美国AP物理1课程教学思想及核心内容简介

陈红君 于海波

摘 要：经济的全球化、教育的全球化已俨然成为21世纪发展的一个不可逆转的趋势。因此，越来越多的高中生选择去国外学习进修，尤其是发达国家（例如美国等），所以了解美国的课程及考试体系等就显得尤为重要。本文将从美国AP物理课程及其教学思想等方面进行分析，使读者能够对美国AP物理课程以及改革后的AP物理1有初步的了解。希望可以为将来想从事AP物理双语教学的老师和准备留学美国的高中生提供一些借鉴和帮助。

关键词：AP物理；课程；核心思想

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）3-0008-5

1 AP课程及AP物理课程介绍

近几年来，有关于出国留学的国际课程和考试制度应运而生，美国AP考试就是其中的一种，AP的全称是Advanced Placement，也叫做美国大学预修课程。AP课程及考试始于1955年，得益于快出人才的加速教育理念，由美国大学理事会（College Board）主办，为学有余力的优秀高中生提供可以选修大学程度的基础课程，共有22个门类，37个学科。AP考试目前已经在全球80多个国家举行。AP 课程体现了对高中课程学习标准的超越性，极大地增强了大学教育的效率。选修AP课程的学生会在每年的5月份参加统一考试。AP 课程考试属于标准参照考试，内容全球统一，成绩评定实行5分制。一般得 3 分（qualified）及以上的成绩为大多数大学接受， 可以在以后进入大学时折抵大学的学分。少数顶尖大学要求 4 分（well qualified）或 5 分（extremely well qualified）才能折抵大学学分。在国内选修AP课程，一方面有利于学生选择学习其他课程，另一方面可以节约学生选修学分的经济负担（因为美国的大学的一门本科课程平均为 3 个学分，一个学分约为1000 美元，学生选了3门AP 课程并通过考试，就可以获得 9 个学分），并且会更快地完成大学本科的学业，增加获得顶尖大学的录取概率，且更容易获得奖学金。

2014年5月份，美国就AP物理课程AP Physics B（AP Physics 1、AP Physics 2）和AP物理C进行了改革，由原来的AP Physics B变成了AP Physics 1、AP Physics 2。就AP Physics B（AP Physics 1、AP Physics 2）的整体要求而言，学生需要有基本的运算技能，具体包括三角函数，简单图形的面积计算，数值的除法计算等。AP物理1的学习对物理基础要求不是很高，可以说是最简单的AP物理课程。AP物理2的学习需要建立在物理1学习完的基础上或者学习完相关课程的基础上。AP物理C的课程需要建立在熟练掌握微积分的基础之上。AP物理C分为力学和电磁学版本，力学版本对于中国学生来说难度不是很大，但是电磁学版本需要很好的物理基础。本文重点论述AP物理1，因为中国学生既要克服学科的问题又要克服语言的障碍并且考虑到中国双语教师的现有水平，所以适合选修AP物理1，而所修学分也为美国部分大学所承认。本文主要根据《College Board AP Physics 1 Course and Exam Description for May 2015》的课程描述，对AP物理课程的教学思想，以及相应的内容标准等进行分析及描述。

2 AP物理1课程的七大教学思想及其学习目标分析

2.1 AP物理课程教学思想介绍

AP physics1 ：algebra-based 和 AP physics 2： algebra-based 是美国大学理事会（College Board）的纲领性文件，所以是了解美国物理课程的必要前提基础。2014年5月份，AP物理课程进行了改革，由原来的AP Physics B变成了AP Physics 1、AP Physics 2，目的是进一步细化AP物理课程内容，利于教师和学生的识别和理解。AP物理课程遵循以下七大教学思想，这七大教学思想的内容分别如下：Big Idea 1（第一大思想） ： Objects and systems have properties such as mass and charge. Systems may have internal structure. （物体和系统有类似质量和电荷的性质。系统有内部结构。） Big Idea 2（第二大思想） ： Fields existing in space can be used to explain interactions. （相互作用由于空间场的存在。）Big Idea 3（第三大思想）：The interactions of an object with other objects can be described by forces. （一个物体与其他物体之间的相互作用可以用力来描述。）Big Idea 4（第四大思想）： Interactions between systems can result in changes in those systems. （系统间的相互作用可以使系统间发生变化。）Big Idea 5（第五大思想）： Changes that occur as a result of interactions are constrained by conservation laws. （由于相互作用而产生的变化，这种变化遵循守恒定律。）Big Idea 6（第六大思想） ： Waves can transfer energy and momentum from one location to another without the permanent transfer of mass and serve as a mathematical model for the description of other phenomena. （波可以从一个地方到另一个地方传播能量和动量，并且不随质点的迁移，而且被用作描述其他现象的数学模型。） Big Idea 7（第七大思想） ： The mathematics of probability can be used to describe the behavior of complex systems and to interpret the behavior of quantum mechanical systems. （用数学概率来描述复杂系统的运动和诠释量子力学系统的运动。）这七大思想是整个AP物理课程的核心思想，而不仅仅是AP物理1的核心思想。通过对这七大教学思想的解读，我们可以发现这些思想是整个AP物理课程的灵魂所在，在某种意义上相当于我们物理新课程标准的核心理念及内容标准部分，所以未来想从事AP物理双语教育的教师有必要了解。

2.2 基于核心思想的AP物理课程学习目标分析

AP 物理课程的七大教学思想，每个思想下都有一个核心内容（core concepts）领域，每个领域下又下设不同维度的一级学习目标和二级学习目标。这里分析Big Idea 1：（Objects and systems have properties such as mass and charge. Systems may have internal structure. ）物体和系统有类似质量和电荷的性质。系统有内部结构。下设4个维度的一级学习目标，每个一级学习目标下又分别包含数量不等的二级学习目标，也就是对一级目标的细化，目的是指引教师对学习目标的整体与局部的把握。一级目标分别是：第一，一个系统的内部结构决定了这个系统的性质（包含以下二级学习目标：一个系统是一个物体或一系列物体，物体被认为没有内部结构；系统所具有的性质由组成它们的原子和分子的亚结构的相互作用的性质决定。）；第二，电荷是一个物体或系统的性质，会影响与其他带电荷的物体或系统的相互作用（包含以下二级学习目标：电荷是守恒的，一个系统的净电荷等于系统中所有物体的电荷之和；电荷只有两种，不带电的物体或系统的正电荷和负电荷数相等；电荷的最小单位是电子，也被称作元电荷。）；第三，物体和系统都有惯性质量和引力质量的性质，并且实验证实惯性质量和引力质量是一样的而且遵循守恒定律（包含以下二级学习目标：惯性质量是一个物体或系统的性质，决定这个物体与别的物体或系统发生相互作用的时候运动如何变化；引力质量是一个物体或系统的性质，决定了与其他物体系统或引力场发生引力相互作用的强度；物体和系统具有惯性质量和引力质量的性质，而且实验证实惯性质量和引力质量是一样的，也满足守恒定律。）；第四，经典力学不能描述物体的所有性质。其余各大思想设置和big idea1类似。作为从事中国双语教育的物理教师应该对各大思想下的一级目标和二级目标都了解，以期达到通过思想思考目标，通过目标思考教材，通过教材思考教学，通过教学思考学生，通过学生思考课程，通过课程思考发展。循序渐进，逐层发展。

3 AP物理1内容安排及核心思想的体现

3.1 AP物理1中课程框架及核心知识点

AP物理1：

AP Physics 1 course contents包括以下10个chapters的内容（ten chapters）每个chapter都有对应的核心内容，而核心思想分别在核心内容中有所体现。由于第七大思想（big idea7）是The mathematics of probability can be used to describe the behavior of complex systems and to interpret the behavior of quantum mechanical systems. （用数学概率来描述复杂系统的运动和诠释量子力学系统的运动。）而在AP物理1中没有涉及这部分的内容，所以在表1中没有具体体现big idea 7。

从表1可以看出，每章节（chapters）的内容体现的是各大核心思想的渗透而不只是个别思想的集中体现，所呈现的知识并不是独立存在，而是相互渗透、融为一体的。只有个别章节，比如chapter10体现的思想主要是big idea6。另外，由考试各部分内容所占的比重可以看出：动力学牛顿定律与电荷和电场力占同等最大比重（16%）。动力学牛顿定律的核心内容是牛顿运动三大定律，电荷和电场力的这一章的核心内容是库仑定律和电场的基本性质，以及导体与绝缘体的一些性质。运动学和直流电路同等重要，占第二比重（12.5%）。运动学部分的核心内容是匀加速直线运动的5个公式，运动学图像（定量和定性分析图表），自由落体运动和抛体运动（平抛运动和斜抛运动）。简谐运动，功和能量守恒定律与机械波和声音这几章占同等比重（10%左右）。简谐运动部分的核心内容是弹簧振子的水平运动和竖直运动以及单摆的运动。功和能量守恒定律的核心内容是：明确功是标量，但是有正功与负功之分；利用F-s图像可以求出变力所做的功是多少；最重要的是动能定理（合外力所做的功等于动能的变化量）以及能量守恒定律。机械波和声音这一章的核心内容是横波和纵波的概念，波的叠加原理，驻波和声波，声波的共振和多普勒效应。其次，从所占比重来看，冲量、动量和动量守恒定律（7%）这部分的核心内容是动量和冲量原理，碰撞的三种情况，尤其是弹性碰撞的时候，遵循动量和动能守恒定律。从匀速圆周运动和万有引力定律与转动运动所占比重（4%）来看，这部分的核心内容是匀速圆周运动，万有引力定律的运用；转动运动部分的核心内容是转动力矩的概念和转动运动的运动学分析和角动量守恒定律。毋庸置疑，所占比重较大的部分即是易考的知识点。

3.2 AP物理1涉及到的科学实验

AP 物理科学实验部分在AP 物理课程框架及考试说明上主要包括实验的指导时间和实验的种类两方面。一般来说，实验至少占指导时间的四分之一。实验分为指导型实验和开放型实验两种。指导型实验是学生研究老师给定的问题（用学生设计的程序）；开放型实验是学生对与研究问题有关的课题进行研究，自己设计实验程序并进行操作。在AP物理课程中，内容、研究和论证是同等重要的。AP物理1只考察学生对于实验的理解，并不会考察具体的操作问题。AP物理1中的实验及核心思想如表2所示。

AP物理 1 涉及到的科学实验要求，如表3所示。

从表3可以看出，AP物理1涉及到的实验要求对学生的能力要求越来越高。显然，国内的学生实验和演示实验的要求已不能满足AP物理1的学习。AP物理1要求学生用学过的知识、做过的实验来设计新实验或进行新实验的原理讨论、数据处理。为了适应AP物理课程的要求，AP物理教师应把培养学生的实验探究能力和批判性思维作为AP物理教学的一个重要任务。

照方抓药的机械做法在AP物理实验教学显然行不通，取而代之的应是突出学生主体地位的教学。在这里引入美国大学理事会在项目导论（AP and Higher Education）中的一段话：“美国大学理事会的原则是为每个学生提供追求卓越的机会。对于学生而言，在机会面前是人人平等的。这意味着每个学生都有权利去追求卓越，拥有平等的可能性去开发自己最大的潜能，去成就自己的杰出人生。”[2]据此我们能够看出，美国AP物理课程的设置是全面考虑到人的发展，体现人本思想。而且，教师要明确学生的发展是教师发展、学校发展的根本出发点和最后归宿。

4 总 结

通过以上对于AP物理1课程内容及核心思想的分析，但鉴于物理学科素养和英语水平的限制，国内很多学校的国际部在高二和高三才开设AP课程。而美国的学生可以自由选择自己感兴趣的科目学习，并根据自己将来的发展进一步选择学习所选科目的深度。比如physics B和physics C，学生可以根据自己的实际情况选择比较浅显的physics B 或者更深的physics C。美国的这种教学“政策”不仅让学生体会到学习的快乐，而且可以培养各个领域的专业型人才。所以，对于我国从事双语教学的老师，要把学生培养成具有中华民族底蕴的国际人才，就要求老师在精通英语，具备国际视野的同时，还应努力钻研国内外课程的差别与联系，更好地把握国际教育的潮流，从而找出一套适合我国学生的教学方法。

参考文献：

[1]College board.AP Physics 1 Course and Exam Description for May 2015[M].2014.

[2]The College Board （2011）.AP and High Education.

http：//apcentral.collegeboard.com/apc/public/repository/04884aphigheredbro_36745.pdf.

[3]College board.AP Physics 1 Sample Syllabus 2[M].2014.

[4]http：//www.zx98.com/beike/Article/wllw/201204/6111.html.

[5]赵红霞. 美国高中 AP 课程述评 [J]. 上海教育科研，2009（4）：40.

（栏目编辑 赵保钢）