本文發表于《物理與工程》2016年4期“大學與中學物理連線”專欄，作者分別是華東師范大學物理系楊開超，華東師范大學和石林彝族自治縣第一中學物理系楊正義，華東師范大學物理系朱光田。
1.現行高中選修及考試模式與大學物理教學內容脫節
1.1 高中選修模式
為了適應時代的發展和需要，教育部于2003年3月頒布了《普通高中物理課程標準（實驗）》[1]，隨后開始了大規模的新課程改革。截至2012年9月，我國各省市均已進入普通高中新課程改革階段。在新課程理念下，課程目標著眼于全體學生的科學素養，從知識與技能、過程與方法以及情感、態度與價值觀三個方面對學生進行培養。高中物理課程的結構和內容也發生了顯著的變化，更加注重基礎性和課程的選擇性。
現行高中物理采用模塊化教學，共計12個模塊，每個模塊占2學分，具體分布如圖1[1]所示。物理1和物理2為共同必修模塊，其余為選修模塊。學生在學完共同必修模塊后，可獲得4個學分，之后必須選擇學習另一個模塊，以完成6個必修學分的學習任務。在獲得6個必修學分后，學生可根據自己的興趣、發展潛力和未來規劃，繼續學習若干個選修模塊。選修部分分為3個系列：第一系列包括兩個模塊（選修1-1、1-2），側重物理與社會的相互關系和互動，適合文科生學習。 第二系列包括三個模塊（選修課2-1、2-1、2-3），強調物理與技術的結合，注重物理的應用性和實踐性，適合將來學習工科、農科、醫科等專業的學生。但從目前的情況看，選擇第二個模塊的學生較少。第三系列包括五個模塊（選修課3-1、3-2、3-3、3-4、3-5）初中物理選修課，注重讓學生對物理的基本內容有更全面的了解，適合將來學習理科的學生[1]。
圖1 高中物理課程結構
這種選課模式雖然體現了學生的自主性，但也在一定程度上造成了高中物理與大學物理的脫節。由于高中階段不同省市、不同學校學生選課內容不一致，導致在大學物理教學中，同一個教學班的學生的先驗知識并不相同。對于某些知識點，有的學生因為在高中已經學過，所以在大學階段很容易接受，而另一些在高中沒有學過這部分內容的學生，學起來卻十分吃力，這給學生的學習和教師的教學都帶來了很大的壓力。
1.2 高考選拔模式
2014年，國務院發布《深化考試錄取制度改革的實施意見》[2]，2017年將在上海、浙江進行試點。試點地區高考不分文理科初中物理選修課，考試科目設置有較大變化，考生總成績由語文、數學、外語三門科目成績和高中學業水平考試三門科目成績組成。高中學業水平考試三門科目計入總成績，由考生根據自身特長和未來工作需要，從思政、歷史、地理、物理、化學、生物、科技七門科目中任選三門參加考試。高校將根據辦學特色和專業培養要求，自主提出選修科目范圍，最多不超過三門。學生只要符合其中任何一門科目，即符合報考條件[2]。 這種新的高考形式將導致未來大學生的認知背景差異越來越大，這將加大大學物理教學壓力。
與即將實行的新高考模式不同，現行高考模式下，學生仍分為文科生和理科生。其中，理科生在完成必修1、必修2、選修3-1、選修3-2的學習后，需從“選修3-3（熱學）”、“選修3-4（波與光學）”、“選修3-5（動量與物質結構）”三個選修模塊中至少選擇一個模塊。相應的高考中，物理部分也出現了選修題。有的省份學生只需從這三個模塊中選擇一道題作答，有的省份從三個模塊中選擇兩道題作答，還有的省份將一道選修模塊指定為高考內容，不設選修題部分。這種選修模式原本體現了學生在學習上的自主選擇性，但在大學物理教學中，各省普遍存在。 由于選修模塊不一致，高中生的先驗知識有很大差異，大學物理教材的編寫并沒有考慮到這個因素，這給教師的教學帶來了困難。例如，在我們為華東師范大學化學系開設的大學物理課程中，我們發現，在目前上海“3+1（數學、語文、外語+一門選修課）”高考模式下，上海學生全部選擇了化學，高中物理學習的內容非常有限，很多學生甚至沒有學過水平拋物運動。由于大部分省份的學生都學過水平拋物運動等內容，由于課時限制，教師在課上基本會省略相關知識的講解。這部分知識的缺失會貫穿這些上海學生大學物理學習的全過程，增加他們的學習壓力，降低他們的學習效果。
2. 高中理科生物理選修考試
為了直觀了解學生對高中物理選修部分的學習情況，我們以問卷調查的形式選取了華東師范大學大學物理課程的一個班學生，共調查114人，廣泛分布于全國各個省市，均為高中理科生，回收有效問卷114份。
我們統計了學生在高中階段學習過的物理選修模塊數量（選修3-3、選修3-4、選修3-5），結果顯示，45%的學生只學習過一門選修模塊，只有12%的學生學習過所有三門選修模塊，另有6%的學生沒有學習過任何選修模塊（這些學生來自上海，高考選修了化學，但沒有學習物理選修模塊）。學習不同數量選修模塊的學生人數分布如圖2所示。
圖2 選修模塊數量不同的學生分布
我們還統計了不同省份的學生在高中階段沒有學過哪些物理選修模塊。結果顯示，71%的學生沒有學過選修課3-3（熱學），38%的學生沒有學過選修課3-4（波與光學），44%的學生沒有學過選修課3-5（動量與物質結構）。沒有學過特定選修模塊的學生分布如圖3所示。動量、波、光學和熱學都是大學物理課程的重點內容。尤其是動量的思想，對于理解大學物理的內容極為重要。缺乏這部分前提知識，對學生順利學習大學物理會造成很大的影響。
圖3 未選修特定選修模塊的學生分布
從以上統計結果可以看出，隨著高考物理選修制度的實施，在完成高中階段的學習內容后，學生對于物理選修部分所掌握的知識點數量并不一致，學習內容也各有不同，因此，學生在學習大學物理時的基礎知識和認知背景也不一致。在每一節大學物理教學課中，各選修模塊中都有相當一部分學生在高中階段沒有學習過相應的模塊，這給大學物理教學課的有效開展帶來了困難。
3. 以力學部分為例分析學生的聯結困難
3.1 物理概念與規律的聯系困難
力學是大學物理和高中物理課程的重點內容，高中物理中涉及的很多力學概念在大學物理課程中需要重新深入學習[3, 4]。為研究高中物理選修課對學生力學概念理解的影響，我們采用問卷調查的方式，統計學生在不同階段對主要力學概念的理解情況。調查對象為華東師范大學化學系大學物理專業一年級學生。要求學生對某些力學概念（如加速度、動量等）的理解進行打分，并要求學生分別給出“高中”和“學習大學物理后”對同一概念的理解。問卷采用5點李克特量表，其中1表示完全不理解，5表示完全理解。調查結果如下（圖4）。
圖4：新生對一些力學概念的理解
調查結果顯示：對于必修部分的概念(如加速度、慣性等)，高中和大學學生對這些概念的理解程度比較接近。但對于選修部分的概念(如動量、沖量等)，高中和大學學生的理解存在很大差異，很多學生在高中階段沒有選修這部分內容，對相應的物理概念理解程度較低。而很多大學教師認為學生在高中階段已經學過這些基本的物理概念，在大學物理課上往往會跳過這些概念，直接進行較高層次的應用練習。這樣容易導致學生對這些概念理解不完整，造成學習壓力[5,6]。
例如，力矩的概念，在中學階段被定義為力與力臂的乘積，沒有考慮其方向性；而在大學階段，則是從向量叉積的角度來定義，其中力矩是位置向量與力的向量積，具有方向性。由于學生缺乏向量叉積的基本知識，即使是這么小的改動，也會讓學生難以接受。再比如牛頓運動定律，大學和中學物理教科書上的描述看似相似，但對于這部分內容，大學和中學物理的理解深度是不一樣的。中學物理討論的是物體（質點）在恒定力的作用下做直線運動的情況，而大學物理更多討論的是物體（質點群）在變力的作用下做曲線運動的情況。我們也隨機采訪了十幾位學力學的學生，他們普遍覺得不會分析變力作用下的曲線運動問題。 在講授這部分內容時，大學教師應充分考慮學生的認知背景，幫助學生轉變解題思路，為學生循序漸進地打下良好的基礎，使學生強烈感受到大學物理內容貼近生活，增強學習興趣和好奇心，這樣學生才不會覺得跨度太大而無法接受。
3.2 數學工具的連接困難
在大學物理的學習過程中，學生常常會因為沒有很好地掌握數學工具的使用而導致大學物理學習困難，主要表現在向量運算和微積分兩個方面。
向量運算可以說是大學物理的基礎，雖然高中也有教向量，但是向量的運算通常都轉化為標量，高中教材很少會把向量a寫成箭頭的形式。
這導致學生不習慣用矢量形式寫物理量，對矢量理解不深刻，以致大學物理中的矢量運算經常出錯。例如，大學物理中粒子運動學有一道題：“一個粒子在xy平面上運動，運動函數為x=2t，y=4t2-8（采用國際單位制），請問在t1=1s、t2=2s時刻，該粒子的位置、速度、加速度分別是多少？”在學生的作業中，有1/3的學生沒有用矢量形式給出速度和加速度，而是按照高中時的做法，把答案寫成標量。
部分學生受高中刻板思維的影響，將向量的加、減、點乘、叉乘等運算視為標量的算術運算。因此，在大學物理課程教學中，教師應注意向量與標量的區別，強調向量運算的重要性。
微積分是高等數學的核心內容。大學物理與高中物理的一個重要區別就是高中物理以代數為基礎，而大學物理以微積分為基礎[8]。然而，高中階段學生學習微積分的程度非常低，高等數學和大學物理往往在同一個學期講授。因此，長期以來，學生由于數學知識的匱乏而很難學習大學物理。雖然高中數學中也提到了微分，但僅限于簡單函數的微分。學生往往只知道如何使用微分法則，但對微分的意義和作用卻一無所知。例如，學生在課堂上和作業中經常會問“答案是什么？”
什么意思？“為什么勻速圓周運動速度不變時能求導？”等等。同時，由于學生對微分、積分的意義理解不清，往往不知道為什么有些問題需要用微積分來解決。在大學一年級的物理課上，學生往往在前半個學期不會進行稍微復雜的積分運算。這些問題制約了學生在大學物理課程的學習效果。
4。結論
大學物理與高中物理銜接面臨的主要問題來自于學生的先驗知識水平參差不齊，這主要是由目前高考的選修、抽查模式造成的。這些問題會貫穿學生整個大學物理學習過程，即使在高中最重要的力學部分，學生在概念、規律、數學工具的運用上也會遇到困難。大學物理教師在教學中需要考慮到這些因素，適當調整大學物理教學方法，提高大學物理的教學效果。
參考
［1］普通高中物理課程標準（實驗）［S］.北京：人民教育出版社，2003。
［2］國務院關于深化考試招生制度改革的實施意見［S］.北京：人民出版社，2014。
［3］徐紅霞. 大學物理力學教學與中學物理的有效銜接［J］. 物理與工程，2014（S2）：83-85.
［4］黃曦. 如何有效銜接大學物理與中學物理教學［J］. 湖北師范學院學報(自然科學版), 2013, 33(04):104-108.
[5]何曉光,陳靜燕,翁曉芳,等.從中學到大學物理學習思維與學習方式的轉變[J].長春師范大學學報(自然科學版),2014,33(02):166-167.
[6]趙雅娟,陳浩.如何更好地銜接大學物理教育和中學物理教育[J].物理通報,2010(11):14-17.
[7]楊曉蘭.大學物理與中學物理教學的有效銜接[J].中國教育技術裝備，2014(14):80-81.
［8］朱葉青. 微積分在大學物理教學中的重要應用［J］. 科技視界，2014（22）：143.
引用格式：楊開超, 楊正義, 朱光天. 現行高中選修與考試模式下大學與高中物理課程的銜接[J]. 物理與工程, 2016, 26(4): 18-21.