物理学业成绩的群体差异比较及启示

吕洪凤 黄 丽 刘 畅

(1中国农业大学国际学院, 北京 100083; 2 哈尔滨工业大学理学院, 黑龙江 哈尔滨 150001)

1 引出问题

文理分科是将教学课程分为文科和理科，在学生选择后进行分别教育，以便分类选拔人才的一种制度，一般在高一进入高二阶段时进行。文科生的主要学习内容是数学、语文、英语、历史、地理、政治，而物理、化学、生物是辅助性的课程。理科生的主要学习内容是数学、语文、英语、物理、化学、生物，而历史、地理、政治是辅助性的课程。文科的数学、物理、化学、生物科目一般比理科的要简单。

物理是很多学校在文理分科时理科的必选课程，也是很多大学的必修课。笔者所授某学院的 “College Physics”课程为64学时必修课，授课对象为经济和传播专业的一年级大学生，同一个课堂内既有理科生又有文科生。在进行同一课程学习时，很多人认为文科生基础弱、无法在与本班理科生的比较中占得优势，也有人认为女生学习物理时较男生处于劣势。基于学业成绩，在授课教师、教学内容、教学方法都相同的情况下，我们比较了文科、理科大学生在学习物理这一基础自然学科课程上的群体差异，同时考虑了男女性别、生源地及入学成绩等因素，以期获得有益的教学启示及经验。

2 实施过程

授课用的是Douglus C.Giancol编辑的第6版Physics，讲授内容有平动、转动、振动相关的运动学和动力学，电学、磁学及波动光学等，总课时为64学时。选取3个自然班 “College Physics” 课程的学业成绩作比较，这3个自然班共87人，去掉重修生和中途退学的学生，有效统计人数为84人。学业成绩包括初试、中试、期中考试、期末考试等4次不同成绩。初试是指第一堂课在没有任何大学授课内容的情况下测试，题目为往年某期中试题，以期了解大家的高中知识储备；中试是指在相应学业内容讲完的最后一次课重做初试的题目，以期了解大家在学习过程中的知识储备；期中考试是一学期的前半段课程结束后、经过复习的考试，考试涵盖的知识与初试/中试相同；期末考试是一学期的后半段课程结束后、经过复习的考试，考试涵盖的知识为后半段学习内容。成绩取样的测试内容详见表1。从表1可以看出，期末考试的内容涉及到静电场、电流、稳恒磁场、电磁感应、波动光学等，其他考试的内容涉及到平动、转动、振动、波动相关的运动学、动力学及守恒律等。力学各个物理教学阶段的开篇章，同时也是大、中物理教学内容重复最多的部分。表1的授课内容里，转动、振动、波动、波动光学等部分在高中学习的程度不深、有些学校是选学[1]。授课过程是从基础知识讲起、注重了与高中知识的衔接。

表1 成绩取样的测试内容

3 结果分析

对上述研究对象各项学业成绩进行整体统计的结果见表2。平均值可用来表示一组变量中心位置的集中趋势。中值是一组数中间位置的数：即一半数的值比中值大，另一半数的值比中值小。众数是一组数中最常出现的数。对于对称分布的一组数来说，这3种集中趋势的度量是相同的。对于偏态分布的一组数来说，这3种集中趋势的度量可能不同。从表2可以看出，平均值从初试、中试到期中考试和期末考试的提升体现出学生知识掌握程度的提高；其他考试的中位数与平均值相当，而期末考试对应的中位数与平均值差值显现出学业成绩差距的拉大，成绩低的分数比原来的几次成绩都更低、人数也更多。

表2 测试的统计结果

这也可以从极差的示数显现出来，期末考试成绩的分布范围比其他考试的更广。原因或来自多方面：(1)期末考试的波动光学在中学没有讲授过； (2)刚入学的新生对新的环境尚不熟悉，还保持着高中的学习惯性；(3)12月份对应假期、节日、活动偏多；(4)很多同学把托福、雅思等英语类考试集中在学期末而挤压了其他课程的学习时间。

平均绝对偏差用于测量数据集中数值的变化程度。标准差是数据点到其算数平均值的绝对偏差的平均值，衡量了数据个体之间的离散程度，也可以解释为大部分的数值和其平均值之间的差异。从偏差看，期中成绩相对于其他测试结果更集中，除了其测试内容与高中有很好的衔接外，前面分析提到的高中学习惯性也是很重要的一个原因。

图1 文、理科大学生学业成绩比较图

图1给出了文科、理科学业成绩的比较图。本次考试涉及运动学和动力学，其中转动部分、波动部分为高中的选学知识。从初试的成绩看，与文科生比，理科大部分同学在学习大学知识前已经有很好的基础，部分摸底成绩差的理科生的问题出在英语上而非物理上。曾有文章指出文科与理科学习者的英语词汇学习风格不同，文科生经常使用分类策略，而理科生经常使用上下文记忆和社会策略[2]。从中试的成绩看，成绩差的同学应该是学习期间知识掌握不牢靠，在经过复习过程后，很多原本中试成绩不佳的同学在期中与期末取得了好成绩，该情况是文科生偏多；还有一部分同学在复习后也没拿到更高成绩的，归因于真的没有掌握知识，理科生占多。从期中成绩和期末成绩的比较可知：文理科的最高成绩相当，只要好好学习，获得的学业成绩与文、理科基础无关；理科生的平均分值高于文科生；文科生成绩提升到的终值普遍不如理科生的高，文科生的提升空间明显高于理科生。

图1的成绩结果也显现出：即便是用了简单的基础教材、从头开始学起，对文科生来讲，相对理科生还是有一定的差异。除了英语的语言问题，他们主要面临的是对授课内容的理解及学习方法的改变。文科的研究对象与范围主要是人文、社会，学习方法大多是记忆背诵。理科的研究对象主要是大自然，知识积累相对比较固定，需要有清晰的概念、严密的逻辑推理及丰富的创造力。对于高中与大学不同的知识点，理科生提高较快，这或源于原有的知识基础及思维习惯。

图2给出了男生、女生学业成绩的比较图。从图中可以看出班级内的男、女生比例接近1∶2。男生期中、期末成绩较中试均有提高的有4名、女生相似情况有6名，显示女生的平时知识相对掌握的较扎实。女生初试成绩较男生的低，但成绩提升相对更明显，且期中、期末成绩获得A以上的分数值要明显好于男生。这显示女生平时扎实、复习更认真，但也不排除男女性在语言学习方面的差异。

图2 男生、女生学业成绩比较图

学生们因生源地不同，原有的知识架构也不同。统一招生的入学分数因招生省份而异，见表3。不同区域考试内容、考试方式不同，本科线和某校的招生线也不同。随着高考改革的推进，浙江作为试点，试卷不分文理科，所有考生都使用相同的试卷，所以2017年的高考本科线为577分。

表3 各地高考招生入学成绩表

续表

图3 不同生源地大学生的学业成绩比较图

图3给出了生源地对大学College Physics课程学业成绩的影响。在生源地相同的区域，成绩按照理科升序+文科升序排布。从图3中可以看出，比较期中成绩、期末成绩与中试成绩，北京、河南、山东、山西、四川生源地的学生平时知识掌握较好，期末复习提升少，总成绩好；河北、重庆、辽宁生源地的学生有些在复习后成绩反倒降低，这或与学生自身的抗压性低、时间统筹不够有关，期中、期末考试时各科课程考试较集中、压力较大。北京、江西、福建、山东、吉林、天津、内蒙古、河南、广东均有同学在4次考试中成绩都好、总平均成绩在90分以上。结合表3可知，高考招生分数线高的省份的学生，在大学的学业学习中依然占据优势。此外，文、理科成绩在地域上表现一致，文科生成绩提升到的终值不如理科生的高。美国学者对高中成绩和SAT(Scholastic Assessment Test)分数与大学学业成绩的相关性研究发现，高中成绩是一个比SAT分数更可靠、更公平的大学学业预测指标[3]。这与图3的显示一致，因为中国的高考在很大程度上显现了对平日知识的掌握程度。

另外一个入学成绩不同的因素来自于单招分数线和统招分数线。单招生的入学分数线在全国招生线上就可以，不要求高于学校招生线，详见表3。综合了文理分科、男女性别、统单招生因素的学业成绩比较见图4。从图4中可知，单招生的成绩提升相对统招生的要小，仅有10%的单招生可将期中、期末成绩都拿到A以上。单招生的文科、理科提升差别不大；单招女生的成绩普遍好过单招男生；有2名单招理科同学的成绩一直比初试的时候差，所以教学工作中应特别关注特招生。统招文科男大学生与统招文科女大学生的平均分值相当；统招理科女大学生占据高分榜。

图4 综合文理分科、男女性别、统单招生因素的学业成绩比较图统：统一招收生； 单：单独招收生；文： 文科生；理：理科生；男：男生；女：女生

高中早早地分成文科与理科对知识造成严重的割裂。很多人对科学的认识没有整体的科学概念，以为数理化就是科学本身。随着新课程改革的推进，文理分科制度将逐渐被取消。通过大量可以自由选择的选修课，学生可以基于天赋与兴趣来构建自己的知识结构。新一轮高考改革的一个重要特征就是不分文理科，所有考生都使用相同的试卷。这给教学提出了新的任务和挑战。高中阶段需要11门课程都好好学，因为高考没选的科目也要分等级，如果相应大学规定的A级科目个数达不到，高考分数过线也上不了。从而，中学教育需要强调自然科学与社会科学的相通性，提高问题的理解能力和归纳整理能力。

大学教育需要保证知识体系的完整性，同时减轻学生负担。如在College Physics课程中，需要了解学生中学已经学过的知识，在英语语境下快速引入学生们已有的知识，多分配学时在未曾接触的知识上。高中接触过的知识可以通过翻转课堂的情形来完成，课堂加强讨论与学生的表现。教学中需要有效地激发学生的学习兴趣和创造性。

除了文科、理科知识背景不同外，男女性别对应的差异性、生源地的差异性、统招单招的差异性也对最后的学业成绩有影响。但数据也显示出，在付出努力的情况下，可以很好地弥补该学识上的差距。卷面考试显示的学业成绩，学生所学的知识通常是被动的、静态的，知识里缺乏问题意识，极少能体会到知识、思想与问题构成的乐趣。学生是教学的主体，学习的掌握程度要通过学生的自主性认知过程来说明。通过解决问题、激发学生的思维，改善其认知结构、提高学习能力，重视学生在解决问题过程中的体会。相应地，改变教学方法的同时，需要变更考核方法。课程最终成绩以学生综合成绩进行评定，平时成绩主要根据学生课程作业，如阅读、报告、论文、实验、测验等，课堂讨论和期中考试等情况综合评定。将学生平时课堂的表现也纳入其中，将老师评价、学生互评以及学生自评有效的结合起来，共同构建考核的成绩，使得每一个学生都可以参与其中，真正的实现课程教学的互动性大学教育。

4 结语

拥有不同教育背景的同学在同一课堂学习时，会体现出不同的差异性。这些差异性对教学内容和教学方法的改革提供了相应的基础。以某大学某学院经济和传播专业的学生为研究对象，选取“College Physics”课程的学业成绩做比较，包括摸底初试、摸底中试、期中考试、期末考试等成绩，除了文科、理科的区别外，还考虑了男女性别差异，单招、统招生源的差异以及生源地的差异。结果发现，理科生的各次测试平均分值明显高于文科生；文科生成绩提升到的终值普遍不如理科生的高，文科生的提升空间明显高于理科生；女生初试成绩较男生低，但其他成绩显著地高于男生，尤其是理科男生通过复习成绩获得提高的较少；统招理科女生占据高分榜，统招文科男生与统招文科女生平均分值相当，单招文科、理科女生均普遍好过男生；文理科成绩在不同地域上的表现一致。相应地，高中教育需要强调自然科学与社会科学的相通性，提高问题的理解能力和归纳整理能力；高校教育需要保证知识体系的完整性，同时减轻学生负担；由于学识上的差距可以通过努力来弥补，考核的成绩应该通过学生平时课堂的表现、老师评价、学生互评以及学生自评的有效结合来完成。