中日高中物理教材比較分析

摘要：本文以人教版普通高中教科書《物理必修第三冊》和《物理選擇性必修第二冊》為中方教材藍本，以《物理基礎》和《物理》為日方教材藍本，通過對實驗類型、實驗形式和實驗位置的對比研究，運用了文獻分析法、文本分析法和比較研究法，對比分析了兩國高中物理教材中電學實驗部分的編寫特點。研究發現，兩國教材在實驗類型上都有著驗證型實驗和探究型實驗占比幾乎相同，訓練型實驗和測定型實驗占比較少的共同特點；在實驗形式上，中國教材多樣化，日本教材簡潔化；在實驗位置分布上，中國教材更傾向于用實驗提供感性材料支撐，在文首和文中設置較多的實驗，日本教材更注重實驗經典性與可讀性和可操作性，在文中和獨立成篇設置較多的實驗。本文對兩國教材的特點進行了分析，并提出了相關建議。

關鍵詞：高中物理教材；電學；實驗教學；比較研究

中圖分類號：G634 文獻標識碼：A 文章編號：1673-260X（2024）10-0110-05

1中日兩國高中物理教材概況

當下，中國的高中物理教材主要有人教版、蘇教版、魯教版、冀教版、浙教版、部編版、滬科版、北師大版等幾種版本。不同版本的高中物理教材在知識點的內容、編排、難易程度等方面雖存在一定的差異，但都是根據國家課程標準和教學大綱編寫的，具有一定的共性。相較于其他版本的教材，人教版《物理》教材在國內高中物理課程中的使用率明顯較高，是目前我國使用最廣泛的物理教材之一，也是最能代表中國高中物理教材現階段編寫特點的。該版物理教材分為三冊必修和三冊選擇性必修，在內容編排、知識呈現、實驗設計等方面在2019年經改版后都有較大的改進，更加符合新時代的教育理念和學生的學習需求。其他出版社出版的高中物理教材一般是根據不同地區的教學需求和特色編寫的，目前在部分省市使用。

在日本，中小學教材的編寫和發行是由民間機構負責的，但是不同地區和學校可以根據自己的需要和特色來選擇合適的教材。一般來說，公立學校的教材是由所在的都道府縣或市町村的教育委員會通過一定的程序來決定的，而國立和私立學校的教材則由學校的校長來決定。其中由第一學習社、東京書籍、實教、數研和啟林館這五個出版社各自出版的高中物理教材在日本被廣泛使用，教材的編寫、審核和選用有相應的法規作保障。東京書籍株式會社作為日本最大的出版社之一，其發行的教材在日本的市場占有率很高，也是日本高考的主要參考教材之一。該教材分為《物理基礎》與《物理》據了解，兩本教科書分別對應日本高中物理的必修和選修，內容有一定的重疊但有各自的特色和側重點。

作為以實驗為基礎的自然科學，物理的實驗教學為學生提供了機會去發現、探索和實踐，促進了知識與實際應用之間的連接，加強了學生的科學素養和實驗技能，同時也讓學習變得更加有趣和有意義。本文以中國人教版普通高中物理教科書與日本東京書籍出版的高中物理教科書為研究的教材。由于教材內容較多，故只選取了其中電學部分比較分析兩國教材實驗教學的編寫特點。其中人教版物理教材的電學內容被安排在《物理必修第三冊》、《物理選擇性必修第二冊》；東京書籍版教材的電學內容被安排在《物理基礎》第二編第3章與《物理》第三編的1-4章，其章對應章節目錄如附件1、2所示。此次研究將從實驗類型、實驗形式以及實驗的位置分布四個方面入手，運用文本分析法和比較研究法進行分析對比，以期為我國物理教材電學部分實驗的設計和安排提供參考。

2中日高中物理教材中電學實驗部分對比

2.1對比實驗類型

本文結合戚靜芳、高婉瀅的研究，將實驗類型通過一級指標和二級指標分類如表1.

對于演示實驗，通常為教師操作、學生觀察，用以展示物理現象，激發學生興趣，示范實驗操作步驟和物理科學方法，常用于新課教學。

而分組實驗是小組合作完成實驗，強調團隊配合和師生互動，又包括注重通過重復已學知識點的實驗操作，提升學生動手操作能力和實驗器材的熟練度的訓練型實驗：在預設實驗框架下驗證已知結果或假說的正確性，重在演示與證明科學內容的驗證型實驗；通過實驗測定物理量并與已知值比對，重視數據處理與分析的測定型實驗：在未知實驗結果前提下，通過自主實驗得出結論，強調科學探究過程和知識形成的探究型實驗這四個子類型。

課題探究與課外實驗則內容范圍寬泛、限制較少，具趣味性和擴展性。學生可在教師指導下或獨立完成，常用生活中的物品作為實驗用具。強調學生的科學研究方法、合作交流和綜合能力培養。

經過對人教版普通高中教科書物理必修第三冊2019版和物理選擇性必修第二冊中實驗教學的分類與統計，其實驗類型分布如表2。

經過對日本高中理系物理用、日本文部科學省檢定濟教科書《物理基礎》與《物理》中電學部分，即《物理基礎》第二編與《物理》第三編的實驗教學分類統計后，其實驗類型分布如表3。

總體來說，無論中國還是日本都有著驗證型實驗和探究型實驗占比幾乎相同，訓練型實驗和測定型實驗占比較少的共同特點。

兩國的不同點在于，中方教材中電學實驗總數有55個，其中以演示型實驗為主，占實驗總數的45.45%.以驗證型實驗、探究型實驗、課外實驗與課題研究為輔，共占實驗總數的41.81%；而在日本教材的電學部分中，實驗共有21個比中國教材實驗總數的一半還要少。值得注意的是日本教材在電學部分中基本上沒有演示實驗和測定型實驗，但驗證型實驗和探究型實驗都各自占到了總數的33.33%.其次是課外實驗與課題研究與中國的實驗占比相似，為19.05%

綜上所述，可以說中國對于較為難理解的電學內容主要采用以演示實驗教學為主的手段，而日本則沒有采用演示實驗教學，主要采用學生進行驗證型、探究型實驗、課外實驗與課題研究的形式，讓學生親自動手經歷、體驗較為難理解的電學內容。建議相關教材可以適當的減少一部分的演示型實驗，把更多親自動手實踐的機會給學生。另外，在好多非驗證型實驗中，中國的教材總會把實驗的相關結果順帶告訴學生能，而日本教材卻沒有。告訴了學生結果，學生可能會喪失做實驗的興趣與動機，這點也應該引起我們的重視與反思。

2.2對比實驗形式

經過對人教版普通高中教科書物理必修第三冊2019版和物理選擇性必修第二冊中每種實驗形式統計的實驗數量進行統計后，其實驗形式與實驗類型的關系如表4。

通過對人教版普通高中教科書物理必修第三冊2019版和物理選擇性必修第二冊中實驗教學部分進行文本分析，“實驗”形式的實驗特點為都是分組實驗，且實驗類型包含的范圍廣，是基本的教學內容。但相關敘述與要求不多。這形式實驗常出現在教材中需要用直觀的感性素材支撐的地方。

“做一做”形式的特點為多為驗證型實驗且內容是拓展性的，不是基本的教學內容，學生可以根據自己的條件選擇自己會分組獨立或在老師的幫助下進行。器材或專業或簡易，具有一定的趣味性。

“演示”形式的特點為都是演示型實驗，此實驗形式的設置目的就如演示型實驗一樣，即教師操作學生觀察的示范型實驗，激發起學生觀察的興趣，豐富學生的感性認識。

“拓展學習”形式的特點為把實驗的步驟、現象、結論等都告訴學生，學生通過閱讀課本上的圖文就能了解該實驗的過程和結論以及注意事項。

對于“章節實驗”類型實驗來說，特點為每一次實驗都獨立成篇，內容的相關敘述與要求詳細且嚴格，實驗類型包含的范圍也很多，是基本的教學內容，可以說是大型的“實驗”形式。

“課題研究”類型的實驗注重探究性和實踐性，結合跨學科知識的同時強調開放性和靈活性，基于實際生活中的現象和問題，讓學生在真實情境中應用物理知識，增強學習的趣味性和現實感。致力于將物理知識應用于真實情境中去。這類實驗不僅有利于提高學生學習興趣和動手能力，還有助于培養學生獨立思考和問題解決的能力。

對日本的《物理基礎》第二編與《物理》第三編的實驗教學分類統計后，其實驗形式與實驗類型的關系如表5。

對日本的《物理基礎》第二編與《物理》第三編的實驗教學進行文本分析后，“観察実験”形式的特點為內容以驗證型和探究型為主且實驗要求學生自己動手操作、仔細觀察。目的上以啟發學生思考為主。“Myラボ”形式的特點為都為課外實驗，且實驗的趣味性較強，材料也易尋找多為生活用品，學生可以依自己的興趣選擇完成沒有硬性要求。“探究”形式的特點為內容都為探究型實驗，以訓練學生的實驗探究能力為主，內容詳細且要求較為嚴格。“探究PLUS”形式的特點為都為課外課題研究。內容上只給出實驗目的以及一些注意事項，學生自己可以在較為自由的條件下進行課題研究。

綜上所述，中方教材的實驗形式較為多樣，涵蓋了“實驗”“做一做”“演示”“拓展學習”“章節實驗”“課題研究”共六種形式。不同實驗形式在實驗教學中占比不均，其中“演示”實驗形式最多，占總實驗的40%，其次是“實驗”和“做一做”，共占總實驗的41.82%。盡管形式多樣，但以演示性實驗為主，即教師操作學生觀察的形式占多數，較少涉及學生自主探究的實驗形式。

日方教材的實驗形式相對單一，主要以“觀察實驗”“Myラボ”“探究”“探究PLUS”四種形式體現。其中，“觀察實驗”占絕對主導地位，占電學部分總實驗的66.66%.其余實驗形式如探究和探究PLUS分別占14.29%。強調學生自主操作和觀察，培養學生的獨立思考和主動探究的能力。

可見兩國教材對學生學習的側重點是有所不同的：中方教材注重知識點的系統傳授和學生操作技能的訓練，通過多樣的實驗形式讓學生動手操作和觀察。偏重于教師的演示和講解，培育學生對物理現象的興趣，但自主性和探究性的部分相對較少；而日方則強調學生的自主探究和觀察能力，實驗設計上更多鼓勵學生自己動手操作，培養其獨立解決問題的能力。課外研究和探究型實驗比重較大，內容較為深入，重視學生在真實情境中的知識應用。

總的來說中日兩國高中物理教材在電學實驗部分的實驗形式上有顯著差異：中國教材實驗形式多樣，但以演示型為主，旨在系統性知識傳授；日本教材實驗形式較少，但強調學生的自主探究和實際操作能力。未來，可以根據各自的優缺點進行互補優化，提高實驗教學的有效性和學生的學習興趣。此外中方教材的每一種實驗教學形式的特點除“演示”板塊外，相較日本還缺乏鮮明度。因此，對于我國教科書中每一種實驗教學形式的目的和功能劃分還需要改進。

2.3對比實驗位置分布

根據實驗的位置分布，可以將實驗分為四類：

首先是章首實驗，這類實驗用于在學生形成理性認識前，通過實驗提供感性材料，激發認知沖突，打好基礎；其次是文中實驗，主要幫助學生在學習理論知識的同時進行實驗操作，增強理論與實踐的結合；然后是用于鞏固和解釋章節內容，促進學生理性認識的章末實驗；最后是獨立成篇實驗，該類實驗內容較多，常為探究型實驗，強調實驗的重要性、經典性、可讀性和可操作性，

經過對中日兩國高中物理電學部分實驗位置分布的統計，其結果如表6所示。

其各部分的數量占比情況如表7所示。

從上述兩張表格可以看出，無論中國還是日本位于文中的實驗是最多的，說明兩國教材都考慮到讓學生在學習理論知識的同時，觀察和操作實驗，加深對物理概念和原理的理解和記憶。

除將實驗置于文中外，中方教材還更傾向于選擇將實驗置于文末和章首：而日方教材則更傾向于將實驗設置為獨立成篇。說明該日本教材更注重實驗經典性和實驗的可讀性與可操作性：而中國相較于日本更傾向于鞏固、促進學生對章節內容的理性認識，對課本所介紹的內容做進一步的解釋說明。

最后，在中方教材中有16.36%占比的實驗被至于章首，反觀日方教材則為0，這體現了中國在開始進行新一章節內容的介紹時，比日本更傾向于用實驗提供感性材料支撐，在學生學習相關知識形成理性認識前，先通過實驗使學生對該內容形成自己的看法或使學生產生認知沖突，豐富學生感性認識基礎的作用，為后面相關內容的學習做鋪墊，而日本更多的則是用語言敘述。

3小結

中日兩國的物理教材在電學實驗類型上都有著共同點，即驗證型實驗和探究型實驗占主導地位，而訓練型實驗和測定型實驗的比例較少。然而，兩國教材在具體實驗安排上存在顯著差異。中國教材中共有55個電學實驗，以演示型實驗為主，占45.45%.而驗證型實驗、探究型實驗、課外實驗與課題研究則占41.81%。相較之下，日本教材的電學實驗總數為21個，驗證型和探究型實驗各占33.33%.課外實驗與課題研究占19.05%，并且沒有演示實驗和測定型實驗。

在實驗形式上，中國教材形式多樣，涵蓋“實驗”“做一做”“演示”“拓展學習”“章節實驗”和“課題研究”六種形式，其中演示實驗最多，占40%。這種安排較偏重于教師的演示，而學生自主探究的實驗相對較少。相反，日本教材的實驗形式較為單一，主要包括“觀察實驗”“Myラボ”“探究”和“探究PLUS”四種形式，其中“觀察實驗”占66.66%，強調學生自主操作和觀察，旨在培養獨立思考和探究能力。實驗的位置分布方面，中日兩國均將大多數實驗設置在文中，以便學生在學習理論知識的同時進行觀察和操作。中國教材還傾向于將實驗置于文末和章首，有16.36%的實驗位于章首，而日本教材則更注重實驗的獨立成篇，強調實驗的經典性和可操作性。

基于上述研究，本文對物理教材的編寫以及物理教學實踐給予如下建議：

首先要給予學生更多的自主探究機會。通過適當減少一部分演示型實驗的比例，增加學生自主動手的機會，提高他們的實驗探究能力，避免在非驗證型實驗中直接告訴學生結果以激發學生的實驗興趣和動機。

其次是豐富實驗形式與內容。對于不同的實驗形式，明確其教育目的和功能、增強教材的編寫特點，使每種實驗形式具有鮮明度。此外還可以適當增加課外實驗與課題研究的比例，結合實際生活中的現象和問題，增強學生的學習趣味性和現實感。

然后是優化實驗位置分布。通過保持實驗在文中、文末和章首的合理分布，利用實驗內容引導和鞏固學生的學習，特別是在章節開始時通過實驗引發學生的興趣和認知沖突，為后續學習打下基礎。

最后要加強教師培訓，提升教師實驗教學能力。加強教師在實驗教學中的培訓，使其能夠更好地指導學生進行自主探究實驗，提高學生的實驗操作能力和科學素養。

另外據調查顯示，我國的高中生在物理實驗中，其實驗設計能力、實驗自我監控能力、科學態度與合作意識等方面都較為薄弱。但隨著我國教材的改革，相信這些短板一定會被補齊。由于筆者自身的研究素養不夠深厚，缺乏對我國課堂教學的實踐認識以及對日本真實的實驗教學的認識，故不可避免地會顯得粗糙。相信今后會有更多的學者關注兩國的實驗教學，用更加嚴密、科學的評價體系比較兩國的教學異同，繼而為我國的教育改革提出更加科學、寶貴的意見。