郭芳俠 何琳

摘 ? 要：在新課標的指導下，新教材的實驗編寫與舊教材有所不同。文章基于內容分析法，選取人教版高中物理新舊兩版教材進行對比分析，從實驗內容以及難度兩方面解讀新教材的實驗變化，總結出新教材實驗總廣度、總難度、平均難度均有所下降，但探究類實驗占比有所提升，其內容設計更有利于教與學。

關鍵詞：教材分析;物理實驗;難度分析

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

1 ? ?實驗內容及類型變化

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”）中所有的實驗，得出新教材中共有119個實驗，舊教材中共有140個實驗，總數量減少21個。其中，保留實驗96個，新增實驗23個，刪除實驗44個。

1.1 ? ?各模塊實驗變化

提取教材中的實驗并依據實驗內容劃分模塊，整理得出五個知識模塊下的實驗數量及占比，如表1所示。

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

整理各模塊保留、新增、刪減實驗數量，并計算保留的數量占舊教材該模塊實驗數量的比例，統(tǒng)計結果如表 2所示。

與舊教材相比，實驗內容變動百分比從多到少依次為近代物理、光學、電磁學、熱學、力學。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個實驗，新教材刪減了2個，并無新增實驗。

新增實驗個數從多到少依次為力學、電磁學、熱學模塊，近代物理和光學模塊無新增。其中，力學模塊新增13個實驗。以主題為單位，進一步分析力學模塊新增實驗內容，在“動量與動量守恒定律”主題新增最多，為4個。與實驗版課標相比，在內容要求上，新課標除了呈現(xiàn) “通過理論推導和實驗，理解動量定理和動量守恒定律”外，還增加了“通過實驗，了解彈性碰撞和非彈性碰撞的特點”。在“活動建議”上，除了呈現(xiàn)與實驗版課標中相同的“制作‘水火箭”外，還增加了“觀察臺球碰撞前后的運動情況”。因此，新教材通過新增觀察鋼球碰撞、投接氣球體驗動能變化、驗證動量守恒、小車碰撞前后動能變化四個實驗，體現(xiàn)新課標中的新要求。

刪減數量從多到少依次為電磁學、力學、光學和熱學、近代物理。以主題為單位，分析電磁學模塊中刪減的實驗，刪減最多的是“傳感器”主題，刪減實驗數為7個。結合教材內容，新教材刪除了門電路知識點，相應地刪除了“演示”與“‘非門”2個實驗。同時，新教材弱化了霍爾元件以及傳感器的應用內容，因此相應地刪減了舊教材中關于霍爾元件的“做一做”實驗以及溫度傳感器、光傳感器應用的相關實驗。

光學模塊無新增實驗，但有6個實驗被刪除。結合刪減內容，新教材刪除了激光全息照相這一知識點，相應的與該知識點有關的觀察全息照片實驗被刪除。除此之外，新教材只保留了干涉、衍射知識點的教師演示實驗和學生課堂實驗，刪除了舊教材“做一做”欄目中的課外實驗，降低學生課外操作的難度。

1.2 ? ?實驗類型變化

依據實驗目的劃分標準，對新舊教材實驗類型進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結果如表3所示。

與舊教材相比，新教材更突出探究類實驗的呈現(xiàn)。在總實驗個數減少了15.00%的情況下，探究類實驗與原來相比反而增加了9.96%，驗證類、應用類實驗降幅分別達6.81%和3.15%。由此可見，新教材編寫體現(xiàn)課程標準，更強調科學探究素養(yǎng)的培養(yǎng)。學生通過探究實驗，可以了解科學方法，發(fā)展創(chuàng)新、實踐能力，增強探究自然的興趣和熱情[1]。

2 ? ?實驗難度變化

采用李春密等的研究思路，即基于實驗廣度來對教材實驗內容難度進行靜態(tài)文本分析[2]。廣度（G）是指教材實驗所涉及的范圍，難度（D）是指實驗的難易程度，即從實驗原理、實驗儀器、實驗操作量、實驗探究量4個因素界定實驗難度。上述4個因素對實驗難度的影響程度并不相同。為了確定實驗難度中各要素的影響程度，選取課程教學論專家及中學一線專家型教師，對各因素影響權重進行調查，通過對偶分析法確定各因素影響權重，調查結果如表4所示。

依據模型對每個實驗進行編碼，得到每個實驗的難度，將Di加和得到教材中實驗的總難度，即：

D=∑iDi

2.1 ? ?總體實驗難度變化

根據實驗難度模型，對新舊教材實驗分析賦值，計算出實驗總難度和實驗平均難度，結果如表 5所示。

由表 5可知，與舊教材相比，新教材實驗總難度、平均難度都有所下降，教材實驗總難度為794.92，平均難度為6.68。依據新課標，教材內容編排應有利于教與學，注重知識的基礎性，不能隨意拔高要求[3]。因此，在內容上新教材對舊教材中一些實驗原理偏難、實驗現(xiàn)象較難演示的實驗進行了刪減，比如“測量光照強度”“用白光做雙縫干涉實驗”等;新增了一些體現(xiàn)基礎性、時代性的實驗內容，比如“實驗研究小車碰撞前后的動能變化”“課題研究手機耗電因素”等。新教材在實驗數量和內容上的變化使得其實驗難度低于舊教材。

進一步統(tǒng)計兩版教材在實驗原理、實驗儀器、實驗操作量和實驗探究量4個因素上的實驗難度，如表 6所示。

數據顯示，與舊教材相比，新教材實驗難度中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，新舊教材實驗原理平均為中等水平，說明實驗所涉及到的知識點學生剛學習過，知識點水平為“運用”“分析”;實驗儀器平均為中等水平;實驗操作量平均為中等水平;實驗探究量平均為簡單水平，表明新舊教材實驗的探究多為定性或簡單定量探究。

2.2 ? ?各模塊實驗難度變化

以模塊為單位，分析新舊教材各模塊的實驗總難度、平均難度，結果如表 7所示。

依據表7，新教材各模塊的總難度值降低。力學模塊總難度由原來的第二變?yōu)榈谝?，電磁學模塊第二，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實驗減少了12個，而力學實驗增加了3個，力學、電磁學兩模塊廣度之差為11， 在舊教材中二者廣度之差為4。廣度的變化是引起實驗總難度變動的主要原因。

在實驗平均難度方面，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、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，熱學模塊變動最大，平均難度值提高了0.92。結合實驗內容變動，熱學模塊中刪除了“做一做”“演示”等6個平均難度為4.9的實驗，增加了2個平均難度值為5.02的實驗，導致熱學模塊實驗平均難度提升。近代物理模塊平均難度提升的原因也是如此，刪除了2個實驗難度相對較小的實驗。其次，變動較大的還有力學模塊，結合實驗內容，新教材增加了13個平均難度值為5.94的實驗，刪減了10個平均難度值為7.45的實驗，使得力學模塊實驗平均難度降低。

2.3 ? ?各實驗類型難度變化

依據實驗類型分類，統(tǒng)計新舊教材探究類、驗證類、應用類實驗的總難度和平均難度，結果如表 8所示。

依據表8，與舊教材實驗相比，新教材3類實驗總難度和平均難度值均有所下降。各類型實驗總難度、平均難度大小順序無變化。其中，變動最大的是應用類實驗。結合實驗內容，新教材刪除了14個平均難度為6.82的應用類實驗，新增了6個平均難度為6.66的同類型實驗，導致應用類實驗平均難度值降低。其余兩類實驗變化的原因類似。

3 ? ?總 ?結

3.1 ? ?實驗總廣度降低，但探究類實驗占比有所提升

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

新教材總實驗數量減少的情況下，增加了探究類實驗的比例，相應降低了驗證類和應用類實驗的比例，這說明新教材實驗設計更注重科學探究。

3.2 ? ?實驗內容變動較大，內容設計更利教與學

在實驗內容上，從保留的實驗數量占總實驗數量的比例分析，近代物理模塊保留比例最低（33.33%），最高的是力學模塊（80%）;從新教材實驗絕對數量變化分析，新增實驗最多的是力學模塊，刪除實驗最多的是電磁學模塊。

3.3 ? ?實驗總難度、平均難度均下降

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

參考文獻：

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

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

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

（欄目編輯 ? ?劉 ? 榮）