中美高中物理教材实验目标比较

物理学首先是建立在实验的基础上的，实验能力是学生必须掌握的科学研究能力。

《物理：原理与问题》的实验手册（Lab Manual）中指出：一个有科学素养的人应该学会应用科学的过程（Processes of Science）来做决定、解决问题、延展对自然的理解。学生应该像一个专业的科学家一样，经历提出假设、测量收集数据、观测、应用所学物理知识分析得出结论的过程。同时，学生在实验中体验到实际操作中的物理，提升对科学的热情。因此教师应从以下一些方面培养学生的实验能力。

表1-3　《物理：原理与问题》实验要求

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我国《普通高中物理课程标准（实验）》指出：物理学是一门以实验为基础的自然科学。必修模块1的教材使用大量篇幅向学生介绍实验的重要性，并且明确向学生指出，中学生做实验是出于以下几个目的：1.经历科学过程，体会科学方法，树立科学的价值观；2.更加热爱科学，体验科学工作的乐趣；3.学习科学知识，提高操作技能。人民教育出版社出版的《普通高中课程标准实验教科书物理》（以下简称人教版《物理》），就是根据此课程标准编写的。因此，高中学生应该在科学探究和物理实验中达到以下要求。

表1-4　人教版《物理》实验要求

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《上海市中学物理课程标准（试行稿）》提出要“全面提高未来国民的基本科学素养，培养具有科学知识、科学思维方式、科学创新精神和科学实践能力的一代新人”。明确提出探究活动包括“提出问题”“作出假设”“制定计划”“使用工具和搜集证据”“处理数据和解释问题”“表达与交流”等要素。使物理的学习过程成为一个科学探究的过程。上海版《物理》就是根据此课程标准编写的，对学生的实验能力提出以下几点要求。

表1-5　上海版《物理》实验要求

通过对三套教材的高中物理实验教学目标的对比，我们可以发现以下特点。

1.各版教材的共同理念都是着重培养学生的科学素养

物理实验教学不再是菜谱式教学，不再局限于实验技能的训练，而是要通过实验来培养学生的基本科学素养。

上海版《物理》的实验训练目标将学生的学习分成三个水平，明确说明只会按照给定步骤和所提供的仪器来完成观察测量只算初步学会。通过实验教学，学生最终必须学会科学的方法，包括制定方案、实验操作、数据分析、总结归纳、评估论证等一系列的过程。人教版《物理》和《物理：原理与问题》则将教学目标细化为实验过程中每一环节应该达到的标准。此外，通过掌握科学研究的过程，让学生保持对自然界的好奇心以及实事求是的基本科学态度。《物理：原理与问题》甚至提出希望学生像专业的科学家一样，经历科学探索的过程，让科学探究成为终身的习惯。

2.为了实现实验教学目标，各版教材都给出了相应的配套支撑

《物理：原理与问题》配套的学生实验手册为帮助学生掌握科学的实验方法提供了大量的指导。如：各种仪器的使用方法，包括电压表、电流表、螺旋测微器等；实验数据测量及分析的基本知识，包括有效数字、测量精度与准度、绝对误差与相对误差、误差传递、图像的画法与分析等；一份完整实验报告的标准格式，包括实验目的、知识背景、变量选择、器材列表、数据收集表格、数据分析处理、图像、实验结果、评估讨论等；最为重要的是实验安全指导，包括12条实验安全须知、实验室安全符号列表、实验突发状况（如烧伤、割伤、电击、起火、爆炸、异物飞溅入眼、有毒物质泄露等）及其应对措施，本教材对安全意识的强调是国内教材应当认真学习的。本教材及其实验手册也为指导教师的实验教学提供了大量的配套资源。除了学生用书上提供的90个实验，教师用书上额外提供了172个实验供教师选用，实验手册上还设置了62个各种类型的实验，可供教师使用的实验总数达到324个。此外，本教材也为教师列出了一个齐全的实验仪器列表（Equipment List），甚至给出了实验器材供应渠道（Lab Suppliers），用于完善实验室配套建设。

人教版《物理》必修1的附录“怎样做好物理实验”向学生提出了几条宝贵原则：1.不仅动手，而且动脑；2.实事求是，尊重事实；3.谨慎操作，细心分析。让学生知道，在实验操作的同时，不仅要细心观察、随机应变，更加要考虑周全、防患于未然；科学实验一定要本着实事求是的态度，实验结果不完美是正常的，但仍然可以通过改进方法来提高，只有尊重事实才能发现自然的规律；同时，本教材也强调了实验安全的重要性，安全是第一位的，学生一定要谨慎操作，实验结束后要将仪器放回原位，以免因保存不当引起事故。这几条原则言简意赅，向学生传递了物理实验的科学方法、态度和精神。附录“误差和有效数字”也系统地向学生介绍了测量中的有效数字的概念及其意义，和各种误差的概念、分类，以及计算方法。

上海版《物理》则在学生实验基本知识及准则方面无过多说明。这留给教师较多的空间来处理设计自己的实验教学，但同时对教师的能力也是一种考验。