五個版本初中物理新教材實驗內容比較研究

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148（2025）6-0031-6

物理學實驗是人類認識世界的重要活動，是進行物理學科研究的基礎，其對學生科學思維、探究能力、科學態度的培養起著關鍵的作用。教育部在2022年發布的《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標\"中明確指出[1，義務教育物理課程是一門以實驗為基礎的自然科學課程，凸顯了實驗在物理教學中的地位和作用。隨著新課改的不斷推進，初中物理教科書在豐富性和多樣性方面取得了顯著的進展，也得到了社會的廣泛認可。在“一標多本”理念的指引下，全國各地的教材編寫者根據新課標編寫了不同版本的初中物理新教材，并在2024年9月正式投人使用。各版教材編寫者從不同視角解讀新課標對實驗的要求，使得各版教材在實驗內容呈現上各有千秋。教材作為新課程改革最重要的教學資源之一，通過比較分析各版教材的實驗內容，有助于幫助一線物理教師更全面、深人地認識不同版本的新教材，為實驗教學的有效開展提供指引和參考，更好地推動新課程理念落地實施。

本研究以2024年秋季出版的人教版、滬粵版、蘇科版、北師大版、教科版初中物理八年級上冊教材中的實驗活動內容作為研究對象。在綜合考量現有研究的基礎上，本研究依據新課標的要求和初中物理實驗教學涉及的關鍵要素，結合教材中實驗內容的呈現特點，建立了系統比較教材實驗內容的框架，包括實驗分布及數量、實驗呈現形式、實驗儀器、實驗插圖4個維度，以期深入解析并對比5版教材在實驗內容上的特色和差異。

15版初中物理新教材實驗內容比較分析與討論

1.1 實驗分布及數量比較

物理是以觀察、實驗為基礎的科學，實驗在物理教材中的地位舉足輕重。各版教材的實驗活動名稱、對應知識點和數量統計如表1所示。

綜合對比表1統計數據發現，5版教材都能夠貫徹新課標的基本理念，在新課標所要求的必做實驗之外，都新增了大量的實驗活動。以教科版教材在力學板塊增加的“探究 1cm³ 物體質量的含義\"實驗為例，要求學生測量不同物塊的質量與體積，并猜想單位體積對應的質量的含義。這個相對新課標新增的實驗，作為質量與密度章節的過渡，不僅深化了學生對物質密度知識內涵的理解，也增強了教材知識點的連貫性。

值得注意的是，各版教材在不同知識板塊的實驗數量有較明顯的差異。例如，教科版教材在聲學板塊中共設計了14個實驗，是北師大版教材的兩倍。其中，教科版教材相對其他版本教材額外的實驗之一是：利用計算機和聲學傳感器分別探究了樂音的音調、響度、音色三大特性，通過將聲音的波形顯化對比，讓學生能夠將聽覺和視覺連接起來，增強學生對聲音的記憶和理解。這啟發我們在教學中可以借鑒教科版教材，調動學生多個感官參與學習，為學生提供更加豐富和全面的學習體驗。

1.2 實驗呈現形式比較

新教材通過設計特定的欄目標題來呈現不同實驗內容，使得實驗內容和教學環節的對應關系更加清晰，從而推動實驗教學在課堂上的高效開展。各版教材實驗欄目形式及數量統計如表2所示。

由表2統計數據不難看出，各版教材都很好地兼顧了課堂內外的實驗教學，所有版本新教材都將學生實驗單獨設置為1個欄目，與其他實驗活動區分開來，強調學生在教師的引導下主動參與設計實驗，通過觀察、測量、實驗、分析、交流討論等方式得到實驗結果，總結物理規律[2]。但各版教材對于同一實驗的設計各有特點。以“探究平面鏡成像的特點\"實驗為例，北師大版教材在實驗過程中具象化地體現了科學探究中的問題、證據、解釋、交流四大要素。從人站在平面鏡前看到自己的像這一生活實例出發，提出物理問題：人遠離平面鏡時平面鏡中的像會如何變化？進而引導學生從實驗目的出發，步步深入地進行科學探究，得到結果后進行小組交流討論。教科版教材在此基礎上更強調情境創建，從小聰和小明兩位主人公各執己見出發，圖文并茂，更貼近學生的生活和角色，引導學生身臨其境地參與實驗。而滬粵版、蘇科版、人教版教材只是以文字形式給出了實驗方案和實驗操作過程。教師在進行實驗教學時，可以參照北師大版和教科版教材進行拓展，培養學生科學探究的能力和科學的學習方法。

編寫者通過欄目的設置向廣大教師傳遞其編寫意圖，對于不同欄目的設計導向了不同的實驗類型和教學方式。進一步，我們將實驗分為學生實驗、師生實驗活動、課外實驗3個維度。學生實驗是指教材中明確規定的學生必須動手做的實驗；師生實驗活動包括教師展示的實驗活動、學生親身參與的觀察活動和應用物理知識解決實際問題為主的實踐活動；課外實驗是指學生在課外利用簡易的實驗器材進行的實驗。各版教材中實驗教學方式分類統計如表3所示。

綜合比較不同版本教材的統計數據發現，滬粵版教材中師生實驗活動數量更多，以“活動\"欄目為主線，將實驗穿插在物理概念、規律之中，倡導學生在邊教邊學、邊玩邊學、邊著邊學的過程中思考、發現、解決問題。人教版、蘇科版和北師大版教材則在學生實驗和師生實驗活動上保持了相對均衡的比例，既注重了學生的主體地位，又強調了教師的引導作用。而教科版教材則最注重課外實驗的設置，八年級上冊教材課外實驗達到14個，拓寬了學生的學習時間和空間。其中，教科版教材中的“家庭實驗室”欄目設計的是學生在課外開展的小實驗。例如，讓學生探究自行車尾燈“發光\"的奧秘，運用了光在平面鏡中反射的原理，鼓勵學生與家人、朋友一起來分享這一奧秘，提高學生的安全意識，將實驗教學延伸到課外，充分發揮家校協同育人的作用。教科版教材中的“數字實驗”欄目則是讓學生應用計算機及其相關軟件，通過人機對話的方式開展實驗。

例如，在學習樂音和噪聲時，讓學生利用計算機中的虛擬聲音示波器觀察二者的波形圖，從而幫助學生認識噪聲。數字化實驗把不易觀察的物理現象可視化，將知識、技術與實踐相結合，給學生提供了多種實驗平臺和資源。教師可以對這些實驗有意識地加以引導，提升學生的信息素養。

1.3 實驗儀器比較

實驗器材是物理實驗的重要工具，是完成實驗的必要條件。根據實驗過程中使用的儀器，可以將其分為生活用品、實驗室儀器、現代技術3類[2。生活用品主要指學生生活中隨處可見的用具；實驗室儀器指實驗器材為實驗室用具，如量筒、溫度計、激光、透鏡等；現代技術即用現代化手段進行實驗，如傳感器、計算機、手機等。各版教材中的實驗儀器分類統計如表4所示。部分實驗使用多種類型的儀器，本文分別予以計數，因此統計總數有可能大于各版教材實驗總數。

統計結果顯示，各版教材中的實驗以實驗室儀器為主，彰顯了新課標提出的“會正確使用已學實驗器材收集數據\"的學業要求[1]。少數實驗在課后實驗部分會拓展到運用計算機、傳感器等更加專業的儀器進行數字化實驗。例如，教科版教材要求學生在課后用手機下載虛擬聲音示波器，探究聽力與年齡的關系，將聲音的波形顯化，幫助學生借助現代技術看到不易觀察的物理現象，感受物理的神奇奧秘[3]。此外，統計數據顯示，各版教材都很重視物理實驗教學與現代化技術的結合。例如，北師大版教材通過“科學窗\"和“拓展閱讀\"欄目向學生普及現代技術在物理中的應用，拓寬了學生的知識面，也為廣大教師開展實驗教學提供了多樣化素材。

也需要看到，各版教材在儀器選擇上既有共同點，又有其獨特之處。在研究“聲音是怎么產生的\"這一問題時，北師大版教材設計了“發聲時手摸喉頭”“敲擊撒有紙屑的鼓面\"“輕質小球接觸發聲的音叉\"3個小實驗，而人教版教材則讓學生撥動橡皮筋，觀察、體驗、總結物體發聲時的共同特征，滬粵版和教科版教材還使用了揚聲器。各版教材都設計了以生活用品為儀器的實驗作為“聲現象\"這一課題的引入，通過隨處可見的情境引導學生作出猜想和假設，發揮情境的育人功能。生活物品制作成的教具與現有實驗教具相比，具有低成本的可獲得性。教師也應該鼓勵學生利用生活中的物品進行實驗設計與創新，深度體驗物理濃郁的生活氣息，使物理實驗“生活化”，源于生活，高于生活，又回歸于生活，讓生活物品不只服務于生活，讓物理實驗不再拘泥于實驗室，做到時時可參與、人人可體驗[4]。

1.4 實驗插圖比較

實驗插圖是實驗的重要組成部分，各版教材中的實驗插圖類型各有不同，大致可分為實景實物圖、實驗示意圖和無插圖3類，匯總各版教材實驗插圖數量及其占比如表5所示。

統計顯示，各版教材的實驗插圖以示意圖為主，占比均在 50% 左右。這表明，各版教材更重視將實驗原理、實驗現象通過示意圖的方式予以直觀顯化，有利于學生更好地理解實驗背后的原理，也考驗了學生在實際操作中將示意圖轉化為實物進行實驗設計、動手操作、觀察現象的能力。

需要說明的是，教材部分實驗配有兩類插圖，所以插圖的總數可能會大于實驗活動的數量。從表5不難看出，教材的絕大部分實驗都配有插圖。其中，滬粵版教材有7個實驗既有實景實物圖，又有實驗示意圖，在5版教材中數量位居前列。實景實物圖多為生活用品，更加貼近學生的生活實際，能夠引發學生聯系自己的生活經驗進行思考。兩類插圖相互對應，有利于增強學生的感官認識，同時提高實驗的可操作性。

部分實驗操作較為簡單，教材則沒有配備相應的實驗插圖。這部分實驗需要學生依據教材的語言描述完成實驗操作，更有利于鍛煉學生的理解能力和解決實際問題的能力。例如，滬粵版教材“課外活動”欄目中，要求學生用細線懸掛小球，使它來回擺動時間為2s，測量從懸掛點到球心的距離。該實驗僅以文字形式明確實驗目的，讓學生類比實驗課上“探究擺的奧秘”的實驗過程，沒有呈現實驗配圖，促進學生獨立思考，自主設計實驗方案，激發學生的創造力和主動性。

2基于教材實驗內容對比分析的教學建議

為了更好地使用新教材開展實驗教學，基于上述對5版初中物理八年級上冊新教材實驗內容的對比研究，提出以下若干教學建議供廣大一線教師參考。

2.1 教師要學會整合不同版本教材資源，集百家之所長

前文關于5版初中物理新教材實驗分布定量與定性的對比分析，啟示我們：5版教材匯聚了豐富的實驗素材，不同版本教材對同一實驗的編寫有其自身的亮點和特色，都能為教學提供借鑒和參考。我們可以發現，滬粵版教材非常重視實驗活動，設計了大量與實際生活相關的問題和實踐。北師大版教材重視學生實驗的科學探究過程，強調科學探究環節的完整性。教科版教材重視對學生知識的拓展，將趣味實驗納入課外活動中，吸引學生主動參與。因此，教師在實際教學設計過程中，建議同時翻閱和整合多種版本教材的實驗素材，利用不同版本教材的優勢，豐富實驗教學。例如，在滬粵版教材“探究平面鏡成像的特點\"實驗中，教材只呈現了實驗方案和操作步驟，教師應在此基礎上完善其他探究環節，幫助學生獲得更全面的科學探究體驗，促進其科學素養的全面協調發展。

2.2傳統實驗儀器與現代實驗設備各取所長，提高課堂效率

前文關于5版初中物理新教材實驗儀器的對比分析，啟示我們：各版教材巧妙地將傳統實驗儀器與現代技術設備相結合，這樣做不僅能使實驗更貼近學生的實際生活，培養學生在真實情境中發現問題、解決問題的能力，而且能激發學生探索科技前沿的熱情，讓物理教學生活化、現代化。在實際教學中，教師應基于實驗內容，靈活選擇實驗儀器，運用新的教學儀器和數字化實驗設備對傳統實驗進行改進和補充，為課堂注入科技的活力。例如，在“探究樂音的特性”一節課中，教科版教材先從學生熟悉的生活用品出發，讓學生觀察粗細不同的橡皮筋振動發聲的音調，接著引發學生思考“怎么樣才能‘看到’聲音的波形”，從而引入聲音傳感器和計算機將聲音信號轉化為聲波圖像。這樣的生活用品與現代技術結合的實驗組合設計，極大地擴展了傳統實驗的可視性，深化了學生對所學知識的理解，為打造高效課堂提供了很好的助力。

2.3引導學生深度挖掘教材實驗，達成“知其所以然”，鼓勵學生“創中學”

翻閱各版新教材可以看到，物理教材受到篇幅的限制，不可能所有的實驗內容都循循善誘，不少實驗方案及其過程都直接呈現在教材之中。作為教師，有必要從“教教材\"轉變為“用教材教”。一方面，引導學生進一步探究教材實驗背后的來龍去脈；另一方面，從教材實驗素材出發培養學生的創新思維、批判意識，凸顯“創中學”的理念。例如，在進行學生實驗前，教師應該布置預習任務，讓學生對實驗目的、原理、操作步驟都“知其所以然”。在探究實驗中，教師以引導為主，給學生自主探究留出更多的空余時間，讓學生在動手操作的過程中主動發現問題、解決問題。對于演示實驗，應從學生看教師“玩”，轉變為在教師引導下的探究實驗，讓學生從實驗目的出發，自主嘗試設計與創新實驗方案。例如，在學習凹透鏡和凸透鏡時，讓學生從家里帶來不同的透鏡，從實驗目的出發，觀察教室里的同學、老師、書本，在實驗過程中親身體驗與嘗試設計實驗探究透鏡的作用和規律，再對比教材中呈現的實驗方案，從而對教材實驗方案有更深刻的理解，又很好地培育了學生的創新思維。

3結論

從上述5版初中物理新教材實驗內容的實驗分布及數量、實驗呈現形式、實驗儀器、實驗插圖4個方面的比較研究可以看到，各版教材在實驗內容的編排上各具特色，均能有效地貫徹新課標的基本理念，同時也為一線教師提供了豐富多樣的實驗教學素材和教學思路。

在教學實踐中，物理教師可以積極整合不同版本教材的優勢資源，靈活運用傳統與現代實驗設備，引導學生深度挖掘教材實驗的內涵與價值，鼓勵學生“做中學，創中學”，從而不斷提升物理實驗教學的質量。此外，受新教材出版的限制，本研究的對象局限于八年級上冊，在未來的研究中，我們可以繼續借鑒和優化本研究的比較框架，更加系統、全面地剖析與使用好新教材中的實驗素材。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022：28-33.

[2]汪欣.中美三個版本高中物理教材欄目設置的比較研究——以“動量”內容為例[J].物理教學探討，2021，39（1）：23-27.

[3]洪維貞，張貴林.對初中物理實驗儀器使用的冷思考[J].物理教學，2020，42（5）：39-41.

[4]張亮.開發生活資源優化中學物理實驗的研究[J].中學物理，2018，36（10）：20-21.

（欄目編輯 劉榮）