中英物理教材中实验部分比较与启示①

(1. 江苏省南菁高级中学，江苏 无锡 214437;2. 江苏省江阴高级中学，江苏 无锡 214400)

英国A-Level课程是英国高中学生进入大学的考试课程，在我国国际高中课程中最普遍使用的教材是剑桥国际考试局认可的物理教科书2014年第二版的《Cambridge International AS and A Level Physics》(以下简称“英国教材”)，国内高中普遍使用的是人教版高中物理教科书(以下简称“中国教材”)。笔者有幸同时从事两种教材的教学工作，本文针对上述两种教材中的实验部分编排和教学进行比较分析，对我国高中物理教材实验部分的编写和教学提出建议。

1 中英教材实验部分编排的比较

1.1 典型实验的比较

典型实验的研究是学生探究物理规律、学习物理知识不可或缺的组成部分，在典型实验的教学中，学生不仅可以学习到重要的物理知识，还可以通过实验掌握探索物理规律的技能，“利用自由落体实验测定重力加速度”就是其中之一，中、英教材都对这个实验以大篇幅予以呈现(如表1)。

表1

图1

图2

1.2 章节实验的比较

中国教材中实验内容贯穿在每个小节中，实验的学习目标清晰、明确，有利于学生理解实验原理和运用实验解决问题。英国教材将相关实验内容放在同一章中，有利于学生横向对比，形成网状的知识结构。如表2所示，中国教材选修3-4中关于“机械波”和“光学”中实验内容和英国教材中的编排有很大不同。

表2

1.3 附录实验的对比

中、英两国教材在实验内容的整体编排上有相同之处，又各有特点。英国高中教材只有一本600页的教科书，高中阶段分为AS和A2两个阶段；中国高中教材包含必修和选修两部分。中国教材中对实验单列成章的是：在必修1和选修3-1课本的附录部分“学生实验”和“游标卡尺和螺旋测微器”；英国教材中是在第十六章后的附录P1“AS阶段实验技能”、在教材结束部分的附录P2“实验设计、分析和评价”。附录的内容也有很大不同，参见表3。

表3

2 中英教材实验教学实施过程的比较

2.1 典型实验教学实施比较

中、英教材对典型实验的教学编排都非常重视，从表1中可以看出，“利用自由落体实验测定重力加速度”在实验安排的数量和种类上基本相同。中国教材中重点实验方案是“用打点计时器研究自由落体运动”，让学生在课堂上完成，其他实验都安排在“问题和练习”中；英国教材的实验都明确标明为“Laboratory measurements”，要求学生在实验室中分组完成，教材中详细叙述了三种实验方案的步骤及数据处理的方法，要求学生完成实验报告。

运动学是高中物理的第一部分，中国教材让学生先熟悉使用打点计时器，再运用于自由落体的研究，便于学生更好地适应高中物理学习；英国教材则希望通过一系列实验方案的对比，让学生更多了解实验器材和实验方案，学会实验设计，多一些动手操作机会，对学生的实验能力和学校实验室的器材配置都提出了较高的要求。

2.2 章节实验的教学实施比较

(1)中、英教材实验内容的教学目的有所不同。例如，中国教材中第十三章所有实验内容都以“光”为研究对象，学生在本章的实验学习中不需要切换研究对象，所做的实验都是为了更好地了解“光”的特性，教师在正常的教学中几乎很少将实验内容与前一章进行横向对比；而英国教材则按照衍射和干涉等知识点展开，学生需要不断地切换研究对象，实验教学的目的也是为了通过相似的实验来了解物理原理的普遍性。

(2)中、英教材实验教学中学生的参与方式不同。在我国高中物理教学中，将实验分成了演示和分组两种，演示实验学生以教师演示、学生观察为主，学生参与度相对较低，分组实验则基本单列成一节内容，学生在分组实验中才有机会动手操作；英国普遍实现小班化教学，学生可以更多地获得动手操作的机会，高中物理实验没有明确分成演示实验和分组实验。

2.3 附录实验的教学实施比较

从附录中实验内容来看，中国教材着重强调了实验重要性，在附录第一页详细列出了教材中关于实验教学的分类：实验、演示、做一做以及“问题与练习”中的实验，对于实验技能的教学只有误差分析和两种测量工具的使用。英国教材用科学的语言和多样的实验案例来说明实验的必要步骤，包括实验方案的制定与优劣、实验数据的处理与分析、实验报告的规范与要求等。

3 对我国高中物理教材修订的启示

(1) 在国际高中物理课程的教学中，实验是重要的组成部分，学生实验操作的时间得到了充分保障，A-Level考试也对实验进行了有针对性的考核。建议在我国高中物理教材的修订中，适当增加实验的多元化设计，鼓励学生提出多样的实验方案。

(2) 教材是提升学生核心素养的依据，实验教学则是提升学生核心素养的重要手段。教材编写应该将物理实验放在关键的位置上，实验内容不是教材的附录和点缀。英国教材重视实验设计的完整性、实验方案的多样性、实验报告的规范性、实验评价的合理性等，对我国教材修订有重要的启示作用。

(3) 英国教材在实验内容编写中，强调实验流程的完整性，注重培养学生对实验设计、实验操作、实验数据处理以及实验结论分析等能力，更强调学生能比较各种方案的优劣，鼓励学生提出创新性的实验设计，并对实验报告有格式上的严格要求。

“他山之石，可以攻玉”，在国际课程和国内课程相互交融的今天，我们应借鉴国际课程的优点，从教材的编写开始，改进实验教学，完善实验考查方式，以指导高中物理实验教学，切实提高中学生的物理实验能力。