本文发表于《物理与工程》2016年4期“大学与中学物理连线”专栏，作者分别是华东师范大学物理系杨开超，华东师范大学和石林彝族自治县第一中学物理系杨正义，华东师范大学物理系朱光田。
1.现行高中选修及考试模式与大学物理教学内容脱节
1.1 高中选修模式
为了适应时代的发展和需要，教育部于2003年3月颁布了《普通高中物理课程标准（实验）》[1]，随后开始了大规模的新课程改革。截至2012年9月，我国各省市均已进入普通高中新课程改革阶段。在新课程理念下，课程目标着眼于全体学生的科学素养，从知识与技能、过程与方法以及情感、态度与价值观三个方面对学生进行培养。高中物理课程的结构和内容也发生了显著的变化，更加注重基础性和课程的选择性。
现行高中物理采用模块化教学，共计12个模块，每个模块占2学分，具体分布如图1[1]所示。物理1和物理2为共同必修模块，其余为选修模块。学生在学完共同必修模块后，可获得4个学分，之后必须选择学习另一个模块，以完成6个必修学分的学习任务。在获得6个必修学分后，学生可根据自己的兴趣、发展潜力和未来规划，继续学习若干个选修模块。选修部分分为3个系列：第一系列包括两个模块（选修1-1、1-2），侧重物理与社会的相互关系和互动，适合文科生学习。 第二系列包括三个模块（选修课2-1、2-1、2-3），强调物理与技术的结合，注重物理的应用性和实践性，适合将来学习工科、农科、医科等专业的学生。但从目前的情况看，选择第二个模块的学生较少。第三系列包括五个模块（选修课3-1、3-2、3-3、3-4、3-5）初中物理选修课，注重让学生对物理的基本内容有更全面的了解，适合将来学习理科的学生[1]。
图1 高中物理课程结构
这种选课模式虽然体现了学生的自主性，但也在一定程度上造成了高中物理与大学物理的脱节。由于高中阶段不同省市、不同学校学生选课内容不一致，导致在大学物理教学中，同一个教学班的学生的先验知识并不相同。对于某些知识点，有的学生因为在高中已经学过，所以在大学阶段很容易接受，而另一些在高中没有学过这部分内容的学生，学起来却十分吃力，这给学生的学习和教师的教学都带来了很大的压力。
1.2 高考选拔模式
2014年，国务院发布《深化考试录取制度改革的实施意见》[2]，2017年将在上海、浙江进行试点。试点地区高考不分文理科初中物理选修课，考试科目设置有较大变化，考生总成绩由语文、数学、外语三门科目成绩和高中学业水平考试三门科目成绩组成。高中学业水平考试三门科目计入总成绩，由考生根据自身特长和未来工作需要，从思政、历史、地理、物理、化学、生物、科技七门科目中任选三门参加考试。高校将根据办学特色和专业培养要求，自主提出选修科目范围，最多不超过三门。学生只要符合其中任何一门科目，即符合报考条件[2]。 这种新的高考形式将导致未来大学生的认知背景差异越来越大，这将加大大学物理教学压力。
与即将实行的新高考模式不同，现行高考模式下，学生仍分为文科生和理科生。其中，理科生在完成必修1、必修2、选修3-1、选修3-2的学习后，需从“选修3-3（热学）”、“选修3-4（波与光学）”、“选修3-5（动量与物质结构）”三个选修模块中至少选择一个模块。相应的高考中，物理部分也出现了选修题。有的省份学生只需从这三个模块中选择一道题作答，有的省份从三个模块中选择两道题作答，还有的省份将一道选修模块指定为高考内容，不设选修题部分。这种选修模式原本体现了学生在学习上的自主选择性，但在大学物理教学中，各省普遍存在。 由于选修模块不一致，高中生的先验知识有很大差异，大学物理教材的编写并没有考虑到这个因素，这给教师的教学带来了困难。例如，在我们为华东师范大学化学系开设的大学物理课程中，我们发现，在目前上海“3+1（数学、语文、外语+一门选修课）”高考模式下，上海学生全部选择了化学，高中物理学习的内容非常有限，很多学生甚至没有学过水平抛物运动。由于大部分省份的学生都学过水平抛物运动等内容，由于课时限制，教师在课上基本会省略相关知识的讲解。这部分知识的缺失会贯穿这些上海学生大学物理学习的全过程，增加他们的学习压力，降低他们的学习效果。
2. 高中理科生物理选修考试
为了直观了解学生对高中物理选修部分的学习情况，我们以问卷调查的形式选取了华东师范大学大学物理课程的一个班学生，共调查114人，广泛分布于全国各个省市，均为高中理科生，回收有效问卷114份。
我们统计了学生在高中阶段学习过的物理选修模块数量（选修3-3、选修3-4、选修3-5），结果显示，45%的学生只学习过一门选修模块，只有12%的学生学习过所有三门选修模块，另有6%的学生没有学习过任何选修模块（这些学生来自上海，高考选修了化学，但没有学习物理选修模块）。学习不同数量选修模块的学生人数分布如图2所示。
图2 选修模块数量不同的学生分布
我们还统计了不同省份的学生在高中阶段没有学过哪些物理选修模块。结果显示，71%的学生没有学过选修课3-3（热学），38%的学生没有学过选修课3-4（波与光学），44%的学生没有学过选修课3-5（动量与物质结构）。没有学过特定选修模块的学生分布如图3所示。动量、波、光学和热学都是大学物理课程的重点内容。尤其是动量的思想，对于理解大学物理的内容极为重要。缺乏这部分前提知识，对学生顺利学习大学物理会造成很大的影响。
图3 未选修特定选修模块的学生分布
从以上统计结果可以看出，随着高考物理选修制度的实施，在完成高中阶段的学习内容后，学生对于物理选修部分所掌握的知识点数量并不一致，学习内容也各有不同，因此，学生在学习大学物理时的基础知识和认知背景也不一致。在每一节大学物理教学课中，各选修模块中都有相当一部分学生在高中阶段没有学习过相应的模块，这给大学物理教学课的有效开展带来了困难。
3. 以力学部分为例分析学生的联结困难
3.1 物理概念与规律的联系困难
力学是大学物理和高中物理课程的重点内容，高中物理中涉及的很多力学概念在大学物理课程中需要重新深入学习[3, 4]。为研究高中物理选修课对学生力学概念理解的影响，我们采用问卷调查的方式，统计学生在不同阶段对主要力学概念的理解情况。调查对象为华东师范大学化学系大学物理专业一年级学生。要求学生对某些力学概念（如加速度、动量等）的理解进行打分，并要求学生分别给出“高中”和“学习大学物理后”对同一概念的理解。问卷采用5点李克特量表，其中1表示完全不理解，5表示完全理解。调查结果如下（图4）。
图4：新生对一些力学概念的理解
调查结果显示：对于必修部分的概念(如加速度、惯性等)，高中和大学学生对这些概念的理解程度比较接近。但对于选修部分的概念(如动量、冲量等)，高中和大学学生的理解存在很大差异，很多学生在高中阶段没有选修这部分内容，对相应的物理概念理解程度较低。而很多大学教师认为学生在高中阶段已经学过这些基本的物理概念，在大学物理课上往往会跳过这些概念，直接进行较高层次的应用练习。这样容易导致学生对这些概念理解不完整，造成学习压力[5,6]。
例如，力矩的概念，在中学阶段被定义为力与力臂的乘积，没有考虑其方向性；而在大学阶段，则是从向量叉积的角度来定义，其中力矩是位置向量与力的向量积，具有方向性。由于学生缺乏向量叉积的基本知识，即使是这么小的改动，也会让学生难以接受。再比如牛顿运动定律，大学和中学物理教科书上的描述看似相似，但对于这部分内容，大学和中学物理的理解深度是不一样的。中学物理讨论的是物体（质点）在恒定力的作用下做直线运动的情况，而大学物理更多讨论的是物体（质点群）在变力的作用下做曲线运动的情况。我们也随机采访了十几位学力学的学生，他们普遍觉得不会分析变力作用下的曲线运动问题。 在讲授这部分内容时，大学教师应充分考虑学生的认知背景，帮助学生转变解题思路，为学生循序渐进地打下良好的基础，使学生强烈感受到大学物理内容贴近生活，增强学习兴趣和好奇心，这样学生才不会觉得跨度太大而无法接受。
3.2 数学工具的连接困难
在大学物理的学习过程中，学生常常会因为没有很好地掌握数学工具的使用而导致大学物理学习困难，主要表现在向量运算和微积分两个方面。
向量运算可以说是大学物理的基础，虽然高中也有教向量，但是向量的运算通常都转化为标量，高中教材很少会把向量a写成箭头的形式。
这导致学生不习惯用矢量形式写物理量，对矢量理解不深刻，以致大学物理中的矢量运算经常出错。例如，大学物理中粒子运动学有一道题：“一个粒子在xy平面上运动，运动函数为x=2t，y=4t2-8（采用国际单位制），请问在t1=1s、t2=2s时刻，该粒子的位置、速度、加速度分别是多少？”在学生的作业中，有1/3的学生没有用矢量形式给出速度和加速度，而是按照高中时的做法，把答案写成标量。
部分学生受高中刻板思维的影响，将向量的加、减、点乘、叉乘等运算视为标量的算术运算。因此，在大学物理课程教学中，教师应注意向量与标量的区别，强调向量运算的重要性。
微积分是高等数学的核心内容。大学物理与高中物理的一个重要区别就是高中物理以代数为基础，而大学物理以微积分为基础[8]。然而，高中阶段学生学习微积分的程度非常低，高等数学和大学物理往往在同一个学期讲授。因此，长期以来，学生由于数学知识的匮乏而很难学习大学物理。虽然高中数学中也提到了微分，但仅限于简单函数的微分。学生往往只知道如何使用微分法则，但对微分的意义和作用却一无所知。例如，学生在课堂上和作业中经常会问“答案是什么？”
什么意思？“为什么匀速圆周运动速度不变时能求导？”等等。同时，由于学生对微分、积分的意义理解不清，往往不知道为什么有些问题需要用微积分来解决。在大学一年级的物理课上，学生往往在前半个学期不会进行稍微复杂的积分运算。这些问题制约了学生在大学物理课程的学习效果。
4。结论
大学物理与高中物理衔接面临的主要问题来自于学生的先验知识水平参差不齐，这主要是由目前高考的选修、抽查模式造成的。这些问题会贯穿学生整个大学物理学习过程，即使在高中最重要的力学部分，学生在概念、规律、数学工具的运用上也会遇到困难。大学物理教师在教学中需要考虑到这些因素，适当调整大学物理教学方法，提高大学物理的教学效果。
参考
［1］普通高中物理课程标准（实验）［S］.北京：人民教育出版社，2003。
［2］国务院关于深化考试招生制度改革的实施意见［S］.北京：人民出版社，2014。
［3］徐红霞. 大学物理力学教学与中学物理的有效衔接［J］. 物理与工程，2014（S2）：83-85.
［4］黄曦. 如何有效衔接大学物理与中学物理教学［J］. 湖北师范学院学报(自然科学版), 2013, 33(04):104-108.
[5]何晓光,陈静燕,翁晓芳,等.从中学到大学物理学习思维与学习方式的转变[J].长春师范大学学报(自然科学版),2014,33(02):166-167.
[6]赵雅娟,陈浩.如何更好地衔接大学物理教育和中学物理教育[J].物理通报,2010(11):14-17.
[7]杨晓兰.大学物理与中学物理教学的有效衔接[J].中国教育技术装备，2014(14):80-81.
［8］朱叶青. 微积分在大学物理教学中的重要应用［J］. 科技视界，2014（22）：143.
引用格式：杨开超, 杨正义, 朱光天. 现行高中选修与考试模式下大学与高中物理课程的衔接[J]. 物理与工程, 2016, 26(4): 18-21.