人教版高中物理新、旧教材实验的对比研究

潘佳成 须萍

摘   要：随着《普通高中物理课程标准（2017年版）》的颁布，物理学科核心素养为高中物理教学指明了方向，同时新版课程标准也提出了21个学生必做实验。采用理论分析与案例研究的方法，从培养学生物理学科核心素养的角度出发，举例分析人教版高中物理新、旧教材在实验编排方面的不同，指出新版教材在实验方法与教学上更加贴合教师和学生实际，尤其对于学生物理学科核心素养的培养有重要作用，同时也为高中物理实验教学提供一定的参考。

关键词：新课标;新教材;核心素养;必做实验

《普通高中物理课程标准（2017年版）》提出了物理学科核心素养，物理学科核心素養主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面 [1]。其中，实验在培养学生核心素养方面有着重要意义。因此，新课标鼓励学校充分利用已有器材，尽可能让学生自己动手多做实验，提升学生的物理学科核心素养。

1    研究对象

本文选取的研究对象是《普通高中物理课程标准（实验）》（以下简称旧课标）、《普通高中物理课程标准（2017年版）》（以下简称新课标），人教版教科书《普通高中课程标准实验教科书（物理）》（以下简称旧教材）、《普通高中教科书（物理）》（以下简称新教材），选取了新教材的物理必修第一册至第三册，旧教材的物理1、物理2和物理选修3-1。

新课标提出了21个学生必做实验，其中必修部分12个，选修部分9个。下面将从必修部分的必做实验入手，通过比较必做实验在新、旧人教版教材中的编排方式，来说明新教材中的必做实验在提高学生核心素养方面的重要作用。

2    研究内容

在旧课标中，高中物理的教学还是以知识教学为主。虽然在旧课标中对于探究实验的各个环节都有三维目标的具体要求，但是在实际教学过程中往往很难以实验的思路进行教学和学习，甚至一些实验考试的习题更是披着实验的外衣，实则还是进行相关概念的考查，使得实验教学偏向于知识的巩固与提高。实验本身的重要性得不到体现，导致很多学校忽视实验教学。

而在新教材中，这种情况得到了一定程度的改变。首先，在新课标中就明确了物理学科核心素养，主张从四个方面提高学生的综合素质，并且将旧版的“物理实验专题”改为“学生必做实验”，即要求学生在学习过程中穿插进行实验的操作。

在新教材必修部分的必做实验中，以探究实验和测量实验为主，各占了5个，还新加入了5个实验。下面将从探究实验、测量实验和新编实验入手，举例对比分析新、旧教材中的实验。

2.1    探究实验：以“探究加速度与力、质量的关系”为例

理论上分析探究活动是指学生获取知识、运用科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用方法而进行的各种活动[2]，所以探究活动更多地和科学相联系。

而就“探究加速度与力、质量的关系”这一部分内容，在新、旧教材中的位置差异不大，都是以单独一节的内容呈现，但是在具体的内容方面有着一些差异。从教材编排上看，新、旧教材的差异如表1所示。

从表1可以看出，从整体上分析，旧教材是从物理量本身出发，先确定各自的实验思路以及后续数据处理的方法，在此基础上探讨整体的实验方案。优点是提前把实验中可能出现的问题进行解决，使得后续的实验更为顺畅，课程的实施更为简洁。但是，学生没有自己发现困难，没有自己提出问题，这对于培养学生的问题解决和质疑创新能力都是不利的。

而新教材中有所不同，更加偏向于从整体规划到部分分析的思路。新教材鼓励学生在课程开始时先主动思考，自己先对实验本身进行整体性分析，包括实验仪器的选取到后面数据的处理，然后再给出具体的“加速度与力、质量的关系”测量思路，最后进行数据的处理与分析。

相比较而言，新教材更多地站在学生的角度思考问题，整体的设计思路也更加符合探究活动的真实过程。例如，将实验思路的设计提前是很好的创新，使得每个学生在实验前就对实验有着自己的想法，并且在实验过程中比较分析自己想法的优点与不足，多个学生的思想碰撞也有助于学生自主探究意识和探究能力的培养，能够更好地促进学生科学思维、科学探究能力的养成以及核心素养的提高。而数据的处理放到探究活动的最后则是很符合现代物理实验的流程，对于数据的处理和误差的分析也更为顺畅。

2.2    测量实验：以“测量纸带的平均速度和瞬时速度”为例

“测量纸带的平均速度和瞬时速度”实验在高中物理的开始部分，是高中生接触到的第一个物理实验，新、旧教材在这一部分的编排上还是有些差别，在数据处理上也有所不同。

首先，就实验工具打点计时器的教学来说，旧教材是把打点计时器的介绍和速度的测量统一放在第一章的第四节，在位移和速度的章节之后。而新教材不再是以单独的一节内容呈现，而是在位移的概念之后便引入了打点计时器的教学和练习使用打点计时器的实验，在速度的概念之后安排“测量纸带的平均速度和瞬时速度”实验，将该实验从单独一节改为分开两节的安排，将实验与概念教学有机结合，帮助学生树立正确的物理观念和物理逻辑思维。

除此之外，新教材在位移的测量方法上也有所改变。在旧教材中，是采用多次测量的方法，每一段测量一次，记录数据的表格如表2所示。

新教材中记录数据的表格如表3所示，是采用一次测量的方法，然后依次算出各计数点之间的距离，大大减小了误差。

在实际教学过程中可以将两种测量方法进行比较，能够培养学生的质疑创新能力与批判思维，让学生掌握实验方法选择的原则，在实验教学中贯彻尽可能减小误差的思想，培养学生的物理思维，将知识教学与实验教学进行整合。

2.3    新编实验：以“导体电阻率的测量”为例

物理知识之间都是有着内在逻辑关系的，知识的形成、学生的认知也有规律，教学逻辑的有序化就是要整合这些关系和规律，使教学流程具有合情合理的连贯性和逻辑性[3]。

在“导体电阻率的测量”实验中，新教材就充分考虑了知识之间的逻辑关系。在旧课标中，对这一部分内容的要求是“通过实验，探究决定导线电阻的因素，知道電阻定律。”[4]在新课标中，这部分的要求改为“通过实验，探究并了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系。会测量金属丝的电阻率。”[1]相比较而言，新课标不仅对于影响电阻的因素从定性判断提高到了定量研究，而且新加了金属丝电阻率的测量要求。

从章节设置来看，在旧教材中，只有“导体的电阻”概念的学习，而新教材里则是在概念学习之后新加单独的一节《实验：导体电阻率的测量》。该部分内容在对前一节电阻概念知识理解和巩固的基础上，通过学生自己动手培养他们的物理思维与能力。

从具体课程内容上来看，新教材不仅对于电阻率测量的思路与方法进行了引导与分析，更重要的是在进行“金属丝电阻率的测量”之前，先进行了“长度的测量及测量工具的选用”实验。在该实验中，对于游标卡尺和螺旋测微器的结构、原理与使用方法进行了细致的讲解，游标卡尺和螺旋测微器的使用在高中物理一直是重点和难点，也是高考的重要考点。而旧教材中，这一部分由于设置在附录之中，有些教师和学生对于这一知识的重视程度不够，往往是在考前再进行练习，对于游标卡尺和螺旋测微器的结构与原理理解得不是很清楚，导致学生不会保留有效数字和进行准确的误差分析。

新教材的这一改动，无疑是肯定了这一部分内容的重要地位，使知识的学习过程更加连贯，弥补了之前教材的不足。

3    关于实验学习与教学的思考

新课标提出了物理学科核心素养和必做实验的概念，提高了物理实验在高中教学中的地位。对于学生来说，要通过物理实验的学习与动手实践，巩固物理概念和规律，提高自身的物理学科核心素养，培养正确的物理观念、科学思维、科学探究能力、科学态度与责任。

新教材同时对教师也提出了更高的要求，教师要能够在把握整体的高度上进行实验教学，认识到实验教学在整个教学过程中的重要性。在实验教学过程中控制课堂节奏的同时，启发学生思考，将实验与概念教学相结合，不仅要提高学生的知识水平，也要提高学生的实验能力，尤其要通过实验培养学生的物理学科核心素养。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2][美]国家研究理事会. 罗星凯，等，译.科学探究与国家科学教育标准[M].北京：科学普及出版社， 2004：28-30.

[3]张惠作.高中物理教学逻辑的设计策略[J].中学物理教学参考，2015，44（15）：2-5.

[4]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003.

（栏目编辑    刘   荣）