度；实验：探究小车速度随时间变化的规律；匀变速直线运动速度和时间的关系；匀变速直线运动位移和时间的关系；自由落体运动；伽利略对自由落体运动的研究；共计 10 个知识点 [2]，则 10G鲁科版中相应的知识点有：运动、空间和时间；质点和位移；速度和加速度；匀变速直线运动的规律；匀变速直线运动的实验探究；匀变速直线运动实例—自由落体运动；共计6个知识点 [3]， 。

62广教版中相应知识点有：认识运动；时间、位移；记录物体的运动信息；物体运动的速度；速度变化的快慢—加速度；用图像描述直线运动；探究自由落体运动；自由落体运动的规律；从自由落体运动到匀变速直线运动；匀变速直线运动与汽车行驶安全；共计10个知识　点 [4]， 103G2、课程深度分析我们通过对课程标准中关于知识技能目标和体验性目标要求的不同认知层次赋值并取其加权平均值量化由于刻画课程目标要求高低的标志是目标动词 [1]，如果对课程目标中不同3的目标动词给以不同的赋值，则更能明确区分课程深度，具体赋值如表 1 所示表 1 课程目标动词值根据表 1 的赋值，各套教科书关于“运动的描述”内容中各知识点的课程深度可做如下计算：人教版中“运动的描述” 相应知识点的课程深度值分别为：质点、参考系和坐标系1.5；时间和位移 2；运动快慢的描述—速度 2；实验：用打点计时器测速度 2；速度变化快慢的描述—加速度 2；实验：探究小车速度随时间变化的规律 3；匀变速直线运动速度和时间的关系 3；匀变速直线运动位移和时间的关系 3；自由落体运动 3；伽利略对自由落体运动的研究 3[7];课程深度系数 D1=（1.5＋2×4＋3×5）/10=2.35。

鲁科版中相应的知识点的课程深度值分别为：运动、空间和时间1.5；质点和位移2；速度和加速度1.5；匀变速直线运动的规律2.5；匀变速直线运动的实验探究2；匀变速直线运动实例—自由落体运动2 [8]；课程深度系数D 2=(1.5×2＋2×3＋2.5) /6=1.917广教版中相应知识点的课程深度值分别为：认识运动1.5；时间、位移1.5；记录物体的运动信息2；物体运动的速度2.25；速度变化的快慢—加速度2；用图像描述直线运动2；探究自由落体运动2；自由落体运动的规律2；从自由落体运动到匀变速直线运动2；匀变速直线运动与汽车行驶安全3 [9]；课程深度系数D 3=(1.5×2＋2×6＋2.25＋3)/10=2.025３、课程时间分析人教版中＂运动的描述＂内容被编排在物理１中的第一、二章，其中“质点、参考系和坐标系”及“伽利略对自由落体运动的研究”两个知识点各设置１个课时，而其它部分分别设置２个课时 [7]，则课程时间Ｔ １ ＝１×2＋2×8=18 鲁科版相应知识内容分别编排在物理 1 的第一、二章中,其中“速度和加速度”这一知识点设置 2 个课时，其余部分分别设置 1 个课时，而且各章分别安排 1 个机动课时 [8]，则其课程时间Ｔ 2 ＝2＋1×5＋2＝9。

广教版中相应内容也是编排在物理 1 的第一、二章中，其中“认识运动”和“时间、位移”两个知识点共设置 1 个课时，其它部分分别设置 1 个课时，对各章总结复习分别设置 2 个课时 [9]，则课程时间 T3=1×9＋2×2=134、内容呈现抽象度分析我们可通过统计、比较不同教科书对同一课程内容引入图表、举例及学生活动数量的多少给以不同水平赋值的方法量化课程内容在叙述物理概念、规律及理论知识的同时还适当添加相应的图表、举例及学生活动等，这不仅可以降低知识内容难度，而且能够促进学生更好的理解和掌握知识 [1,10]所以，在同一课程内容中，如果引入的图表、举例或是学生活动越多，内容呈现抽象度越低，相应给其赋较小的值；反之,则给其赋较大的值现将三套教科书中关于“运动的描述”内容所设置的图表、举例及学生活动总数统计 [2,3,4] 如知识技能目标动词目标动词赋值 知识目标动词 技能目标动词 体验性目标动词1 了解，识别描述，比较 测量，测定 经历，体验观察，学习2 认识 会，能 体会，关注勇于，发展3 解释，理解计算，分析 制作，设计 养成，具备思考，领略4 使用，应用掌握，评估4表 2 所示：表 2 图表、举例及学生活动次数统计表从表 2 可看出，在图表的设置数量方面：鲁科版＞人教版＞广教版；在引入例子数量方面：鲁科版＞人教版＞广教版；在注重学生活动方面：人教版＞广教版＞鲁科版；则关于“运动的描述”内容，各教科书内容呈现抽象度赋值如表 3 所示：表 3 内容呈现抽象度赋值图表 举例 学生活动 内容呈现抽象度人教版 2 2 1 5鲁科版 1 1 3 5广教版 3 3 2 85、数据统计及其分析基于以上论述，各版本关于“运动的描述”内容中影响课程难度的各相关量数据统计如表 4 所示。

表 4 三套教科书中“运动的描述”内容课程难度相关量数据统计表课程广度G课程深度 D课程时间T内容呈现抽象度 F课程可比广度 G/T课程可比深度 D/T可比呈现抽象度F/T人教版 10 2.35 18 5 0.556 0.139 0.278鲁科版 6 1.917 9 5 0.667 0.213 0.556广教版 10 2.025 13 8 0.769 0.156 0.615在课程难度模型中, λ λ1=λ2=0.4，λ 3=0.2， ，并将表 4 中的相关数据带到课程难度模型中做具体计算，结果如表 5 所示表 5 课程难度计算结果综合表 4、表 5 可做如下结论：图表 举例 学生活动人教版 54 26 22鲁科版 70 29 11广教版 33 21 20TFDTG///H321代入 0.4, ＝0.2213人教版 。