美國高中物理AP課程管窺

劉穎 朱寶紅

(西安高新一中 陜西 西安 710062)

筆者有幸參與了高新一中國際高中課程項目，并承擔了AP班物理的教學工作，經過多年的努力，學生取得了不錯的成績，保證了每年100%的優秀率，而筆者也從一名對AP課程一無所知的教師成長為一名合格的AP物理教師.

AP(Advanced Placement)課程的全稱是美國大學先修課程，主要針對那些對學習充滿激情，努力學習，并勇于挑戰自己的高中生.該課程共提供30多個學科領域供學生選擇，而課程內容屬于美國大學內容.通過該課程，教師可以幫助學生獲得他們以后在大學中所需要的知識內容、應用技能等.每一個科目的學習都模擬大學學習過程，例如，通過AP考試官方網站，AP教師上傳他們的大綱，這些大綱將被學術委員會評估，只有達到或超過大學課程水平的大綱及相關教學資源的教師所教的學生才能獲得參加AP考試的資格.AP考試的成績不僅僅能夠升入大學之后折抵學分，而且實踐表明獲得AP成績的學生在大學申請時會比沒有AP成績的學生具有更大的優勢.

1 AP物理課程的教學目標

通過該課程，希望學生能夠具備以下的能力.

(1)閱讀、理解和解釋物理信息的能力，包括口頭表達，數學方法及相關圖形的應用.

(2)描述并解釋一個特定物理現象或問題的一系列過程.

1)描述一個理想化的模型，包括其使用條件；

2)能夠正確陳述應用的概念及定義；

3)能夠辨析這些理論在應用過程中的局限性；

4)使用文字描述或者數學方法描述分析的步驟；

5)能夠解釋結果和結論產生的原因，包含特定案例的討論.

(3)在物理學問題中正確使用基本的數學推理方法，包括代數、幾何、微積分等.

(4)具有獨立實施實驗的能力，并解釋觀察結果，同時評估實驗的不確定性，教會學生謹慎選擇研究方法比告訴他們大量的細節更重要.

2 AP物理課程分類

AP物理根據文、理科學生推出了兩個不同的教學大綱，Physics B和Physics C，文科生選擇修讀Physics B，而理科生選擇修讀Physics C.Physics B主要是對物理學基本理論的教學，更側重于物理知識的廣度，而Physics C僅僅包含動力學與電磁學相關內容，將這兩部分的內容挖得比較深，相當于理工科學生大學一年級的課程程度.對于中國學習AP課程的學生建議先修讀Physics B，再修讀Physics C.因為在美國完成高中學業的優秀學生才進行AP課程的選擇，他們是在高中物理知識的基礎上學習AP物理，而國內的AP課程班往往將AP課程貫穿在整個高中教學當中，如果學生只修讀Physics C，將會缺少一部分專業知識.

一般認為，國外高中物理學知識面更廣，但深度不夠，其實不然，Physics B涵蓋了國內普通高中物理教授的所有知識，在某些知識的傳授上也更加深入與透徹，例如，波動學和原子物理學，國內課本偏重于概念理解，淡化理論計算.而Physics B卻將波動學的駐波計算及原子物理學中的量子模型計算作為重點，同時它還增加了流體動力學、熱力學與統計物理學等我國只在大學才涉及的內容.在表1中僅介紹Physics B中的波動學、流體動力學、熱力學與統計物理學和原子物理學等與國內課程內容相差較大的章節.

表1 Physics B中與國內物理有差異的教學內容

Physics C則在高中物理的基礎上加入了微積分的相關內容，主要考查學生的計算能力和邏輯推理能力，表2，3給出了動力學與電磁學部分的教學與考查內容.

表2 Physics C教學內容(動力學)

表3 Physics C教學內容(電磁學)

3 AP課程的實施方法

一般情況下，Physics B和Physics C都被設置為兩年的課程，第一年的物理課程目的在于發展學生對物理概念和定律的理解，并讓學生參與大量的實驗，使其具有做科學的豐富經歷，同時,實驗過程中的分析方法被灌輸給學生.第二年則著重于理論物理的深入學習，重視學生的邏輯思維能力的培養.雖然有一些學校將AP課程壓縮為一年并取得了不錯的成績，但是這樣也使學生沒有更多的時間去接觸有關科學及其邏輯思維方法的資料，實際上不利于學生綜合能力的發展.而這恰恰是我國進行AP課程時容易進入的誤區，甚至一些輔導機構通過幾個月的簡單培訓就讓學生參加考試，成績似乎也不錯，但并未體現出AP課程的優勢，阻礙了進一步培養學有余力的學生的科學思維、實踐能力以及嚴密的邏輯思維能力.

在我國AP課程培訓市場還是比較混亂的，這種應試式的AP課程教學應當予以摒棄，我們應當按照美國大學理事會的要求合理設置課程時間，同時，摸索出具有中國特色的AP課程的實施方法.下面將我校的課程設置，介紹如下.

高一階段，5節物理課，其中2節外教課，3節中方課.外教課以美國普通高中內容為主，而中方課則先學習國內必修課中的相關知識(僅僅是動力學相關知識)，用母語教學可以使學生獲得良好的物理思維訓練.高二階段，每周設置10節物理課，其中有2節實驗課，專門訓練學生的動手能力，4節外教理論課，4節雙語理論課.主要學習Physics B的相關內容，雙語課的加入解決了學生專業術語學習的難題，高二下學期學生參加物理Physics B的考試.高三階段，每周設置12節物理課，其中2節實驗課，6節外教理論課，4節雙語課，增加外教課的課時是為了學生將來升入大學做準備，而且經過一年的英語浸入式教學，學生在外教課堂上聽課已經不存在任何問題.高三下學期學生將參加物理Physics C的考試，Physics C的課程要求所有學生必須參加，為其進入大學做好知識準備，但不要求所有的學生參加最終的Physics C的考試，因為Physics C本身的考試就是專門針對將來學理工科的學生設置的.

通過上述介紹，可以看出課時充足是AP物理課程成功與否的關鍵，而國外也要求一般的AP物理課程一周要設置10節(45 min/節)左右.當我們在不斷地追求素質教育的同時，參與教學改革人員是否應該想一想，一周4節物理課是否真的能培養學生的動手能力，而教師的演示實驗對學生的探究能力究竟能起到多大作用.我們一再提到的課堂高效性與學生實際動手能力的差距如何彌補，筆者認為物理學科的探究式教育不應犧牲專業知識傳授的完整性.據聞某些教改地區，要求物理教師每節課上課時間不得超過15 min，剩下的時間讓學生探究，一時傳為美談.我國傳統的授課方式有其優點，學生對數理化知識掌握牢固，功底扎實，這也是國外大學非常歡迎中國學生學習數理化專業的原因.

至于動手能力，筆者覺得應當從整體課程設置上著手，是否可以向歐美學習，首先，課時要充足，保證每周物理實驗課的落實.另一個關鍵的問題是我國物理實驗資源缺乏，與普通高中物理課本配套的物理實驗書僅僅涵蓋了一些經典物理學實驗，對于學生實驗理論和科學探究的教學不夠重視是我們的軟肋.記得在大學學習物理時，物理理論課和實驗課是分開的，在高中物理是否也可以實施呢?當然這也僅僅是筆者一點淺薄之談，希望對我國課改略盡綿薄之力.

4 考查方式

在AP考查中，知識的難度不大，但有一定的廣度，這就要求學生除了具有良好的專業素養，更要有深厚的專業英語功底.

Physics B的考查分為兩個部分，第一部分是70道單項選擇題，不允許使用計算器，包含涂卡的時間僅為90 min，這70道選擇題涵蓋了物理學中大多數概念及其辨析，個別的計算題，雖然難度不大，但時間緊張，這也是非常具有國外考試特色的.如英國的ALEVEL課程也是60 min做40道選擇題并涂卡.這就要求學生熟練掌握相關物理知識并具備一定的應用能力，同時更要思維敏捷.

國外的物理考試中沒有一個如中國物理高考一樣，還會出不定項選擇題，而且國內物理考試中存在的文字陷阱，在國外考試中也不會出現.筆者認為由于中國文字的博大精深給物理試題帶來了新的難度，這種難度已經不僅僅是物理知識與理解層面上的問題.第二部分是7道簡答題，允許使用計算器，時間也為90 min，涉及面非常廣，涵蓋普通物理學的所有內容.中國學生往往在流體力學、原子物理學和波動學部分失分.這三部分內容在國內高考中并不作為重點，但是在AP課程考試二卷中的比例卻與動力學基本相當.

Physics C的考查也分為兩個部分，由于只涵蓋了物理學的某一領域，因此,時間壓縮為90 min，第一部分45 min單項選擇題，第二部分45 min有3道簡答題，Physics C簡答題的考核內容已經完全是我國大學物理的相關內容，這一點從其課程內容上可以看出.筆者認為其實Physics C的難度和深度才是真正的大學先修課程所具備的.

隨著對美國AP教學課程設置、教學方法以及考查方式的深入了解，其中有很多的教學理念都是值得我們借鑒和學習的.隨著我國課程改革的不斷深入，如何讓我國優秀的中學生在高中階段也能夠接觸大學相關專業知識的問題擺在了我們面前，對我們這些物理教師的要求越來越高，為了更好地進行課程的實施，我們除了要閱讀大量國內的優秀案例，同時也要和國際接軌，借鑒國外的優秀教學經驗和教學設計.