新修訂課標(biāo)中學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)變化產(chǎn)生的影響及建議

廣東省中山市東升鎮(zhèn)文體教育局教育事務(wù)指導(dǎo)中心(528414) 張宏齊

1 前言

學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)又叫分組實(shí)驗(yàn)或?qū)W生實(shí)驗(yàn)，它有別于演示實(shí)驗(yàn)，將學(xué)生分成2～4人一組，需要學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室親自完成實(shí)驗(yàn)。2017年普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)修訂后學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)為21個(gè)，與2003版課標(biāo)的要求相比大幅增加，也多于現(xiàn)在考試說明 (全國卷)的要求。分析學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)的變化及其對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的影響，可以幫助教師更好、更快地適應(yīng)新課標(biāo)的變化，有利于新課標(biāo)在教學(xué)實(shí)踐中的落實(shí)。筆者對(duì)比了2003版和2017版普通高中物理新課標(biāo)中的學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，分析了2017版課標(biāo)中學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)的變化及這些變化帶來的影響，針對(duì)落實(shí)新課標(biāo)發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)重要作用提出了一些具體建議。

2 兩版本課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)的介紹

2.1 2003版課標(biāo)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介

2003版課標(biāo)對(duì)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)以“附錄1物理實(shí)驗(yàn)專題”的形式呈現(xiàn)，提出了開設(shè)實(shí)驗(yàn)專題模塊的目的——使學(xué)生較為深入地學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的有關(guān)理論、方法和技能；進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的興趣；增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度；養(yǎng)成交流與合作的良好習(xí)慣；發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐能力。要求學(xué)生完成不少于8個(gè)不同難度的實(shí)驗(yàn)，并注重讓學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過程，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案的自我設(shè)計(jì)，深入對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)誤差的分析，重視對(duì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)估。

該版本課標(biāo)并沒有對(duì)學(xué)生的必做實(shí)驗(yàn)做出規(guī)定，只是從內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)驗(yàn)示例兩個(gè)方面給出指引。內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)包括通過典型實(shí)例認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展中的重要地位和作用等6各方面，所給出的14個(gè)實(shí)驗(yàn)示例見表1。

在課標(biāo)中，明確實(shí)驗(yàn)示例是供選擇的內(nèi)容。為了適應(yīng)不同地區(qū)、不同學(xué)校的情況，學(xué)?？梢宰孕虚_發(fā)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

表1 實(shí)驗(yàn)示例

2.2 2017版課標(biāo)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介

2017版課程標(biāo)準(zhǔn)在課程內(nèi)容部分的第(四)節(jié)設(shè)置了“學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)”，要求學(xué)校應(yīng)充分利用已有的實(shí)驗(yàn)器材，努力開發(fā)適合本校情況的課程資源，盡可能讓學(xué)生動(dòng)手多做實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。并對(duì)必修及選擇性必修課程中的學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)做出明確規(guī)定，具體內(nèi)容見表2。

3 學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)的變化

3.1 數(shù)量增加

課標(biāo)新修訂后學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)數(shù)量增加，要求由原來不少于8個(gè)增加到21個(gè)，是原來的2.625倍，也比高考考試說明中要求的13個(gè)實(shí)驗(yàn)大幅增加。

3.2 覆蓋面更廣

從表2中內(nèi)容可以看出，修訂后物理實(shí)驗(yàn)覆蓋面比原來課標(biāo)、考試說明要求的實(shí)驗(yàn)范圍都更廣，做到高中階段重要知識(shí)的全覆蓋，包括直線運(yùn)動(dòng)、力、力與運(yùn)動(dòng)、功能關(guān)系、曲線運(yùn)動(dòng)(平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng))、靜電場(chǎng)、電路、傳感器、電磁感應(yīng)、動(dòng)量、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、光學(xué)、熱學(xué)等。

表2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

3.3 實(shí)驗(yàn)類型更全面

修訂后要求學(xué)生必做的21個(gè)實(shí)驗(yàn)，涵蓋了全部的實(shí)驗(yàn)類型。觀察性實(shí)驗(yàn)，例如必修3中的實(shí)驗(yàn)8；測(cè)量性實(shí)驗(yàn)，例如必修1中的實(shí)驗(yàn)1。必修3中的實(shí)驗(yàn)9、10、11、12，選擇性必修1中的實(shí)驗(yàn)2、3、4，選擇性必修3中的實(shí)驗(yàn)8；驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，例如必修2中的實(shí)驗(yàn)5，選擇性必修1中的實(shí)驗(yàn)1；探究性實(shí)驗(yàn)，例如必須1中的實(shí)驗(yàn)2、3、4，必修2中的實(shí)驗(yàn)6、7，選擇性必修2中的實(shí)驗(yàn)5、6，選擇性必修3中的實(shí)驗(yàn)9；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，例如選擇性必修2中的實(shí)驗(yàn)7。不同類型的實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生的能力要求不一樣，更全面的實(shí)驗(yàn)類型能夠更好的循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

3.4 分布更合理

修訂后實(shí)驗(yàn)的分布更合理，21個(gè)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，不僅覆蓋了高中階段的重要知識(shí)點(diǎn)和重要的運(yùn)動(dòng)模型，更覆蓋了力、熱、光、電四大板塊，可以說除了在高中階段不適宜開展的原子物理學(xué)實(shí)驗(yàn)，其余內(nèi)容都涉及了。使得課標(biāo)、教材、考試說明三者的一致性更好，與高考的聯(lián)系更緊密，對(duì)教學(xué)有更好的指導(dǎo)意義。

3.5 課標(biāo)與高考聯(lián)系更密切

新修訂后的課標(biāo)在實(shí)驗(yàn)部分上與高考聯(lián)系更密切。首先，刪除了2003版課標(biāo)中繁難偏舊，在最近這些年高考中從未涉及，也沒有被列入過考試說明中的實(shí)驗(yàn)，例如用電解法測(cè)定元電荷。其次，增加了考試說明和2003版課標(biāo)中沒有，但是高考中經(jīng)常出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，例如螺旋測(cè)微器、游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等，新修訂后增加了實(shí)驗(yàn)長度的測(cè)量及其測(cè)量工具的選用。第三，增加了與重要知識(shí)密切聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)，例如探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系，平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)是高中非常重要的物理知識(shí)，也是非常重要的物理模型，在高考中從不會(huì)落下，但是原來的課標(biāo)及教材只安排演示實(shí)驗(yàn)，沒有學(xué)生的必做實(shí)驗(yàn)，這對(duì)學(xué)生更深刻理解知識(shí)點(diǎn)帶來了不利影響。第四，增加了與生活聯(lián)系密切的實(shí)驗(yàn)，例如觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，此類實(shí)驗(yàn)在高考試題中經(jīng)常出現(xiàn)，且以生產(chǎn)生活為背景。第五，降低個(gè)別比較難的實(shí)驗(yàn)，將原來實(shí)驗(yàn)“把電流表改裝成多量程電流表、電壓表或多用電表 ”變成“用多用電表測(cè)量電學(xué)中的物理量”，難度降低，將原來側(cè)重理論推導(dǎo)計(jì)算，變成側(cè)重實(shí)踐操作，更符合實(shí)際，更有利于將實(shí)驗(yàn)教學(xué)落到實(shí)處，電表的改裝對(duì)學(xué)生而言難度太大，只有少數(shù)學(xué)生可以達(dá)到“紙上談兵”的效果，進(jìn)行理論計(jì)算，實(shí)際動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)幾乎不可能，而大多數(shù)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)后基本都能熟練使用多用電表的進(jìn)行測(cè)量。

3.6 從機(jī)制上保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開展

新修訂課標(biāo)在第六部分實(shí)施建議的第 (四)節(jié)地方和學(xué)校實(shí)施本課程的建議中明確 “重視實(shí)驗(yàn)室的硬件配置與建設(shè)”，要求學(xué)校要根據(jù)學(xué)生人數(shù)按照國家標(biāo)準(zhǔn)開設(shè)足夠的專用實(shí)驗(yàn)室，配齊配足實(shí)驗(yàn)器材。要根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定，按標(biāo)準(zhǔn)配齊物理教學(xué)所需設(shè)施設(shè)備，在條件允許情況下改進(jìn)和提高物理實(shí)驗(yàn)器材的配備標(biāo)準(zhǔn)。要積極創(chuàng)造條件，建立實(shí)驗(yàn)室開放制度。這些要求和指引，都為實(shí)驗(yàn)室硬件建設(shè)提供了保障，也為學(xué)生實(shí)驗(yàn)的落實(shí)提供了物質(zhì)條件。

4 落實(shí)新課標(biāo)發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)重要作用的建議

課標(biāo)修訂后的變化凸顯實(shí)驗(yàn)的重要性，尤其是學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)對(duì)物理教學(xué)的重要性。首先，學(xué)生實(shí)驗(yàn)是重要的不可替代的物理學(xué)習(xí)方式。正如課標(biāo)中所述“學(xué)生實(shí)驗(yàn)是其他任何形式都無法替代的物理學(xué)習(xí)方式”“實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)的重要途徑和方式”“通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與動(dòng)手操作、觀察與記錄數(shù)據(jù)、分析歸納得出結(jié)論等環(huán)節(jié)，全方位地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力”。其次，實(shí)驗(yàn)可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，體驗(yàn)越深刻，學(xué)習(xí)效率就會(huì)越高。物理實(shí)驗(yàn)是增加學(xué)生物理學(xué)習(xí)體驗(yàn)性的重要手段，學(xué)生實(shí)驗(yàn)是實(shí)踐體驗(yàn)性最強(qiáng)的物理學(xué)習(xí)方式。課標(biāo)修訂后，無論是實(shí)驗(yàn)數(shù)量大幅增加，還是實(shí)驗(yàn)類型更全面覆蓋面更廣，都凸顯了學(xué)生實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中重要地位，其對(duì)提高物理教學(xué)實(shí)效有奠基性作用。新課改多年來，教師的教學(xué)理念發(fā)生了很大變化，重視實(shí)驗(yàn)已然成為普遍共識(shí)，但是面對(duì)課標(biāo)的變化，實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)更重，需要學(xué)校、教師倍加重視，投入更多的精力，為此提出以下建議。

4.1 思想上更加重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)

只有教師思想切實(shí)重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，深刻認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)物理教學(xué)的重要性、奠基性作用，才會(huì)有主觀能動(dòng)性去精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)，開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)教具。否則，實(shí)驗(yàn)教學(xué)只是按部就班，中規(guī)中矩走完“流程”，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒有激情、沒有新意，學(xué)生學(xué)習(xí)沒熱情、沒興趣，教學(xué)沒實(shí)效。

學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)思想上重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，才會(huì)想方設(shè)法創(chuàng)造條件按照國家標(biāo)準(zhǔn)或者高于國家標(biāo)準(zhǔn)配齊配全實(shí)驗(yàn)設(shè)備，才能積極創(chuàng)造條件，建立實(shí)驗(yàn)室開放制度。有了硬件基礎(chǔ)學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室才能成為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新常態(tài)。

4.2 硬件保障

新修訂后的課標(biāo)增加了很多學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)都要求學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室親自操作完成。新增加的實(shí)驗(yàn)，如探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系，用單擺測(cè)量重力加速度的大小，測(cè)量玻璃的折射率，雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長，探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置，探究影響感應(yīng)電流方向的因素等，原來實(shí)驗(yàn)室基本上只有幾套裝置供演示實(shí)驗(yàn)用，現(xiàn)在要實(shí)施分組實(shí)驗(yàn)學(xué)校只有按照要求增加室場(chǎng)，配齊實(shí)驗(yàn)裝備，才能保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利開展。

4.3 教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力的全面提升

學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)數(shù)量增加且實(shí)驗(yàn)類型更加全面，對(duì)教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力提出了更高的要求，要求教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)又全又專。全是指教師應(yīng)該對(duì)力、熱、光、電的全部實(shí)驗(yàn)都非常熟練，都能輕松駕馭這些實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，專是指教師應(yīng)該多對(duì)這些實(shí)驗(yàn)有深刻的研究，能夠靈活、智慧處理實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問題，并能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。這就需要教師自覺學(xué)習(xí)、專研，把實(shí)驗(yàn)弄懂弄通，畢竟原來文理分科的時(shí)候，導(dǎo)致有的教師常年不涉及某些模塊的教學(xué)，故而對(duì)這些模塊中的實(shí)驗(yàn)難免生疏。

4.4 物理實(shí)驗(yàn)與科技活動(dòng)相結(jié)合

市、縣教育部門和學(xué)校每年都會(huì)組織一些科技活動(dòng)，比如科技創(chuàng)新大賽。教學(xué)中，可以將物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一些內(nèi)容延伸到課外，將學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)與科技創(chuàng)新大賽等科技活動(dòng)密切聯(lián)系，以達(dá)到物理教學(xué)和學(xué)生實(shí)踐的雙贏，不但可以提升學(xué)生物理學(xué)習(xí)的興趣，提高教學(xué)效率，還能培養(yǎng)學(xué)生的自信，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)踐能力，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)的目的。例如可以將實(shí)驗(yàn)用傳感器自動(dòng)控制裝置與科技創(chuàng)新活動(dòng)結(jié)合，指導(dǎo)學(xué)生制作科技作品，避免了這類實(shí)踐性很強(qiáng)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)紙上談兵、閉門造車。

4.5 書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告落到實(shí)處

在新修訂的課標(biāo)中物理學(xué)科素養(yǎng)水平劃分科學(xué)探究水平4所述“能撰寫完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)科學(xué)探究過程與結(jié)果進(jìn)行交流和反思”，但是現(xiàn)階段高中學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)普遍存在一個(gè)不良現(xiàn)象就是實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫缺位。學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室做了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)、數(shù)據(jù)處理方法教師也都反復(fù)強(qiáng)調(diào)，并且一般都會(huì)給學(xué)生復(fù)印導(dǎo)學(xué)案將上述內(nèi)容清晰呈現(xiàn)，這樣有利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利進(jìn)行。但是實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫缺位，讓學(xué)生失去了反思實(shí)驗(yàn)過程，思考改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，這對(duì)學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理和落實(shí)驗(yàn)操作產(chǎn)生了不利影響，不利于學(xué)生遷移實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。實(shí)驗(yàn)之前學(xué)生有必要弄清楚實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、操作、注意事?xiàng)、數(shù)據(jù)處理方法等，但是實(shí)驗(yàn)之后教師更有必要要求、指導(dǎo)學(xué)生書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，從而在反思中提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

5 小結(jié)

隨著新課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，各地物理實(shí)驗(yàn)試題的結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的變化。尤其重視對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾?，力求通過命題將動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生和死記硬背實(shí)驗(yàn)的學(xué)生區(qū)分開來，那些死記硬背實(shí)驗(yàn)步驟、程式化的試題，如今已很難見到，取而代之的是一些富有創(chuàng)新意識(shí)和探究精神的試題。因此，教師要讓學(xué)生真做實(shí)驗(yàn)，親自動(dòng)手操作、親手記錄數(shù)據(jù)、親身經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，讓學(xué)生有所體驗(yàn)、有所感悟，才能夠順利歸納結(jié)論、牢固掌握知識(shí)。