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，同時新版課程標(biāo)準(zhǔn)也提出了21個學(xué)生必做實驗。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、舊教材在實驗編排方面的不同，指出新版教材在實驗方法與教學(xué)上更加貼合教師和學(xué)生實際，尤其對于學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有重要作用，同時也為高中物理實驗教學(xué)提供一定的參考。

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

《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”四個方面 [1]。其中，實驗在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)方面有著重要意義。因此，新課標(biāo)鼓勵學(xué)校充分利用已有器材，盡可能讓學(xué)生自己動手多做實驗，提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

1? ? 研究對象

本文選取的研究對象是《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》（以下簡稱舊課標(biāo)）、《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱新課標(biāo)），人教版教科書《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書（物理）》（以下簡稱舊教材）、《普通高中教科書（物理）》（以下簡稱新教材），選取了新教材的物理必修第一冊至第三冊，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個學(xué)生必做實驗，其中必修部分12個，選修部分9個。下面將從必修部分的必做實驗入手，通過比較必做實驗在新、舊人教版教材中的編排方式，來說明新教材中的必做實驗在提高學(xué)生核心素養(yǎng)方面的重要作用。

2? ? 研究內(nèi)容

在舊課標(biāo)中，高中物理的教學(xué)還是以知識教學(xué)為主。雖然在舊課標(biāo)中對于探究實驗的各個環(huán)節(jié)都有三維目標(biāo)的具體要求，但是在實際教學(xué)過程中往往很難以實驗的思路進行教學(xué)和學(xué)習(xí)，甚至一些實驗考試的習(xí)題更是披著實驗的外衣，實則還是進行相關(guān)概念的考查，使得實驗教學(xué)偏向于知識的鞏固與提高。實驗本身的重要性得不到體現(xiàn)，導(dǎo)致很多學(xué)校忽視實驗教學(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)，主張從四個方面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，并且將舊版的“物理實驗專題”改為“學(xué)生必做實驗”，即要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中穿插進行實驗的操作。

在新教材必修部分的必做實驗中，以探究實驗和測量實驗為主，各占了5個，還新加入了5個實驗。下面將從探究實驗、測量實驗和新編實驗入手，舉例對比分析新、舊教材中的實驗。

2.1? ? 探究實驗：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是指學(xué)生獲取知識、運用科學(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行的各種活動[2]，所以探究活動更多地和科學(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)，先確定各自的實驗思路以及后續(xù)數(shù)據(jù)處理的方法，在此基礎(chǔ)上探討整體的實驗方案。優(yōu)點是提前把實驗中可能出現(xiàn)的問題進行解決，使得后續(xù)的實驗更為順暢，課程的實施更為簡潔。但是，學(xué)生沒有自己發(fā)現(xiàn)困難，沒有自己提出問題，這對于培養(yǎng)學(xué)生的問題解決和質(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。新教材鼓勵學(xué)生在課程開始時先主動思考，自己先對實驗本身進行整體性分析，包括實驗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”測量思路，最后進行數(shù)據(jù)的處理與分析。

相比較而言，新教材更多地站在學(xué)生的角度思考問題，整體的設(shè)計思路也更加符合探究活動的真實過程。例如，將實驗思路的設(shè)計提前是很好的創(chuàng)新，使得每個學(xué)生在實驗前就對實驗有著自己的想法，并且在實驗過程中比較分析自己想法的優(yōu)點與不足，多個學(xué)生的思想碰撞也有助于學(xué)生自主探究意識和探究能力的培養(yǎng)，能夠更好地促進學(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的最后則是很符合現(xiàn)代物理實驗的流程，對于數(shù)據(jù)的處理和誤差的分析也更為順暢。

2.2? ? 測量實驗：以“測量紙帶的平均速度和瞬時速度”為例

“測量紙帶的平均速度和瞬時速度”實驗在高中物理的開始部分，是高中生接觸到的第一個物理實驗，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，就實驗工具打點計時器的教學(xué)來說，舊教材是把打點計時器的介紹和速度的測量統(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計時器的教學(xué)和練習(xí)使用打點計時器的實驗，在速度的概念之后安排“測量紙帶的平均速度和瞬時速度”實驗，將該實驗從單獨一節(jié)改為分開兩節(jié)的安排，將實驗與概念教學(xué)有機結(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，新教材在位移的測量方法上也有所改變。在舊教材中，是采用多次測量的方法，每一段測量一次，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，是采用一次測量的方法，然后依次算出各計數(shù)點之間的距離，大大減小了誤差。

在實際教學(xué)過程中可以將兩種測量方法進行比較，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)生掌握實驗方法選擇的原則，在實驗教學(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，將知識教學(xué)與實驗教學(xué)進行整合。

2.3? ? 新編實驗：以“導(dǎo)體電阻率的測量”為例

物理知識之間都是有著內(nèi)在邏輯關(guān)系的，知識的形成、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)體電阻率的測量”實驗中，新教材就充分考慮了知識之間的邏輯關(guān)系。在舊課標(biāo)中，對這一部分內(nèi)容的要求是“通過實驗，探究決定導(dǎo)線電阻的因素，知道電阻定律?！盵4]在新課標(biāo)中，這部分的要求改為“通過實驗，探究并了解金屬導(dǎo)體的電阻與材料、長度和橫截面積的定量關(guān)系。會測量金屬絲的電阻率?！盵1]相比較而言，新課標(biāo)不僅對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量要求。

從章節(jié)設(shè)置來看，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)之后新加單獨的一節(jié)《實驗：導(dǎo)體電阻率的測量》。該部分內(nèi)容在對前一節(jié)電阻概念知識理解和鞏固的基礎(chǔ)上，通過學(xué)生自己動手培養(yǎng)他們的物理思維與能力。

從具體課程內(nèi)容上來看，新教材不僅對于電阻率測量的思路與方法進行了引導(dǎo)與分析，更重要的是在進行“金屬絲電阻率的測量”之前，先進行了“長度的測量及測量工具的選用”實驗。在該實驗中，對于游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的結(jié)構(gòu)、原理與使用方法進行了細(xì)致的講解，游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的使用在高中物理一直是重點和難點，也是高考的重要考點。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)生對于這一知識的重視程度不夠，往往是在考前再進行練習(xí)，對于游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的結(jié)構(gòu)與原理理解得不是很清楚，導(dǎo)致學(xué)生不會保留有效數(shù)字和進行準(zhǔn)確的誤差分析。

新教材的這一改動，無疑是肯定了這一部分內(nèi)容的重要地位，使知識的學(xué)習(xí)過程更加連貫，彌補了之前教材的不足。

3? ? 關(guān)于實驗學(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)和必做實驗的概念，提高了物理實驗在高中教學(xué)中的地位。對于學(xué)生來說，要通過物理實驗的學(xué)習(xí)與動手實踐，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。

新教材同時對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行實驗教學(xué)，認(rèn)識到實驗教學(xué)在整個教學(xué)過程中的重要性。在實驗教學(xué)過程中控制課堂節(jié)奏的同時，啟發(fā)學(xué)生思考，將實驗與概念教學(xué)相結(jié)合，不僅要提高學(xué)生的知識水平，也要提高學(xué)生的實驗?zāi)芰?，尤其要通過實驗培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

參考文獻：

[1]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）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2][美]國家研究理事會. 羅星凱，等，譯.科學(xué)探究與國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：科學(xué)普及出版社， 2004：28-30.

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

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

（欄目編輯? ? 劉? ?榮）