高中物理與初中物理實驗部分的對接研究

高中物理與初中物理實驗部分的對接研究*

劉麗軍田戰永王 冰尤佳佳孫 健尹國盛

(河南大學物理與電子學院河南 開封475004)

河南省教育廳2014年教師教育教改研究項目，項目編號：2014-JSJYYB-008；河南省科技廳2013年基礎與前沿技術研究項目，項目編號：132300410142

通信作者：尹國盛(1955-)，男，教授，碩士生導師，主要從事物理教學及研究．

摘 要：在中學物理教學中，實驗教學不容忽視.通過對比初中《九年義務教育物理課程標準》和《普通高中物理課程標準》，以及研究現行初高中物理教材中實驗教學內容及要求.我們發現，初高中物理實驗的教學內容既有延續性，又有一定的跳躍性.從初中的觀察演示實驗，到高中的驗證探究型實驗，實驗方法設計的教學顯得越來越重要.

關鍵詞：初中物理高中物理實驗對接研究

作者簡介：劉麗軍(1986-)，女，中教二級，主要從事中學物理教學及研究．

收稿日期：(2015-05-08)

1義務教育物理課程標準對物理實驗的要求

《九年義務教育物理課程標準》指出“實驗教學是物理教學的重要組成部分，是落實物理課程目標，全面提高學生科學素養的重要途徑.”[1]要求物理教學中要發揮實驗在物理教學中的重要作用，進行學生實驗時，應讓學生在理解實驗方案的前提下，自己選擇實驗器材，組合實驗裝置，自主進行實驗.避免把實驗步驟一條條地羅列給學生，并代替學生繪制各種表格，讓學生“按方抓藥”不求甚解地在表格中填入數據，這種菜單式的實驗操作模式固然容易得出預期的實驗結果，但不利于學生實驗探究能力的培養.同時，給出了20個學生必做的實驗項目，涵蓋力、熱、光、電等物理基礎實驗內容.

2普通高中物理課程標準對物理實驗的要求

《普通高中物理課程標準》三維目標均對物理實驗有所強調，并指出“高中物理實驗的目的是使學生較為深入地學習物理實驗的有關理論、方法和技能；進一步提高學生的實驗素養，激發學生實驗探究的興趣；增強學生的創新意識；培養學生實事求是、嚴謹認真的科學態度；養成交流與合作的良好習慣；發展學生的實踐能力.”[2]可見，高中物理實驗要突出物理學科特點，發揮實驗在物理教學中的重要作用，物理實驗是高中物理教學中的重要內容.在必修和選修模塊中，都不同程度地體現了對物理實驗的進一步要求.在高中物理教學中，應該重視學生對物理實驗的理解.在觀察演示實驗時，不僅要學生關注所觀察的現象，同時要讓學生理解該物理現象是用來說明什么問題和怎樣說明問題的.應該盡量讓學生了解實驗裝置的工作原理.在進行學生實驗時，應該讓學生在明確實驗目的、理解實驗原理的前提下獨立操作實驗.重視學生實驗技能的提高，使學生能正確使用高中物理實驗項目中的儀器和工具，獲得較準確的實驗信息，但要避免進行刻板的技能訓練.實驗是了解、研究自然規律的重要方法，它的作用不只是為了獲取信息.應該讓學生認識到實驗操作是在相關原理的指引下進行的，學會把實驗獲得的信息演繹、歸納成結論，只動腦不動手和只動手不動腦都是不正確的.

3初高中物理實驗要求的異同

初高中物理課程標準都對學生的獨立實驗能力要求較高，強調讓學生獨立自主的進行物理實驗，教師要避免在學生實驗中對學生進行不必要的干預，達到全面提高學生科學素養的目的.因此，教師在教學中要重視學生獨立意識的培養，避免在物理實驗中羅列步驟，學生填表式的進行實驗等情況.同時，教師要引導學生去思考實驗背后的物理規律，找到問題的本質，掌握分析處理問題的方法，養成良好的實驗習慣.

初高中物理實驗部分最大的不同在于，高中物理較多地增加了探究型實驗，這對于進一步提升全體學生的科學素養非常重要。在探究型實驗中，學生將會學習到更多處理問題的科學方法和技能，逐步培養學生獨立解決問題的素養，同時也養成良好的探索習慣，學會通過探究獲取新的知識，形成良好的學習習慣，開發創新思維能力.

4高中物理實驗的特點及其與初中物理實驗的對接教學

《普通高中物理課程標準》更強調學生對于物理實驗的理解應用能力，要能夠理解物理現象與問題的解決之間的關系，不僅僅是停留于對某個實驗現象的觀察與總結.學生要更加重視實驗的原理和方法的分析，以及結論的得出方法，等等.

首先，以人教版高中物理實驗“探究小車速度隨時間變化的規律”[3]和初中物理實驗“科學探究：速度的變化”[4]為例，探討如何更好地進行初高中物理實驗的對接.

初中物理中對于速度的變化的探究過程如下：

(1)提出問題.如何確定一個物體運動的速度有沒有變化.

(2)設計實驗.若測出物體在運動過程中有兩段時間的速度值不一樣，那就可以證明這個物體在運動過程中速度變化了.

(3)進行試驗.測量路程和時間，填入表格.

(4)得出結論.

高中物理實驗“探究小車速度隨時間變化的規律”是在實驗“用打點計時器測速度”之后，所以教材中首先提出實驗的方案：用打點計時器研究小車在重物牽引下的運動.其過程如下：

(1)進行實驗.重物牽引小車，小車帶動紙帶，通過打點計時器記錄小車運動的相關信息.

(2)數據處理.選擇合適的紙帶，使用合適的時間間隔對紙帶進行計數，得出各計數點的速度，填表.

(3)作出v-t圖像.描述小車速度隨時間變化的規律.

由此可以看出，高中物理注重獲取數據的準確性和合理性，以及實驗數據處理的科學性.同時，高中物理實驗中所體現的處理分析問題的科學方法也更具有普遍性.例如，本實驗中，高中物理在實驗器材上選擇了精確度較高的打點計時器作為計時工具；數據處理上也有了更多的誤差減小的辦法，在計算瞬時速度的時候采取了選取計數點的方法，減小了測量時的相對誤差；同時在最后的數據分析上，采用了圖像法這一物理學實驗中常用的數據分析方法，使實驗結論的得出更加準確合理.

下面再以力的合成為例對比初高中物理實驗的異同，從中進一步體會初高中物理實驗的特點，力求能更準確地把握教學中的切合點.

初中物理實驗“探究同一直線上二力的合成”對于同一直線上的力的合成給出了詳細的實驗過程和實驗指導，并為學生繪制了完整的數據表格，學生只需按照課本所給過程和操作方法認真完成實驗步驟，并將所需數據填入繪制好的表格即可完成實驗.

高中物理實驗“探究求合力的方法”只是簡單給出了實驗的整體規劃并給予簡單提示,對于試驗中的一些具體的實施方法以及操作方式并未詳細給出,而是留給了學生去獨立思考,自行確定實驗操作方案.本實驗通過探究互成角度的兩個力的合成方法，最后讓學生總結出了求合力的具體方法，嘗試了矢量運算的相關技能.

可以看出，高中物理實驗的探究性要高于初中物理實驗的探究性，實驗中均涉及到力的合成方法的總結，不同的是，初中物理只是對同一直線上的力的合成給出了計算方法，高中物理則是通過更為一般性的探究，得出了力的合成的方法——平行四邊形定則，也即是矢量運算法則.通過學習，讓學生能夠學習到更為普適的知識，才能更好地為他們今后的學習和發展奠定良好的基礎.這也是完全符合課程標準的，同時也符合學生的認知發展規律.

5高中物理實驗應注意的幾個問題

高中物理實驗對初中物理實驗有延續，但更多的是提升，不僅僅是實驗過程復雜程度的變化，而是通過實驗教授學生去思考問題，找尋解決問題的更為合理的方式和方法.教會學生利用實驗中的科學方法的在后續知識的學習以及生活中的應用.在進行高中物理實驗教學的時候，教師要從以下幾個方面進行.

(1)引導學生進行實驗設計.

實驗設計包括以下幾個方面：

1)實驗原理的分析.原理清楚，才能設計出合理的實驗方案，原理分析要從已有的物理規律、定律等出發，弄清楚實驗中要測量的物理量以及如何通過測量的物理量得出相關數據.

2)實驗操作過程的設計.正確無誤地操作可以減小實驗誤差，避免實驗中的錯誤操作.實驗操作也就是實驗的實施過程，決定著實驗的成敗.

3)實驗數據分析的設計.數據分析決定了實驗結論得出的準確性，引導學生進行準確的數據分析至關重要.

(2)引導學生選擇合理的實驗器材

只有合理的實驗器材才能保證實驗操作的簡單高效、數據獲取的準確便捷.同時，實驗器材的選擇必須遵循實驗的“安全、準確、易操作”等原則，器材的選擇也要與實驗原理、實驗設計等相配合.

(3)引導學生思考和總結實驗

實驗結束并不意味著思考的結束，相反，它是思考更深層次問題的開始.教師應當適時地引導學生思考以下幾個方面的內容：

1)思考實驗設計.主要引導學生思考實驗是通過什么樣的方式去研究物理問題的，實驗中有沒有比較科學的方法可以借鑒，以及為什么要這樣設計，有沒有更好的實驗方案和方法來實現本實驗，啟發學生關于實驗原理的創新思考.

2)思考實驗過程.引導學生思考實驗過程中的操作注意事項，為什么要注意這些，對于實驗有什么樣的效果，能不能使用其他的操作方法，提高學生的操作創新能力.

3)思考實驗結論.思考實驗結論是否正確，是否合理，實驗結論能說明什么樣的問題，能不能推廣到其他情況，以及推廣條件和范圍等，提高學生的應用創新能力.

4)思考實驗所反映的物理現象和規律.本實驗通過什么物理現象反映了什么樣的物理規律，是否能夠嚴格驗證該規律.更深層次的思考是，如何設計一個實驗去驗證其他物理規律，等等.提高學生處理和解決問題的能力.

參 考 文 獻

1中華人民共和國教育部. 全日制義務教育物理課程標準. 北京：人民教育出版社,2011

2中華人民共和國教育部. 全日制普通高中物理課程標準. 北京：人民教育出版社, 2011

3張大昌,彭前程，等.普通高中物理共同必修1.北京：人民教育出版社,2013

4彭前程,杜敏，等.義務教育課程標準實驗教科書八年級物理.北京：人民教育出版社,2013

Research on Experimental Part Links Between

Senior Physics and Junior Physic

Liu LijunTian ZhanyongWang BingYou JiajiaSun JianYin Guosheng

(Physics and Electronic College, Henan University, Kaifeng，Henan475004)

Abstract:Experimental part can not be ignored in middle school physics teaching. In this articale we have compared the standard of physics courses in the nine-year compulsory education, the full-time general Senior High School Physics Curriculum Standard and middle school physics teaching materials in use now. We found that there are something in common and difference in this part between junior physics and senior physics. The biggest different is that analytical and problem-solving abilities is much valued in senior physics rather than observing and thinking ablitity in junior physics. So, in this situation, we should pay more attention to the design of experimental method in senior physics.

Key words:junior physics; senior physics; experiment; research in teaching links.

教育技術應用