高中物理教材“运动描述”内容难度定量分析，本文主要内容关键词为：定量分析论文,难度论文,高中物理论文,教材论文,内容论文，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。
《基础教育课程改革纲要（试行）》指出要“试行国家基本要求指导下的教材多样化”。《普通高中物理课程标准（实验）》进一步要求每种教科书都要突出自己的特色。在新课改“一纲多本”的现实下，分析教科书的难度，对教科书的研究、修改、使用都有重要价值。目前，已有研究提出课程难度定量模型，也有人将其修改后用来分析物理教科书“量子理论”部分内容[1,2]。本文应用改进后的模型，以《普通高中物理课程标准（实验）》为参照系，对三套高中物理新课标教材“运动的描述”部分的难度进行定量分析。
一、课程难度定量模型及改进
该模型由史宁中等提出，主要内容如下：
N=αS/T+（1-α）G/T
其中N表示静态的课程难度，S表示课程深度，T表示课程时间，G表示课程广度。定义S/T为可比深度，G/T为可比广度。α为加权系数，满足0＜α＜1，反映课程对于可比深度或可比广度的侧重程度。其中：
课程深度（S）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）可以用“知识点”的多少进行量化；课程时间（T）可以用“课时”多少进行量化。
这里，单位时间内的课程深度S/T和课程广度G/T是刻画课程难度的重要量。参数α反映课程难度受制于课程的可比深度与可比广度的程度。考虑基础教育课程基础性、普及性和发展性的要求，系数α应取0.5为宜，即课程不宜过广过浅，也不宜过窄过深[2]。
然而，将该模型应用到高中物理教科书难度评价上时，实际操作发现原模型没有在广度与深度之间做适当的平衡。例如，对“运动的描述”的内容，课标中知识点为9个，广度值为9，但按原模型计算深度系数仅为0.87，差异达一个数量级，不应该认为是课程标准本身过广过浅。
为使课程广度和深度对课程难度的影响达到平衡，有人提出了改进的模型[3]。如果比较的重点是不同版本教材之间的难度差异，可以对广度值和深度值按适当的方法进行归一化。鉴于课程标准能较好地代表基础课程的基础性和发展性，可定义两个平衡系数m、n，其值使课程标准的广度值和深度值均达到1。再在确定的m、n值下，计算各版本教材的难度并进行比较。即将课程难度定量模型修改为N=αmS/T+（1-α）nG/T。其中m、n由课程标准的广度值和深度值决定。
二、用改进的模型分析高中物理教科书的难度
参照《普通高中物理课程标准（实验）》，本文选取各版教材中内容编排相对集中的部分“运动的描述”，对人民教育出版社（以下简称人教版）、广东教育出版社（简称粤教版）及山东科学技术出版社（简称鲁科版）出版的三套高中物理新课标教材的难度进行定量分析[4-10]。
（一）归一化计算
对于课程标准，可以计算其知识点数目及目标要求的深度值，并进行归一化计算。
对于广度计算，有知识点：实验在物理中的作用、质点、物理模型、位移、速度、加速度、匀变速直线运动的规律、用公式描述匀变速直线运动、用图像描述匀变速直线运动，共9个。定义
=1，则n=1/9=0.11。
对于深度计算，具体赋值方法见表1，有知识点：实验在物理中的作用0.33，质点0.33，物理模型1.00，位移0.67，速度0.67，加速度0.67，匀变速直线运动的规律0.83，用公式描述匀变速直线运动1.67，用图像描述匀变速直线运动1.67。深度系数为（0.33×2+1.00+0.67×3+0.83+1.67×2）/9=0.87。定义
=1，则m=1/0.87=1.15。
（二）课程广度
这里使用知识点的个数对课程广度进行量化。课程标准对内容标准作出了规定，根据每条内容标准分解出各知识点。教科书包含的知识点，可依据教科书、配套的教师用书中的“教材分析”、“教学要求”来划分知识点。
人教版：质点、物理模型、参考系、坐标系、时间、矢量和标量、位移、速度、打点计时器的使用、加速度、实验：小车速度随时间变化的规律、匀变速直线运动的速度与时间的关系、位移与时间的关系、位移与速度的关系、自由落体运动、伽利略对自由落体运动的研究，共16个知识点。课程广度系数n
=16n=1.76。
粤教版：参考系、质点模型、时间、位移、矢量和标量、打点计量器的使用、速度、加速度、用图像描述直线运动、自由落体运动的规律、匀变速直线运动的规律、汽车行驶安全，共12个知识点。课程广度系数n
=12n=1.32。
鲁科版：机械运动、参考系、坐标系、时间、质点、模型、位移、矢量和标量、速度、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、自由落体运动，共13个知识点。课程广度系数n
=13n=1.43。
（三）课程时间
采用“课时”的多少来对课程时间进行量化。各版教材的教师用书均有“建议课时数”，以此作为各教材的课程时间。课程标准没有明确规定完成各内容的所需时间，但我们认为这三套教科书的平均水平能够反映课程标准的基本内容及相应课程时间要求，应取其平均值作为课程标准的课程时间系数。
（四）课程深度
根据课程标准中知识技能、过程与方法、情感态度价值观三维学习目标的相应要求来讨论。赋值时，根据标准中所规定知识技能及体验性目标的不同水平，根据知识点对应的行为动词的不同加权平均来量化。具体如表1。
对于每一个知识点，分为三个维度计算，再求平均值作为其课程深度值。若某维度未作要求，则该维度深度值记为0。对于其中每一个维度，如果有两个及以上行为动词，即取加权平均作为此维度课程深度值。例如：人教版中，知识点“打点计时器的使用”，知识技能维度：了解、理解、会用、运用，（1+2+3+3）/4=2.25；过程方法维度：能，3.00；情感态度价值观维度：经历，1.00；则该知识点深度值为（2.25+3.00+1.00）/3=2.08。最后对各知识点进行平均，并乘上归一化系数。根据上述赋值规定，各教材课程深度计算如下：
人教版：质点0.50、物理模型0.67、参考系0.50、坐标系0.83、时间0.33、矢量和标量0.67、位移0.67、速度1.83、打点计时器的使用2.08、加速度1.56、实验：小车速度随时间变化的规律1.33、匀变速直线运动的速度与时间的关系0.67、位移与时间的关系0.89、位移与速度的关系0.89、自由落体运动0.67、伽利略对自由落体运动的研究0.33。课程深度值为m
=0.90m=1.035。
粤教版：参考系1.33、质点模型1.33、时间1.33、位移1.83、矢量和标量0.67、打点计量器的使用2.16、速度1.83、加速度1.00、用图像描述直线运动1.33、自由落体运动的规律2.33、匀变速直线运动的规律1.55、汽车行驶安全1.00。课程深度值为m
=1.47m=1.691。
鲁科版：机械运动0.33、参考系0.33、坐标系0.67、时间0.67、质点0.67、模型1.00、位移0.55、矢量和标量0.33、速度1.11、加速度1.17、匀变速直线运动的规律1.67、匀变速直线运动的实验探究1.83、自由落体运动1.22。课程深度值为m
=0.89m=1.023。
（五）可比深度及可比广度
这里考虑课程时间对课程的相对深度及广度的影响，定义可比深度mS/T，可比广度nG/T，表示单位时间内的课程深度与课程广度。计算结果如表2。
（六）课程难度
根据课程难度模型N=αmS/T+（1-α）·nG/T（其中m=1.15，n=0.11），可得到课程难度值。根据文献，认为基础教育课程中系数α应取0.5为宜[3]。结果如表3。
（七）教材与课程标准偏离程度
根据表2、表3的数据，可得出三个版本的教材在可比深度、可比广度以及总体难度与课程标准的偏离程度，如表4。
三、结论与分析
由表2、表3、表4的数据，以《普通高中物理课程标准（实验）》为参照系，对3套高中物理新课标教材中“运动的描述”部分内容的难度进行分析可得出如下结论：
（一）从可比深度来看
粤教版＞鲁科版＞课程标准＞人教版，其中，人教版的可比深度低于课程标准29.8%，粤教版高于课程标准，偏离度达83.7%，而鲁科版高于课程标准46.4%。分析可得，人教版可比深度低于课程标准，主要是由于内容深度要求与课标相当但课时数较多；而粤教版内容要求最高，课时数却相对不多；鲁科版可比深度相对课标的偏离主要是由于课时数较少造成。
（二）从可比广度来看
鲁科版＞粤教版＞人教版＞课程标准，其中，鲁科版的可比广度偏离达106.3%，其知识点多但课时最少造成了这种大的偏差。人教版虽然知识点多，但课时也十分充足，相比之下，其与课程标准吻合的较好。
（三）从教材难度来看
鲁科版＞粤教版＞课程标准＞人教版，由以上分析可见，三个版本教材各具特色。人教版教材的难度最贴近课程标准。其安排的课时数十分充足，在课程深度接近课程标准，课程广度在三个版本教材中最大的情况下，使得可比深度、可比广度和课程难度都最贴近课程标准。粤教版教材课程深度最大，课时数接近于三个版本教材的平均值，其可比深度也远大于课程标准和其他两个版本教材。鲁科版教材由于课时数安排的最少，虽然其课程深度和课程广度都不是三版本教材中最大的，但其课程难度却是最大的。