人教版高中物理新、舊教材實(shí)驗(yàn)的對(duì)比研究

潘佳成 須萍

摘? ?要：隨著《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》的頒布，物理學(xué)科核心素養(yǎng)為高中物理教學(xué)指明了方向，同時(shí)新版課程標(biāo)準(zhǔn)也提出了21個(gè)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)。采用理論分析與案例研究的方法，從培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的角度出發(fā)，舉例分析人教版高中物理新、舊教材在實(shí)驗(yàn)編排方面的不同，指出新版教材在實(shí)驗(yàn)方法與教學(xué)上更加貼合教師和學(xué)生實(shí)際，尤其對(duì)于學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有重要作用，同時(shí)也為高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：新課標(biāo);新教材;核心素養(yǎng);必做實(shí)驗(yàn)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出了物理學(xué)科核心素養(yǎng)，物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面 [1]。其中，實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)方面有著重要意義。因此，新課標(biāo)鼓勵(lì)學(xué)校充分利用已有器材，盡可能讓學(xué)生自己動(dòng)手多做實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

1? ? 研究對(duì)象

本文選取的研究對(duì)象是《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》（以下簡(jiǎn)稱舊課標(biāo)）、《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱新課標(biāo)），人教版教科書《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書（物理）》（以下簡(jiǎn)稱舊教材）、《普通高中教科書（物理）》（以下簡(jiǎn)稱新教材），選取了新教材的物理必修第一冊(cè)至第三冊(cè)，舊教材的物理1、物理2和物理選修3-1。

新課標(biāo)提出了21個(gè)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，其中必修部分12個(gè)，選修部分9個(gè)。下面將從必修部分的必做實(shí)驗(yàn)入手，通過(guò)比較必做實(shí)驗(yàn)在新、舊人教版教材中的編排方式，來(lái)說(shuō)明新教材中的必做實(shí)驗(yàn)在提高學(xué)生核心素養(yǎng)方面的重要作用。

2? ? 研究?jī)?nèi)容

在舊課標(biāo)中，高中物理的教學(xué)還是以知識(shí)教學(xué)為主。雖然在舊課標(biāo)中對(duì)于探究實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)都有三維目標(biāo)的具體要求，但是在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中往往很難以實(shí)驗(yàn)的思路進(jìn)行教學(xué)和學(xué)習(xí)，甚至一些實(shí)驗(yàn)考試的習(xí)題更是披著實(shí)驗(yàn)的外衣，實(shí)則還是進(jìn)行相關(guān)概念的考查，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)偏向于知識(shí)的鞏固與提高。實(shí)驗(yàn)本身的重要性得不到體現(xiàn)，導(dǎo)致很多學(xué)校忽視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

而在新教材中，這種情況得到了一定程度的改變。首先，在新課標(biāo)中就明確了物理學(xué)科核心素養(yǎng)，主張從四個(gè)方面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，并且將舊版的“物理實(shí)驗(yàn)專題”改為“學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)”，即要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中穿插進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的操作。

在新教材必修部分的必做實(shí)驗(yàn)中，以探究實(shí)驗(yàn)和測(cè)量實(shí)驗(yàn)為主，各占了5個(gè)，還新加入了5個(gè)實(shí)驗(yàn)。下面將從探究實(shí)驗(yàn)、測(cè)量實(shí)驗(yàn)和新編實(shí)驗(yàn)入手，舉例對(duì)比分析新、舊教材中的實(shí)驗(yàn)。

2.1? ? 探究實(shí)驗(yàn)：以“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”為例

理論上分析探究活動(dòng)是指學(xué)生獲取知識(shí)、運(yùn)用科學(xué)的思想觀念、領(lǐng)悟科學(xué)家們研究自然界所用方法而進(jìn)行的各種活動(dòng)[2]，所以探究活動(dòng)更多地和科學(xué)相聯(lián)系。

而就“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”這一部分內(nèi)容，在新、舊教材中的位置差異不大，都是以單獨(dú)一節(jié)的內(nèi)容呈現(xiàn)，但是在具體的內(nèi)容方面有著一些差異。從教材編排上看，新、舊教材的差異如表1所示。

從表1可以看出，從整體上分析，舊教材是從物理量本身出發(fā)，先確定各自的實(shí)驗(yàn)思路以及后續(xù)數(shù)據(jù)處理的方法，在此基礎(chǔ)上探討整體的實(shí)驗(yàn)方案。優(yōu)點(diǎn)是提前把實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行解決，使得后續(xù)的實(shí)驗(yàn)更為順暢，課程的實(shí)施更為簡(jiǎn)潔。但是，學(xué)生沒(méi)有自己發(fā)現(xiàn)困難，沒(méi)有自己提出問(wèn)題，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決和質(zhì)疑創(chuàng)新能力都是不利的。

而新教材中有所不同，更加偏向于從整體規(guī)劃到部分分析的思路。新教材鼓勵(lì)學(xué)生在課程開始時(shí)先主動(dòng)思考，自己先對(duì)實(shí)驗(yàn)本身進(jìn)行整體性分析，包括實(shí)驗(yàn)儀器的選取到后面數(shù)據(jù)的處理，然后再給出具體的“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”測(cè)量思路，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理與分析。

相比較而言，新教材更多地站在學(xué)生的角度思考問(wèn)題，整體的設(shè)計(jì)思路也更加符合探究活動(dòng)的真實(shí)過(guò)程。例如，將實(shí)驗(yàn)思路的設(shè)計(jì)提前是很好的創(chuàng)新，使得每個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前就對(duì)實(shí)驗(yàn)有著自己的想法，并且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中比較分析自己想法的優(yōu)點(diǎn)與不足，多個(gè)學(xué)生的思想碰撞也有助于學(xué)生自主探究意識(shí)和探究能力的培養(yǎng)，能夠更好地促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究能力的養(yǎng)成以及核心素養(yǎng)的提高。而數(shù)據(jù)的處理放到探究活動(dòng)的最后則是很符合現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)的流程，對(duì)于數(shù)據(jù)的處理和誤差的分析也更為順暢。

2.2? ? 測(cè)量實(shí)驗(yàn)：以“測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度”為例

“測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度”實(shí)驗(yàn)在高中物理的開始部分，是高中生接觸到的第一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)，新、舊教材在這一部分的編排上還是有些差別，在數(shù)據(jù)處理上也有所不同。

首先，就實(shí)驗(yàn)工具打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的教學(xué)來(lái)說(shuō)，舊教材是把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的介紹和速度的測(cè)量統(tǒng)一放在第一章的第四節(jié)，在位移和速度的章節(jié)之后。而新教材不再是以單獨(dú)的一節(jié)內(nèi)容呈現(xiàn)，而是在位移的概念之后便引入了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的教學(xué)和練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)，在速度的概念之后安排“測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度”實(shí)驗(yàn)，將該實(shí)驗(yàn)從單獨(dú)一節(jié)改為分開兩節(jié)的安排，將實(shí)驗(yàn)與概念教學(xué)有機(jī)結(jié)合，幫助學(xué)生樹立正確的物理觀念和物理邏輯思維。

除此之外，新教材在位移的測(cè)量方法上也有所改變。在舊教材中，是采用多次測(cè)量的方法，每一段測(cè)量一次，記錄數(shù)據(jù)的表格如表2所示。

新教材中記錄數(shù)據(jù)的表格如表3所示，是采用一次測(cè)量的方法，然后依次算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，大大減小了誤差。

在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中可以將兩種測(cè)量方法進(jìn)行比較，能夠培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑創(chuàng)新能力與批判思維，讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)方法選擇的原則，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中貫徹盡可能減小誤差的思想，培養(yǎng)學(xué)生的物理思維，將知識(shí)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行整合。

2.3? ? 新編實(shí)驗(yàn)：以“導(dǎo)體電阻率的測(cè)量”為例

物理知識(shí)之間都是有著內(nèi)在邏輯關(guān)系的，知識(shí)的形成、學(xué)生的認(rèn)知也有規(guī)律，教學(xué)邏輯的有序化就是要整合這些關(guān)系和規(guī)律，使教學(xué)流程具有合情合理的連貫性和邏輯性[3]。

在“導(dǎo)體電阻率的測(cè)量”實(shí)驗(yàn)中，新教材就充分考慮了知識(shí)之間的邏輯關(guān)系。在舊課標(biāo)中，對(duì)這一部分內(nèi)容的要求是“通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究決定導(dǎo)線電阻的因素，知道電阻定律。”[4]在新課標(biāo)中，這部分的要求改為“通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究并了解金屬導(dǎo)體的電阻與材料、長(zhǎng)度和橫截面積的定量關(guān)系。會(huì)測(cè)量金屬絲的電阻率。”[1]相比較而言，新課標(biāo)不僅對(duì)于影響電阻的因素從定性判斷提高到了定量研究，而且新加了金屬絲電阻率的測(cè)量要求。

從章節(jié)設(shè)置來(lái)看，在舊教材中，只有“導(dǎo)體的電阻”概念的學(xué)習(xí)，而新教材里則是在概念學(xué)習(xí)之后新加單獨(dú)的一節(jié)《實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量》。該部分內(nèi)容在對(duì)前一節(jié)電阻概念知識(shí)理解和鞏固的基礎(chǔ)上，通過(guò)學(xué)生自己動(dòng)手培養(yǎng)他們的物理思維與能力。

從具體課程內(nèi)容上來(lái)看，新教材不僅對(duì)于電阻率測(cè)量的思路與方法進(jìn)行了引導(dǎo)與分析，更重要的是在進(jìn)行“金屬絲電阻率的測(cè)量”之前，先進(jìn)行了“長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用”實(shí)驗(yàn)。在該實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的結(jié)構(gòu)、原理與使用方法進(jìn)行了細(xì)致的講解，游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的使用在高中物理一直是重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是高考的重要考點(diǎn)。而舊教材中，這一部分由于設(shè)置在附錄之中，有些教師和學(xué)生對(duì)于這一知識(shí)的重視程度不夠，往往是在考前再進(jìn)行練習(xí)，對(duì)于游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的結(jié)構(gòu)與原理理解得不是很清楚，導(dǎo)致學(xué)生不會(huì)保留有效數(shù)字和進(jìn)行準(zhǔn)確的誤差分析。

新教材的這一改動(dòng)，無(wú)疑是肯定了這一部分內(nèi)容的重要地位，使知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程更加連貫，彌補(bǔ)了之前教材的不足。

3? ? 關(guān)于實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)與教學(xué)的思考

新課標(biāo)提出了物理學(xué)科核心素養(yǎng)和必做實(shí)驗(yàn)的概念，提高了物理實(shí)驗(yàn)在高中教學(xué)中的地位。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，要通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)與動(dòng)手實(shí)踐，鞏固物理概念和規(guī)律，提高自身的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，培養(yǎng)正確的物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究能力、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

新教材同時(shí)對(duì)教師也提出了更高的要求，教師要能夠在把握整體的高度上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中的重要性。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中控制課堂節(jié)奏的同時(shí)，啟發(fā)學(xué)生思考，將實(shí)驗(yàn)與概念教學(xué)相結(jié)合，不僅要提高學(xué)生的知識(shí)水平，也要提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ绕湟ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張惠作.高中物理教學(xué)邏輯的設(shè)計(jì)策略[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2015，44（15）：2-5.

[4]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S].北京：人民教育出版社，2003.

（欄目編輯? ? 劉? ?榮）