高中物理新舊教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對比

郭芳俠 何琳

摘 ? 要：在新課標(biāo)的指導(dǎo)下，新教材的實(shí)驗(yàn)編寫與舊教材有所不同。文章基于內(nèi)容分析法，選取人教版高中物理新舊兩版教材進(jìn)行對比分析，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及難度兩方面解讀新教材的實(shí)驗(yàn)變化，總結(jié)出新教材實(shí)驗(yàn)總廣度、總難度、平均難度均有所下降，但探究類實(shí)驗(yàn)占比有所提升，其內(nèi)容設(shè)計更有利于教與學(xué)。

關(guān)鍵詞：教材分析;物理實(shí)驗(yàn);難度分析

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2022）2-0019-4

1 ? ?實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及類型變化

統(tǒng)計人教版高中物理2019年版必修、選擇性必修教材（以下簡稱“新教材”）和2010年版必修、選修教材（以下簡稱“舊教材”）中所有的實(shí)驗(yàn)，得出新教材中共有119個實(shí)驗(yàn)，舊教材中共有140個實(shí)驗(yàn)，總數(shù)量減少21個。其中，保留實(shí)驗(yàn)96個，新增實(shí)驗(yàn)23個，刪除實(shí)驗(yàn)44個。

1.1 ? ?各模塊實(shí)驗(yàn)變化

提取教材中的實(shí)驗(yàn)并依據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容劃分模塊，整理得出五個知識模塊下的實(shí)驗(yàn)數(shù)量及占比，如表1所示。

分析表1可知，除力學(xué)模塊實(shí)驗(yàn)數(shù)量增加3個外，其余模塊實(shí)驗(yàn)數(shù)量均有不同程度的壓縮。實(shí)驗(yàn)數(shù)量變化最大的是電磁學(xué)模塊，減少12個實(shí)驗(yàn)，占原電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)量的22.22%;從減少的數(shù)量占原來實(shí)驗(yàn)數(shù)量的比例看，近代物理實(shí)驗(yàn)最大（66.67%），其次是光學(xué)實(shí)驗(yàn)（37.50%）。

整理各模塊保留、新增、刪減實(shí)驗(yàn)數(shù)量，并計算保留的數(shù)量占舊教材該模塊實(shí)驗(yàn)數(shù)量的比例，統(tǒng)計結(jié)果如表 2所示。

與舊教材相比，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容變動百分比從多到少依次為近代物理、光學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)。其中，引起近代物理模塊變動最大的原因在于刪減。舊教材中近代物理模塊安排了3個實(shí)驗(yàn)，新教材刪減了2個，并無新增實(shí)驗(yàn)。

新增實(shí)驗(yàn)個數(shù)從多到少依次為力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)模塊，近代物理和光學(xué)模塊無新增。其中，力學(xué)模塊新增13個實(shí)驗(yàn)。以主題為單位，進(jìn)一步分析力學(xué)模塊新增實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在“動量與動量守恒定律”主題新增最多，為4個。與實(shí)驗(yàn)版課標(biāo)相比，在內(nèi)容要求上，新課標(biāo)除了呈現(xiàn) “通過理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)，理解動量定理和動量守恒定律”外，還增加了“通過實(shí)驗(yàn)，了解彈性碰撞和非彈性碰撞的特點(diǎn)”。在“活動建議”上，除了呈現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)版課標(biāo)中相同的“制作‘水火箭”外，還增加了“觀察臺球碰撞前后的運(yùn)動情況”。因此，新教材通過新增觀察鋼球碰撞、投接氣球體驗(yàn)動能變化、驗(yàn)證動量守恒、小車碰撞前后動能變化四個實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)新課標(biāo)中的新要求。

刪減數(shù)量從多到少依次為電磁學(xué)、力學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)、近代物理。以主題為單位，分析電磁學(xué)模塊中刪減的實(shí)驗(yàn)，刪減最多的是“傳感器”主題，刪減實(shí)驗(yàn)數(shù)為7個。結(jié)合教材內(nèi)容，新教材刪除了門電路知識點(diǎn)，相應(yīng)地刪除了“演示”與“‘非門”2個實(shí)驗(yàn)。同時，新教材弱化了霍爾元件以及傳感器的應(yīng)用內(nèi)容，因此相應(yīng)地刪減了舊教材中關(guān)于霍爾元件的“做一做”實(shí)驗(yàn)以及溫度傳感器、光傳感器應(yīng)用的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

光學(xué)模塊無新增實(shí)驗(yàn)，但有6個實(shí)驗(yàn)被刪除。結(jié)合刪減內(nèi)容，新教材刪除了激光全息照相這一知識點(diǎn)，相應(yīng)的與該知識點(diǎn)有關(guān)的觀察全息照片實(shí)驗(yàn)被刪除。除此之外，新教材只保留了干涉、衍射知識點(diǎn)的教師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生課堂實(shí)驗(yàn)，刪除了舊教材“做一做”欄目中的課外實(shí)驗(yàn)，降低學(xué)生課外操作的難度。

1.2 ? ?實(shí)驗(yàn)類型變化

依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膭澐謽?biāo)準(zhǔn)，對新舊教材實(shí)驗(yàn)類型進(jìn)行統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果如表3所示。

與舊教材相比，新教材更突出探究類實(shí)驗(yàn)的呈現(xiàn)。在總實(shí)驗(yàn)個數(shù)減少了15.00%的情況下，探究類實(shí)驗(yàn)與原來相比反而增加了9.96%，驗(yàn)證類、應(yīng)用類實(shí)驗(yàn)降幅分別達(dá)6.81%和3.15%。由此可見，新教材編寫體現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)，更強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)。學(xué)生通過探究實(shí)驗(yàn)，可以了解科學(xué)方法，發(fā)展創(chuàng)新、實(shí)踐能力，增強(qiáng)探究自然的興趣和熱情[1]。

2 ? ?實(shí)驗(yàn)難度變化

采用李春密等的研究思路，即基于實(shí)驗(yàn)廣度來對教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容難度進(jìn)行靜態(tài)文本分析[2]。廣度（G）是指教材實(shí)驗(yàn)所涉及的范圍，難度（D）是指實(shí)驗(yàn)的難易程度，即從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)操作量、實(shí)驗(yàn)探究量4個因素界定實(shí)驗(yàn)難度。上述4個因素對實(shí)驗(yàn)難度的影響程度并不相同。為了確定實(shí)驗(yàn)難度中各要素的影響程度，選取課程教學(xué)論專家及中學(xué)一線專家型教師，對各因素影響權(quán)重進(jìn)行調(diào)查，通過對偶分析法確定各因素影響權(quán)重，調(diào)查結(jié)果如表4所示。

依據(jù)模型對每個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行編碼，得到每個實(shí)驗(yàn)的難度，將Di加和得到教材中實(shí)驗(yàn)的總難度，即：

D=∑iDi

2.1 ? ?總體實(shí)驗(yàn)難度變化

根據(jù)實(shí)驗(yàn)難度模型，對新舊教材實(shí)驗(yàn)分析賦值，計算出實(shí)驗(yàn)總難度和實(shí)驗(yàn)平均難度，結(jié)果如表 5所示。

由表 5可知，與舊教材相比，新教材實(shí)驗(yàn)總難度、平均難度都有所下降，教材實(shí)驗(yàn)總難度為794.92，平均難度為6.68。依據(jù)新課標(biāo)，教材內(nèi)容編排應(yīng)有利于教與學(xué)，注重知識的基礎(chǔ)性，不能隨意拔高要求[3]。因此，在內(nèi)容上新教材對舊教材中一些實(shí)驗(yàn)原理偏難、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較難演示的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了刪減，比如“測量光照強(qiáng)度”“用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)”等;新增了一些體現(xiàn)基礎(chǔ)性、時代性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，比如“實(shí)驗(yàn)研究小車碰撞前后的動能變化”“課題研究手機(jī)耗電因素”等。新教材在實(shí)驗(yàn)數(shù)量和內(nèi)容上的變化使得其實(shí)驗(yàn)難度低于舊教材。

進(jìn)一步統(tǒng)計兩版教材在實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)操作量和實(shí)驗(yàn)探究量4個因素上的實(shí)驗(yàn)難度，如表 6所示。

數(shù)據(jù)顯示，與舊教材相比，新教材實(shí)驗(yàn)難度中4個影響因素所占比重有所變化，但難度4個因素的影響程度和平均水平未變化。其中，新舊教材實(shí)驗(yàn)原理平均為中等水平，說明實(shí)驗(yàn)所涉及到的知識點(diǎn)學(xué)生剛學(xué)習(xí)過，知識點(diǎn)水平為“運(yùn)用”“分析”;實(shí)驗(yàn)儀器平均為中等水平;實(shí)驗(yàn)操作量平均為中等水平;實(shí)驗(yàn)探究量平均為簡單水平，表明新舊教材實(shí)驗(yàn)的探究多為定性或簡單定量探究。

2.2 ? ?各模塊實(shí)驗(yàn)難度變化

以模塊為單位，分析新舊教材各模塊的實(shí)驗(yàn)總難度、平均難度，結(jié)果如表 7所示。

依據(jù)表7，新教材各模塊的總難度值降低。力學(xué)模塊總難度由原來的第二變?yōu)榈谝?，電磁學(xué)模塊第二，其余模塊難度高低排序與舊教材相同。分析該變動的原因，主要是新教材電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)減少了12個，而力學(xué)實(shí)驗(yàn)增加了3個，力學(xué)、電磁學(xué)兩模塊廣度之差為11， 在舊教材中二者廣度之差為4。廣度的變化是引起實(shí)驗(yàn)總難度變動的主要原因。

在實(shí)驗(yàn)平均難度方面，新教材各模塊的平均難度值以及大小順序均有變化。其中，熱學(xué)、近代物理模塊的平均難度提升，其余模塊的平均難度降低。其中，熱學(xué)模塊變動最大，平均難度值提高了0.92。結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容變動，熱學(xué)模塊中刪除了“做一做”“演示”等6個平均難度為4.9的實(shí)驗(yàn)，增加了2個平均難度值為5.02的實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致熱學(xué)模塊實(shí)驗(yàn)平均難度提升。近代物理模塊平均難度提升的原因也是如此，刪除了2個實(shí)驗(yàn)難度相對較小的實(shí)驗(yàn)。其次，變動較大的還有力學(xué)模塊，結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，新教材增加了13個平均難度值為5.94的實(shí)驗(yàn)，刪減了10個平均難度值為7.45的實(shí)驗(yàn)，使得力學(xué)模塊實(shí)驗(yàn)平均難度降低。

2.3 ? ?各實(shí)驗(yàn)類型難度變化

依據(jù)實(shí)驗(yàn)類型分類，統(tǒng)計新舊教材探究類、驗(yàn)證類、應(yīng)用類實(shí)驗(yàn)的總難度和平均難度，結(jié)果如表 8所示。

依據(jù)表8，與舊教材實(shí)驗(yàn)相比，新教材3類實(shí)驗(yàn)總難度和平均難度值均有所下降。各類型實(shí)驗(yàn)總難度、平均難度大小順序無變化。其中，變動最大的是應(yīng)用類實(shí)驗(yàn)。結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，新教材刪除了14個平均難度為6.82的應(yīng)用類實(shí)驗(yàn)，新增了6個平均難度為6.66的同類型實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致應(yīng)用類實(shí)驗(yàn)平均難度值降低。其余兩類實(shí)驗(yàn)變化的原因類似。

3 ? ?總 ?結(jié)

3.1 ? ?實(shí)驗(yàn)總廣度降低，但探究類實(shí)驗(yàn)占比有所提升

與舊教材相比，新教材實(shí)驗(yàn)總廣度降低，各模塊實(shí)驗(yàn)廣度均有變化。按模塊分析，除了力學(xué)模塊實(shí)驗(yàn)廣度有所提升外，其余模塊實(shí)驗(yàn)廣度均降低，其中減少最多的是電磁學(xué)模塊，總量為12個。

新教材總實(shí)驗(yàn)數(shù)量減少的情況下，增加了探究類實(shí)驗(yàn)的比例，相應(yīng)降低了驗(yàn)證類和應(yīng)用類實(shí)驗(yàn)的比例，這說明新教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計更注重科學(xué)探究。

3.2 ? ?實(shí)驗(yàn)內(nèi)容變動較大，內(nèi)容設(shè)計更利教與學(xué)

在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，從保留的實(shí)驗(yàn)數(shù)量占總實(shí)驗(yàn)數(shù)量的比例分析，近代物理模塊保留比例最低（33.33%），最高的是力學(xué)模塊（80%）;從新教材實(shí)驗(yàn)絕對數(shù)量變化分析，新增實(shí)驗(yàn)最多的是力學(xué)模塊，刪除實(shí)驗(yàn)最多的是電磁學(xué)模塊。

3.3 ? ?實(shí)驗(yàn)總難度、平均難度均下降

與舊教材相比，新教材實(shí)驗(yàn)總難度、平均難度均有所下降。從模塊角度分析， 新教材熱學(xué)、近代物理模塊的平均實(shí)驗(yàn)難度提升，其余模塊的平均實(shí)驗(yàn)難度均降低，平均難度變化最大的是熱學(xué)模塊。

參考文獻(xiàn)：

[1]張保雷.人教版高中物理新舊教材力學(xué)實(shí)驗(yàn)比較分析[J].物理教師，2011，32（06）：16-17.

[2]李春密.中小學(xué)理科教材難度國際比較研究[M].北京：教育科學(xué)出版社，2016.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社， 2020.

（欄目編輯 ? ?劉 ? 榮）