不同版本高中物理教科书难度比较研究——以“机械能与能源”为例，本文主要内容关键词为：为例论文,能与论文,教科书论文,难度论文,高中物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
课程难度是评价教材的一个重要指标，目前对于物理教材的难度分析，多停留在定性方面，定量方面的研究也仅是在知识点、习题等具体的数字统计，因而比较粗略，难以反映教材难度的全貌。在物理教育方面的文献中，目前还没有比较专业的比较教材难度的分析工具。东北师范大学史宁中教授从影响课程难度的三个要素（课程深度、课程广度和课程时间）入手，构建了刻画课程难度的定量模型，并以此对数学教材难度比较分析[1]。也有学者将此模型运用到化学课程中，比较了不同版本化学课程标准教科书的难度[2]。本文结合物理课程的特点，运用课程难度模型分析比较4套高中物理课程标准教科书的难度，并且分析该模型在物理教材难度分析上的适切性，为构建更具一般意义的物理教材难度评价工具提供思路，为广大教师科学地选用和评价教材提供可操作性的方法。
一、中学物理教材的难度模型
由于不同版本的高中物理教材的编写者对课程标准的理解可能不同，具体编制出来的教材在难度上会有差异，因而，课程难度具有可比性。下面具体引入课程难度模型，并对不同版本普通高中物理课程标准教科书中“机械能和能源”主题的难度进行静态难度定量分析与研究，为物理教材难度分析提供范例。
影响课程难度的基本要素至少有三个：课程深度、课程广度和课程时间。如果用N表示课程难度，用S表示课程深度，用G表示课程广度，用T表示课程时间，则课程难度可用下式表示：
N=（aS/T）+（1-a）G/T
其中，S/T称之为可比深度；G/T称之为可比广度；a为加权系数，满足0＜a＜1，反映了课程对于“可比深度”或者“可比广度”的侧重程度。
这里的课程难度（N）指绝对的课程难度，亦即静态的课程难度——仅仅从文本角度对教科书进行分析、评价，不涉及课程实施状态下的教科书使用问题，而对教科书的动态分析、评价，还要考虑课程实施中的教师、学生等特别复杂的众多因素。
课程深度（S）泛指课程内容所需要的思维的深度，它涉及概念的抽象程度以及概念之间的关联程度，还涉及课程内容的推理与运算步骤。对此，可以通过相应课程目标的不同要求程度的加权平均来刻画，即用课程标准中关于认知性学习目标、技能性学习目标和体验性学习目标三维学习目标赋值的加权平均数来量化。
课程广度（G）是指课程内容所涉及的范围和领域的广泛程度，可以用通常所说的“知识点”的多少进行量化。
课程时间（T）是指课程内容的完成所需要的时间，对此，可以用通常所说的“课时”多少进行量化。
单位时间内的课程广度G/T（即可比广度）指学习该主题时每一个课时的平均知识点数目，可以理解为每节课中信息量的多少。
单位时间内的课程深度S/T（即可比深度）指学习该主题时每一个课时所需要的思维的平均深度，可以理解每节课需要达到的要求。
在这里，可比广度和可比深度是刻画课程难度很重要的核心量，应该对其进行详尽地比较。
二、不同版本中学物理教材的难度
参照课程标准中“内容标准”规定的主题，选取高中阶段非常重要的教学内容“机械能与能源”主题作为研究对象，对该主题内容的编排和处理方式不仅在很大程度上反映了相应的课程理念和教材编制水平，而且该主题的难度在一定意义上展现了教材的难度。
1.课程广度（G）
课程广度以课程标准的内容标准中规定的知识点来量化。分析结果如表1所示。
2.课程深度（S）
课程深度以相应课程目标要求程度的加权平均来刻画，而课程标准对目标要求的描述所用的词语分别认知性学习目标、技能性学习目标和体验性学习目标，按照学习目标的要求设有不同的水平层次。对统一层次的学习要求所采用的词语有对学习结果目标的描述，也有对学习过程的描述。具体要求程度及赋值如下页表2所示。
基于上述赋值，从各学习目标层次出发，可以对各版本的课程深度进行量化计算，具体结果在表1中给出。
3.课程时间（T）
以教师教学用书上的建议教学课时数作为量化的标准。
由于课程标准没有规定各部分课程内容所需要的教学课时数，这里假定不同版本教材的平均建议课时数能够反映课程标准对相应主题的课程内容和时间的要求。因此，取这不同版本教材的平均课时数作为课程标准的相应内容的课程时间。可以得到，课程标准的时间系数取值为
。
由此可以得到课程难度的相关数据，具体结果在表3中给出。
将表3中的数据代入课程难度定量模型N=（aS/T）+（1-a）G/T中，在此假设课程广度与课程深度对课程难度的影响程度相同，即取a=0.5，这样就不难求得课程的难度系数，具体数值由表4给出。
将可比深度系数、可比广度系数（见表3）和α取值0.5时的课程难度系数（见表4）代入公式
中，就可以求得4个版本教材在可比深度、可比广度和课程难度方面与课程标准的吻合度，具体数值由表5给出。
三、结论与讨论
1.通过以上比较，可以得到如下几点结论
（1）在课程广度方面：“人教版”的学习目标数目明显多于课程标准，可比广度以及可比广度吻合度均最小。其原因在于“人教版”虽然知识点数目较多，但其课时数稍多于课程标准所致。
（2）在课程深度方面：除“司南版”低于课程标准以外，其他版本都高于课程标准，“沪科教版”的吻合度最好，而“教科版”尽管知识点数目和课程标准最接近，但其所要求的课时数均少于其他版本和课程标准，因而可比深度较大。
（3）在课程难度方面：不同版本教材的难度均高于课程标准，其中，以人教版和沪科教版教材的难度最为接近课程标准，而教科版教材难度最大，主要是教科版教材所要求的课时数少于其他版本所致。
2.课程难度分析结果的简单讨论
首先，通过运用课程难度静态分析模型，得出了物理教材的难度比较结果。总体而言，不同版本教材中，“沪科教版”和“人教版”的可比广度和课程难度与课程标准的吻合最好，“司南版”的可比深度与课程标准吻合最好，“教科版”教材的偏离程度最大。
其次，由于只对普通高中物理共同必修模块的一个二级主题“机械能与能源”进行了分析，并未对全部专题进行研究；另外，本文在应用课程难度静态模型时，对加权系数的取值a=0.5，即认为课程广度和课程深度对课程难度的影响程度相同，这也是值得商榷的。因此，本文只是针对特定的主题而进行的比较研究，还无法从总体上认定不同版本物理教材的难度。但是，本节所采用的研究思路和方法却对教材使用者提供了一个可操作的分析评价教材难度的实例，这无疑对分析评价教材难度有积极的作用。