剑桥IGCSE物理教材习题设置特征分析

刘倩 陈航燕 袁海泉

[摘   要]习题是教材的重要组成部分，剑桥IGCSE物理教材习题设置匠心独具。仔细分析，可归纳得到四个方面的特征：1.设置了多功能型的简答题;2.创新性的表格式习题;3.设置的习题与考试高度相关;4.设置的习题具有递进性。这些特征对国内初中物理教材习题编制具有一定的参考价值。

[关键词]剑桥IGCSE物理教材;习题;特征分析

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2021）11-0053-03

剑桥IGCSE物理教材由五个模块组成，分别是力学、热学、波的特性、电磁学、原子物理学，共有23个章节。习题设置为两大部分：小結习题和章后习题，习题设置总量是626道，平均每章有27道习题。小结习题的总量是335道，题量最多的是第十三章《光》;章后习题的总量是291道，题量最多的是第二章《描述运动》。深入分析发现剑桥IGCSE物理教材习题设置有以下四个方面的特征。

一、设置了多功能型的简答题[2]

剑桥IGCSE物理教材习题的题型丰富，分为选择题、填空题、简答题、计算题、作图制表题、实验操作题、综合题。简答题有300道，占总数的47.9%，由图1可知该教材对简答题非常重视。从对简答题的具体内容分析可见，教材设置大量简答题，意在充分发挥以下几个方面的功能。

1.夯实基础知识

剑桥IGCSE 物理教材习题以基础性习题为主，简答可以帮助学生夯实基础。例如，“由于地球对物体的吸引而产生的力是什么力？质量、速度、加速度的单位是什么？列举三种化石燃料;用文字描述胡克定律”等，这类事实性、概念性的简答题可以帮助学生建立基础知识结构，引导学生关注基础知识，弥补知识体系的缺漏。又如，“读出游标卡尺和螺旋测微器上的示数;列举用来测量长度的两种仪器”等，这类简答题用于考查学生对实验仪器及操作基本技能的掌握情况。“双基”是教学内容的核心，体现课程标准的基本要求，剑桥IGCSE物理教材用一定量的简答题考查和夯实学生的“双基”，警示学生加强对“双基”的学习与运用。

2.增强应用能力

“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，学习的目的在于实践应用。剑桥IGCSE物理教材设置的简答题中，部分题目设置的目的是增强学生的实际应用能力。例如，解释：为什么高的树比矮的树更容易被大风吹倒？你的朋友掉进了有薄冰的池塘里，你在冰上放了一个梯子，沿着梯子爬向你的朋友去拯救他。用压强的概念来解释为什么使用梯子比直接在冰上行走更安全;太阳能电池（光电池）在阳光照射下发电，这个过程中发生了什么能量转换？等等。这样的简答题是一些生活中客观存在且未被加工的问题，学生需要将所学的物理知识迁移运用到不同情景。通过此类简答题可培养学生的知识迁移能力、分析解决问题的能力，知行合一的意识和能力，同时引导学生多关注生活中蕴含的物理知识，激发学生的学习兴趣，拓展学生的生活经验。

3.提升推理能力

推理能力是物理学习的关键能力之一。剑桥IGCSE物理教材在利用简答题提升学生的推理能力方面做了有益的尝试。例如，如图2是一张汽车的位移（大小）—时间关系图像，汽车沿着轨道行驶，最终回到起始位置。请从图2中分别找出符合A、B、C、D、E描述的点，并说明原因。A.这辆车是静止的;B.这辆车正以最快的速度行驶;C.这辆车正在加速;D.这辆车正在减速; E.这辆车在往回走。

这道题不仅要求学生根据图像分析出每一时间段的运动规律，同时对答案作进一步的解释，通过解释让学生的思维过程外显，表露出学生对物理概念和规律的理解程度，利用图像信息推理运动状态，建立运动模型。这类简答题对推理能力的训练价值很大。

又如，“以下问题涉及气体的行为：A.把一定质量的气体封闭在气缸中，气缸被加热，气体压强将如何变化？B.拉动气缸中活塞，气体体积增大，气体压强将如何变化？”这道题需要学生在理解所学知识的基础上，结合具体情景进行推理[4]。推理能力体现了学生一定的逻辑思维。在物理学习中，学生的逻辑思维尤其重要，应逐步提升。

二、创新性的表格式习题

表格可以高密度地呈现信息。剑桥IGCSE物理教材习题中，有一类习题用表格作为呈现方式，尤其是用表格提供部分信息，要求学生补充缺失信息，这类习题新颖独特，具有创新性。

1.以表格形式呈现的选择题和填空题

选择题是常见的考题形式，形式较为固定，较多的应答使学生对此缺少新鲜感。该教材中的部分选择题是以新颖的表格形式呈现的。例如，“下表显示了矢量和标量之间的差异。A.选择正确的单词（矢量和标量），填入表格第一列 ;B.将下列单词（速度、速率、加速度、重量）填入表格第三列。”

这是一道区别于传统选择题的表格式选择题，学生通过对知识的理解选出正确选项，完成表格，学生可利用这个完整的表格区分不同物理量之间的差异，以及通过表格的完善建构知识。

例如，“完成下列表格”

这是一道表格式填空题，完成这道题，学生不仅要明白速度定义式中每个物理量的含义，还需要对基本公式进行变形，同时重点考查学生对单位的运用。通过该题的回答，学生不仅可以灵活运用速度公式，还可以感知不同物体运动速度的大小。

许多学生在学习过程中对物理量的单位不够重视，在解题中直接将数字代入公式，不考虑单位，疏忽了数学计算和解物理习题之间的重要区别，该教材还专门用表格来考查学生对单位的掌握情况，以此来提示学生在解题过程中要细心，所谓细节决定成败。例如：

这道题还有一特殊之处，就是它并不是单纯地提问密度的单位，而是需要学生用质量和体积的单位表示密度的单位，让学生明白单位之间的联系。

2.图表结合的综合性习题

在教学过程中，教师要不断培养学生从图像和表格中提取信息和整理信息的能力，以及图像和表格之间转化的综合技能。剑桥IGCSE物理教材的习题也注重提升学生这方面的能力。例如，“一组学生进行了一项实验，他们通过在末端悬挂重物来拉伸一段金属丝。实验结果如下表所示。A.在表格下面添加一行，寫出每次加载后金属丝长度的增量;B.用表格中的数据画出重物重力与金属丝长度增量的关系图;C.通过图像，求出重物重力为25.0 N时，金属丝长度的增量;D.确定在金属丝弹性限度内重物重力的最大值。”

题目不仅要求学生提取表格信息，还需根据整理的信息画出相应的图像，再结合表格和图像对特殊值进行推理，锻炼学生将具体事物抽象化，使学生获得初步建构物理模型的感性认识，提升学生的综合能力。

三、设置的习题与考试高度相关

根据习题后的备注信息，可以将章后习题分为三种：无备注习题，有赋分备注的习题，有真题备注的习题。图3表示三类习题占课后习题总数的百分比。

无备注的习题主要分布在章后习题的前2/5，以基础题为主，用于巩固新知;有赋分备注的习题是指习题后面备注分数（比如[3]，表示这道题满分是3分，给每一个解题步骤赋予一定的分值），主要分布在章后习题的中间部分，约占总数的2/5，这些题目通常出自模拟卷，属于中等程度的习题，赋分的设定有利于学生明白该题在真题试卷中所处的难度等级，同时教师可根据答题情况判断学生的能力是否达到考核要求;有真题备注的习题是指习题后面备注这道题具体出自哪份试卷，每章后习题的最后两题都是真题，约占总数的1/5，这些习题具有综合性。例如，“一个带有通气阀的烧瓶，容积是200立方厘米，当充满空气时，烧瓶的质量是30.98克。通气阀和真空泵连接，将烧瓶中空气抽出，再关闭阀门，此时瓶身质量是30.72克。A.计算出烧瓶连接真空泵前的空气质量[2];B.计算出烧瓶中空气的密度。[4] [Cambridge IGCSE Physics 0625/23，Question 5，October/November，2011]”， 说明这道习题是2011年IGCSE物理学科考试真题，共6分。

第二类和第三类习题都与考试高度相关，学生可以通过课后习题对考试的题型和难度以及内容有多方面的了解，教师和学生也会将更多的注意力放在教材习题上，增加教材的利用度，拉近学生和真题之间的距离，减少陌生感。

四、习题设置具有递进性

无论是小结习题还是章后习题，它们本身都具有一定的递进性，同时两类习题之间也有一定的递进关系（由小结习题向章后习题递进），体现了理解知识、掌握知识、运用知识的层次，也间接展现了剑桥IGCSE物理教材的习题难度是由易到难、层层进阶的，这样的递进方式使得一整章的习题具有系统性、完整性，符合知识的逻辑顺序、学生的认知发展顺序和心理发展顺序。

不同国家的物理教材存在一定的差异，这与每个国家的教育理念、教育现状、科技发展、社会环境、社会需求以及学生的认知水平等因素有关。习题是教材的重要组成部分，是课堂教学的延续和补充，是学生实践活动的重要形式。习题一方面帮助教师检查教学效果，及时获得反馈，调整教学方法;另一方面帮助学生理解新知、掌握新知、运用新知，让学生在物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等方面有所收获。剑桥IGCSE物理教材习题设置的几个特征对国内初中物理教材习题的编制具有重要启示：（1）充分发挥简答题的多种功能，让学生思维外显;（2）灵活运用表格创新题型，增加习题的新鲜感;（3）习题要与考试真题密切相关，提高教材的使用率;（4）强化习题层次性和系统性。

[   参   考   文   献   ]

[1]  David Sang. Cambridge IGCSE Physics Coursebook[M]// Cambridge IGCSE physics coursebook. Cambridge University Press， 2014.

[2]  张雷，李俊文.中美主流高中化学教材中有机化学习题的比较研究[J]. 现代中小学教育，2017（3）：86-92.

[3]  张艳香，金新喜.关于人教版初中物理教材习题设计的几点思考[J].课程·教材·教法，2013（4）：91-95.

[4]  黄开智.中澳高中物理教材习题的对比研究[J].物理教师，2014（2）：64-66.

（责任编辑 易志毅）