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        中英物理教材中實(shí)驗(yàn)部分比較與啟示①

        2019-11-11 11:36:30
        物理之友 2019年10期
        關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)高中物理英國(guó)

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

        英國(guó)A-Level課程是英國(guó)高中學(xué)生進(jìn)入大學(xué)的考試課程,在我國(guó)國(guó)際高中課程中最普遍使用的教材是劍橋國(guó)際考試局認(rèn)可的物理教科書(shū)2014年第二版的《Cambridge International AS and A Level Physics》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“英國(guó)教材”),國(guó)內(nèi)高中普遍使用的是人教版高中物理教科書(shū)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中國(guó)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(guó)高中物理教材實(shí)驗(yàn)部分的編寫(xiě)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(guò)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(cè)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(guó)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(wèn)題。英國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)高中教材只有一本600頁(yè)的教科書(shū),高中階段分為AS和A2兩個(gè)階段;中國(guó)高中教材包含必修和選修兩部分。中國(guó)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(cè)微器”;英國(guó)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(jiàn)表3。

        表3

        2 中英教材實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施過(guò)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(cè)定重力加速度”在實(shí)驗(yàn)安排的數(shù)量和種類(lèi)上基本相同。中國(guó)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(wèn)題和練習(xí)”中;英國(guó)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(guó)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(guó)教材則希望通過(guò)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(guó)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?guó)教材則按照衍射和干涉等知識(shí)點(diǎn)展開(kāi),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(guò)相似的實(shí)驗(yàn)來(lái)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(guó)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(guó)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(méi)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(lái)看,中國(guó)教材著重強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)重要性,在附錄第一頁(yè)詳細(xì)列出了教材中關(guān)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的分類(lèi):實(shí)驗(yàn)、演示、做一做以及“問(wèn)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(cè)量工具的使用。英國(guó)教材用科學(xué)的語(yǔ)言和多樣的實(shí)驗(yàn)案例來(lái)說(shuō)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(guó)高中物理教材修訂的啟示

        (1) 在國(guó)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(guó)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(xiě)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(guó)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(guó)教材修訂有重要的啟示作用。

        (3) 英國(guó)教材在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編寫(xiě)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(guó)際課程和國(guó)內(nèi)課程相互交融的今天,我們應(yīng)借鑒國(guó)際課程的優(yōu)點(diǎn),從教材的編寫(xiě)開(kāi)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>

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