人教版新旧教材“做一做”栏目实验对比及教学启示

沈旭东 郑玲玲

摘   要：实验在物理教学中占据着举足轻重的地位。日常教学中，学生实验和演示实验备受关注，然而人教版教材“做一做”栏目中的实验却经常被忽视。对人教版新旧教材“做一做”栏目进行对比与分析，领会新教材变动的意图，发掘该栏目在课堂内外的价值，以期老师关注“做一做”栏目，丰富该栏目教学的开展形式，培养学生的核心素养。

关键词：新教材;做一做;实验教学;核心素养

中图分类号：G633.7 文献标识码：A    文章编号：1003-6148（2022）4-0020-5

实验在物理教学中占据着举足轻重的地位，人教版2019年版高中物理教科书（以下简称“新教材”）和2004年版高中物理教科書（以下简称“旧教材”），都对实验教学内容着墨颇多。根据实验分类与定位的不同，教材对实验的栏目设置也做了区分，以适应不同层次学生和学校的需求。以新教材为例，与实验有关的栏目与定位分为四类：①“实验”，学生自己思考、设计和动手操作;②“演示”，教师操作，学生观察、讨论现象，分析物理原理;③“做一做”，有趣的小实验，是教师和学生自制教具的灵感来源，引发学生思考和探究的兴趣;④“拓展学习”，有一定难度和思想深度的实验或者需要借助较为先进的实验仪器进行的实验，供学校和学生选学[1]。其中，学生实验是实验教学的重点和高考主要的考查内容，演示实验则在课堂教学过程中对物理认知的建立有立竿见影的效果，因此这两类实验自然是备受广大师生的关注。与之形成鲜明对比的是“做一做”栏目，由于“做一做”栏目中的很多小实验没有现成实验仪器，需要自制教具，并且这个栏目看似又与高考实验内容无关，很多教师往往就将其一语带过，甚至直接“视而不见”。

在浙江省选考“体现核心素养”的背景下，大部分试题的设置依托真实情境，需要学生有较强的核心素养水平，才能发掘情境背后的模型，这与“做一做”栏目所体现的实验探究生活化和情境化的理念不谋而合。而且，“做一做”栏目中的小实验相比于“正式”的学生实验，有着贴近生活、取材简单、设计精巧、现象有趣的优势，能有效缓解学生实验学习的“审美疲劳”，提升学习热情，在动手中领会科学知识，提升科学思维和科学探究的能力。

本文对新旧教材“做一做”栏目进行对比与分析，领会新教材变动的意图，发掘该栏目在课堂内外的价值，丰富该栏目教学的开展形式，培养学生的核心素养。

1    新旧教材“做一做”栏目实验的整体变化

“做一做”栏目在新旧教材里主要以实验、观察、结论拓展推导或资料查阅的形式出现，本文仅讨论实验类。在新教材六册书本的27章125节内容中，共有“做一做”栏目30多个，其中实验占大多数，共计24个。相比于旧教材七册书本（含选修3-3）共60多个“做一做”栏目（含非实验类），新教材在数量上做了大幅的精简，保留了旧教材中经典的14个实验，同时加入了10个更贴近现代生活的实验，目录如表1所示。而对于旧教材“做一做”栏目中已经不契合当今时代背景的、现象过于普遍而不具有趣味性的、制作要求高导致学生难以自主开展的实验，新教材则进行了删除或移动到其他栏目中，目录如表2所示。可以看出，新教材更多把“做一做”定位为“小巧、经典、趣味”的实验栏目，作为对学生课堂学习的引领与补充，提升学生的学习兴趣。教育学的理论证明，兴趣是最好的老师，在玩耍与操作中学习，让学生将新学到的知识进行再输出与再应用，是最高效的一种学习方式，也是培养核心素养的最高境界。

1.1    保留旧教材“做一做”栏目的实验

新旧两版教材“做一做”栏目均选用的实验都是比较经典的实验。比如，“用飞镖显示曲线运动的速度方向”和“感受向心力”这两个实验，是低门槛实验的代表。其制作材料易得，制作方法简单，实验结果清晰，可以随时随地进行实验。学生在家上网课期间，无法到校使用学校的教学仪器，这些实验让学生在家也能感受到物理实验的魅力。又如，“声音的干涉”和“水流导光”这两个实验，贴近实际却又不常见，现象往往打破学生固有的认知，让学生对生活中的物理情境有新的理解，激发学生进行探究的兴趣。再如，“用传感器显示通电时线圈对电流的影响”和“用计算机观察声音的波形”这两个实验，是数字化物理实验的代表，让学生不再拘泥于传统的实验器材，而是与时俱进接受新事物带来的挑战。学会使用传感器进行实验后，很多原先难以测量的物理量，比如电场强度、磁感应强度等，学生都可以自行设计方案，利用相应的传感器进行实验，给学生开启物理实验的新大门。这些实验可以在潜移默化中推进理论的教学，引导学生的科学素养走上良性发展的道路。

对于部分保留实验，新教材在插图的选择、问题的设置和过程的设计与引导上进行了改进，其内容更加趋向于突出实验的核心素养要素。如图1和图2分别是新旧教材“做一做”栏目中的“用飞镖显示曲线运动的速度方向”实验，可以看出，新教材的配图直接使用实验过程的频闪照片，将实验过程更加清晰地呈现出来，凸显出新教材的“新”，也为日后使用频闪照相探究平抛运动打好技术基础。

再如，“感受向心力”的实验，新教材（图3）更切合“感受”这一主旨，对向心力的研究主要以定性研究和建立最基本的物理感知为主要切入点，帮助学生理解向心力这一抽象的概念。而旧教材（图4）结合三个方案，通过改变圆周运动的角速度和绳长，去探究向心力与这些物理量的关系。但是，由于手的感知是一种模糊的认知，无法测出具体拉力的大小，因此该实验虽然有控制变量的思想，却得不到准确、定量的结论。而新教材将这些案例移除，在“实验”栏目设置“探究向心力大小的表达式”实验，利用向心力演示仪来进行定量探究。从章节设置上来看，新教材遵循“力—加速度”的原则，把“向心力”这一节提到“向心加速度”之前，尽可能避免运用抽象数学方法推导向心加速度。学生在学习过程中，自然而然地会利用牛顿第二定律“力使物体产生加速度”的观念，将牛顿运动定律很顺畅地与曲线运动结合起来，让学生更加深入地了解物理基础知识，有助于发展学生的科学思维。

1.2    “做一做”栏目中新增的实验

新增实验是这一版新教材“做一做”栏目的亮点。例如，“用手机测自由落体加速度”实验将现代技术融入到物理的学习中来，让学生明白物理不是一成不变的，而是与时俱进的。教师可以借此机会开发手机在物理学习中的各项功能，引导学生正确使用手机。“数字多用电表测量电阻（含二极管）”则可以教会学生使用工具，识别电子元件，判断电路故障，培养学生解决实际问题的能力。“用肥皂膜做薄膜干涉实验”则是将神奇的干涉现象呈现在学生眼前，去探究干涉產生的原理与条纹分布的规律，有助于学生掌握干涉的重难点。以上实验有启发、有探究、有思考、有挑战，体现了新教材利用情境教学、培养学生科学探究的特色。

1.3    从旧教材“做一做”栏目中删除的实验

由于《普通高中物理课程标准（2017年版）》[2]中高中物理课程结构的变化，导致新教材在内容上相比于旧教材有所压缩，例如，旧教材中的“磁场”“电磁感应”和“电磁波”内容被整合成了新教材的“电磁感应与电磁波初步”，“气体”和“固体、液体和物态变化”也被合并为“气体、固体和液体”等，因此旧教材的某些代表性不强、现象不够明显的实验（如“验证环形电流的磁场”和“摇绳能发电吗”）就从新教材“做一做”栏目中删除了。而诸如“测量自行车的行驶速度”“观察自行车的滚动轴承”和“气体、液体的扩散”等实验，则是现象太过于普通，学生通过对日常生活的观察已经可以建立对该现象的理解，不需要再重复进行实验。另外，“自制器材观察双缝干涉”和“观察铅块在沥青中的扩散”等实验，由于制作难度大、操作要求高等原因难以普遍开展，失去了入选的意义。最后，对于利用传感器与计算机进行的观测实验，新教材则从学以致用的角度出发，着重于培养学生使用传感器解决实际问题的能力，而非重复同种传感器测量不同的情境，故将部分传感器实验删除，有利于提高学习效率。

1.4    移动到其他栏目的实验

随着时代的发展，部分“做一做”栏目实验涉及的科学思维和科学探究已成为学生必须掌握的素养能力。新教材将这部分实验从“做一做”栏目中移出，放入教学内容、演示实验或者课后练习中。例如，“估测曝光时间”和“测量反应时间”被改编为习题，出现在新教材必修第一册第二章的章末课后练习中（图5、图6）。就现象而言，这两个实验非常简单直观，但里面涉及到的频闪照相的原理以及对实验数据的测量、分析与计算，则会上升到综合应用的程度，是深层次的科学思维与科学探究的考查。因此，仅将其作为一个实验，观察一下实验现象，而不去思考背后的本质，是对这个情境的浪费，因此改为习题让学生进行深入探讨最为合适。“测量薄板的重心”和“观察两球落地的先后”则成为课堂教学内容的一部分，作为辅助教学的案例，对学生学习重力、理解重心和理解平抛运动的规律有较大的帮助。而传感器实验，则由于重复过多且部分学校不具备实验条件，被大量转移到“拓展学习”栏目中，提供给有条件、有需要和有能力的学生去探究。

2    新教材“做一做”栏目实验的教学策略

2.1    明确素养要素，抓住关键素养

无论是学生实验、演示实验，还是趣味实验，其根本目的是提升学生的实验素养水平，即问题、证据和解释。要抓住每个实验不同的实验属性，由易到难。督促学生制订有效的实验方案，多次尝试，反复实验，得出最合理的结果。在操作过程中，还要提醒学生注意操作的规范性，养成安全科学的实验观念。在分析结果的误差时，要能够找到证据，解释误差产生的原因。

2.2    培养学生的实验意识和良好的实验习惯

兴趣是最纯粹的学习动力。因此，在平时应多提醒学生不要拘泥于书本的实验，多找寻身边的有趣现象，用质疑的眼光去对待它。而教师则更多地去引导学生发现现象背后的本质和共性，把现象与理论结合起来。当学生习惯于这种解决问题的物理思维时，物理学习也就进入正轨了。

2.3    开放实验，不设定标准答案

学生的水平参差不齐，想法千奇百怪，因此在设定实验方案时应以学生为主导。哪怕想法是错的，也应该让学生在实践中进行自我认知，并逐渐改正。最后，教师再提出另一种可行的方案，引导学生相互交流，促进其多元发展。

2.4    用问题引导思维，培养核心素养

每一个“做一做”都是一个生活中的问题衍生出来的，当学生有足够的能力去发现问题之后，则可以指导学生制订方案，自制教具，独立去解决一个复杂情境下的问题，通过一段时间的积累，其素养水平也会得到相应的提升。

参考文献：

[1]梁旭，彭前程.高中物理新教材实验编写的原则与方法[J]. 物理教师，2020，40（10）：51-58.

[2]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.

（栏目编辑    刘   荣）