中英物理教材中實(shí)驗(yàn)部分比較與啟示①

(1. 江蘇省南菁高級(jí)中學(xué)，江蘇 無錫 214437;2. 江蘇省江陰高級(jí)中學(xué)，江蘇 無錫 214400)

英國A-Level課程是英國高中學(xué)生進(jìn)入大學(xué)的考試課程，在我國國際高中課程中最普遍使用的教材是劍橋國際考試局認(rèn)可的物理教科書2014年第二版的《Cambridge International AS and A Level Physics》(以下簡稱“英國教材”)，國內(nèi)高中普遍使用的是人教版高中物理教科書(以下簡稱“中國教材”)。筆者有幸同時(shí)從事兩種教材的教學(xué)工作，本文針對(duì)上述兩種教材中的實(shí)驗(yàn)部分編排和教學(xué)進(jìn)行比較分析，對(duì)我國高中物理教材實(shí)驗(yàn)部分的編寫和教學(xué)提出建議。

1 中英教材實(shí)驗(yàn)部分編排的比較

1.1 典型實(shí)驗(yàn)的比較

典型實(shí)驗(yàn)的研究是學(xué)生探究物理規(guī)律、學(xué)習(xí)物理知識(shí)不可或缺的組成部分，在典型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，學(xué)生不僅可以學(xué)習(xí)到重要的物理知識(shí)，還可以通過實(shí)驗(yàn)掌握探索物理規(guī)律的技能，“利用自由落體實(shí)驗(yàn)測定重力加速度”就是其中之一，中、英教材都對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)以大篇幅予以呈現(xiàn)(如表1)。

表1

圖1

圖2

1.2 章節(jié)實(shí)驗(yàn)的比較

中國教材中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容貫穿在每個(gè)小節(jié)中，實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)目標(biāo)清晰、明確，有利于學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理和運(yùn)用實(shí)驗(yàn)解決問題。英國教材將相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容放在同一章中，有利于學(xué)生橫向?qū)Ρ龋纬删W(wǎng)狀的知識(shí)結(jié)構(gòu)。如表2所示，中國教材選修3-4中關(guān)于“機(jī)械波”和“光學(xué)”中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和英國教材中的編排有很大不同。

表2

1.3 附錄實(shí)驗(yàn)的對(duì)比

中、英兩國教材在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的整體編排上有相同之處，又各有特點(diǎn)。英國高中教材只有一本600頁的教科書，高中階段分為AS和A2兩個(gè)階段；中國高中教材包含必修和選修兩部分。中國教材中對(duì)實(shí)驗(yàn)單列成章的是：在必修1和選修3-1課本的附錄部分“學(xué)生實(shí)驗(yàn)”和“游標(biāo)卡尺和螺旋測微器”；英國教材中是在第十六章后的附錄P1“AS階段實(shí)驗(yàn)技能”、在教材結(jié)束部分的附錄P2“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、分析和評(píng)價(jià)”。附錄的內(nèi)容也有很大不同，參見表3。

表3

2 中英教材實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施過程的比較

2.1 典型實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施比較

中、英教材對(duì)典型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)編排都非常重視，從表1中可以看出，“利用自由落體實(shí)驗(yàn)測定重力加速度”在實(shí)驗(yàn)安排的數(shù)量和種類上基本相同。中國教材中重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)方案是“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究自由落體運(yùn)動(dòng)”，讓學(xué)生在課堂上完成，其他實(shí)驗(yàn)都安排在“問題和練習(xí)”中；英國教材的實(shí)驗(yàn)都明確標(biāo)明為“Laboratory measurements”，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中分組完成，教材中詳細(xì)敘述了三種實(shí)驗(yàn)方案的步驟及數(shù)據(jù)處理的方法，要求學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

運(yùn)動(dòng)學(xué)是高中物理的第一部分，中國教材讓學(xué)生先熟悉使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，再運(yùn)用于自由落體的研究，便于學(xué)生更好地適應(yīng)高中物理學(xué)習(xí)；英國教材則希望通過一系列實(shí)驗(yàn)方案的對(duì)比，讓學(xué)生更多了解實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，多一些動(dòng)手操作機(jī)會(huì)，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯W(xué)校實(shí)驗(yàn)室的器材配置都提出了較高的要求。

2.2 章節(jié)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)施比較

(1)中、英教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的教學(xué)目的有所不同。例如，中國教材中第十三章所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都以“光”為研究對(duì)象，學(xué)生在本章的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中不需要切換研究對(duì)象，所做的實(shí)驗(yàn)都是為了更好地了解“光”的特性，教師在正常的教學(xué)中幾乎很少將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與前一章進(jìn)行橫向?qū)Ρ?；而英國教材則按照衍射和干涉等知識(shí)點(diǎn)展開，學(xué)生需要不斷地切換研究對(duì)象，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的也是為了通過相似的實(shí)驗(yàn)來了解物理原理的普遍性。

(2)中、英教材實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生的參與方式不同。在我國高中物理教學(xué)中，將實(shí)驗(yàn)分成了演示和分組兩種，演示實(shí)驗(yàn)學(xué)生以教師演示、學(xué)生觀察為主，學(xué)生參與度相對(duì)較低，分組實(shí)驗(yàn)則基本單列成一節(jié)內(nèi)容，學(xué)生在分組實(shí)驗(yàn)中才有機(jī)會(huì)動(dòng)手操作；英國普遍實(shí)現(xiàn)小班化教學(xué)，學(xué)生可以更多地獲得動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，高中物理實(shí)驗(yàn)沒有明確分成演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)。

2.3 附錄實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)施比較

從附錄中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來看，中國教材著重強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)重要性，在附錄第一頁詳細(xì)列出了教材中關(guān)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的分類：實(shí)驗(yàn)、演示、做一做以及“問題與練習(xí)”中的實(shí)驗(yàn)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)技能的教學(xué)只有誤差分析和兩種測量工具的使用。英國教材用科學(xué)的語言和多樣的實(shí)驗(yàn)案例來說明實(shí)驗(yàn)的必要步驟，包括實(shí)驗(yàn)方案的制定與優(yōu)劣、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與分析、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的規(guī)范與要求等。

3 對(duì)我國高中物理教材修訂的啟示

(1) 在國際高中物理課程的教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)是重要的組成部分，學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)間得到了充分保障，A-Level考試也對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了有針對(duì)性的考核。建議在我國高中物理教材的修訂中，適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)的多元化設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生提出多樣的實(shí)驗(yàn)方案。

(2) 教材是提升學(xué)生核心素養(yǎng)的依據(jù)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)則是提升學(xué)生核心素養(yǎng)的重要手段。教材編寫應(yīng)該將物理實(shí)驗(yàn)放在關(guān)鍵的位置上，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不是教材的附錄和點(diǎn)綴。英國教材重視實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的完整性、實(shí)驗(yàn)方案的多樣性、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的規(guī)范性、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的合理性等，對(duì)我國教材修訂有重要的啟示作用。

(3) 英國教材在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編寫中，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)流程的完整性，注重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理以及實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析等能力，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生能比較各種方案的優(yōu)劣，鼓勵(lì)學(xué)生提出創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告有格式上的嚴(yán)格要求。

“他山之石，可以攻玉”，在國際課程和國內(nèi)課程相互交融的今天，我們應(yīng)借鑒國際課程的優(yōu)點(diǎn)，從教材的編寫開始，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，完善實(shí)驗(yàn)考查方式，以指導(dǎo)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，切實(shí)提高中學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>