郭芳侠 何琳

摘   要：在新课标的指导下，新教材的实验编写与旧教材有所不同。文章基于内容分析法，选取人教版高中物理新旧两版教材进行对比分析，从实验内容以及难度两方面解读新教材的实验变化，总结出新教材实验总广度、总难度、平均难度均有所下降，但探究类实验占比有所提升，其内容设计更有利于教与学。

关键词：教材分析;物理实验;难度分析

中圖分类号：G633.7 文献标识码：A    文章编号：1003-6148（2022）2-0019-4

1    实验内容及类型变化

统计人教版高中物理2019年版必修、选择性必修教材（以下简称“新教材”）和2010年版必修、选修教材（以下简称“旧教材”）中所有的实验，得出新教材中共有119个实验，旧教材中共有140个实验，总数量减少21个。其中，保留实验96个，新增实验23个，删除实验44个。

1.1    各模块实验变化

提取教材中的实验并依据实验内容划分模块，整理得出五个知识模块下的实验数量及占比，如表1所示。

分析表1可知，除力学模块实验数量增加3个外，其余模块实验数量均有不同程度的压缩。实验数量变化最大的是电磁学模块，减少12个实验，占原电磁学实验数量的22.22%;从减少的数量占原来实验数量的比例看，近代物理实验最大（66.67%），其次是光学实验（37.50%）。

整理各模块保留、新增、删减实验数量，并计算保留的数量占旧教材该模块实验数量的比例，统计结果如表 2所示。

与旧教材相比，实验内容变动百分比从多到少依次为近代物理、光学、电磁学、热学、力学。其中，引起近代物理模块变动最大的原因在于删减。旧教材中近代物理模块安排了3个实验，新教材删减了2个，并无新增实验。

新增实验个数从多到少依次为力学、电磁学、热学模块，近代物理和光学模块无新增。其中，力学模块新增13个实验。以主题为单位，进一步分析力学模块新增实验内容，在“动量与动量守恒定律”主题新增最多，为4个。与实验版课标相比，在内容要求上，新课标除了呈现 “通过理论推导和实验，理解动量定理和动量守恒定律”外，还增加了“通过实验，了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点”。在“活动建议”上，除了呈现与实验版课标中相同的“制作‘水火箭”外，还增加了“观察台球碰撞前后的运动情况”。因此，新教材通过新增观察钢球碰撞、投接气球体验动能变化、验证动量守恒、小车碰撞前后动能变化四个实验，体现新课标中的新要求。

删减数量从多到少依次为电磁学、力学、光学和热学、近代物理。以主题为单位，分析电磁学模块中删减的实验，删减最多的是“传感器”主题，删减实验数为7个。结合教材内容，新教材删除了门电路知识点，相应地删除了“演示”与“‘非门”2个实验。同时，新教材弱化了霍尔元件以及传感器的应用内容，因此相应地删减了旧教材中关于霍尔元件的“做一做”实验以及温度传感器、光传感器应用的相关实验。

光学模块无新增实验，但有6个实验被删除。结合删减内容，新教材删除了激光全息照相这一知识点，相应的与该知识点有关的观察全息照片实验被删除。除此之外，新教材只保留了干涉、衍射知识点的教师演示实验和学生课堂实验，删除了旧教材“做一做”栏目中的课外实验，降低学生课外操作的难度。

1.2    实验类型变化

依据实验目的划分标准，对新旧教材实验类型进行统计，统计结果如表3所示。

与旧教材相比，新教材更突出探究类实验的呈现。在总实验个数减少了15.00%的情况下，探究类实验与原来相比反而增加了9.96%，验证类、应用类实验降幅分别达6.81%和3.15%。由此可见，新教材编写体现课程标准，更强调科学探究素养的培养。学生通过探究实验，可以了解科学方法，发展创新、实践能力，增强探究自然的兴趣和热情[1]。

2    实验难度变化

采用李春密等的研究思路，即基于实验广度来对教材实验内容难度进行静态文本分析[2]。广度（G）是指教材实验所涉及的范围，难度（D）是指实验的难易程度，即从实验原理、实验仪器、实验操作量、实验探究量4个因素界定实验难度。上述4个因素对实验难度的影响程度并不相同。为了确定实验难度中各要素的影响程度，选取课程教学论专家及中学一线专家型教师，对各因素影响权重进行调查，通过对偶分析法确定各因素影响权重，调查结果如表4所示。

依据模型对每个实验进行编码，得到每个实验的难度，将Di加和得到教材中实验的总难度，即：

D=∑iDi

2.1    总体实验难度变化

根据实验难度模型，对新旧教材实验分析赋值，计算出实验总难度和实验平均难度，结果如表 5所示。

由表 5可知，与旧教材相比，新教材实验总难度、平均难度都有所下降，教材实验总难度为794.92，平均难度为6.68。依据新课标，教材内容编排应有利于教与学，注重知识的基础性，不能随意拔高要求[3]。因此，在内容上新教材对旧教材中一些实验原理偏难、实验现象较难演示的实验进行了删减，比如“测量光照强度”“用白光做双缝干涉实验”等;新增了一些体现基础性、时代性的实验内容，比如“实验研究小车碰撞前后的动能变化”“课题研究手机耗电因素”等。新教材在实验数量和内容上的变化使得其实验难度低于旧教材。

进一步统计两版教材在实验原理、实验仪器、实验操作量和实验探究量4个因素上的实验难度，如表 6所示。

数据显示，与旧教材相比，新教材实验难度中4个影响因素所占比重有所变化，但难度4个因素的影响程度和平均水平未变化。其中，新旧教材实验原理平均为中等水平，说明实验所涉及到的知识点学生刚学习过，知识点水平为“运用”“分析”;实验仪器平均为中等水平;实验操作量平均为中等水平;实验探究量平均为简单水平，表明新旧教材实验的探究多为定性或简单定量探究。

2.2    各模块实验难度变化

以模块为单位，分析新旧教材各模块的实验总难度、平均难度，结果如表 7所示。

依据表7，新教材各模块的总难度值降低。力学模块总难度由原来的第二变为第一，电磁学模块第二，其余模块难度高低排序与旧教材相同。分析该变动的原因，主要是新教材电磁学实验减少了12个，而力学实验增加了3个，力学、电磁学两模块广度之差为11， 在旧教材中二者广度之差为4。广度的变化是引起实验总难度变动的主要原因。

在实验平均难度方面，新教材各模块的平均难度值以及大小顺序均有变化。其中，热学、近代物理模块的平均难度提升，其余模块的平均难度降低。其中，热学模块变动最大，平均难度值提高了0.92。结合实验内容变动，热学模块中删除了“做一做”“演示”等6个平均难度为4.9的实验，增加了2个平均难度值为5.02的实验，导致热学模块实验平均难度提升。近代物理模块平均难度提升的原因也是如此，删除了2个实验难度相对较小的实验。其次，变动较大的还有力学模块，结合实验内容，新教材增加了13个平均难度值为5.94的实验，删减了10个平均难度值为7.45的实验，使得力学模块实验平均难度降低。

2.3    各实验类型难度变化

依据实验类型分类，统计新旧教材探究类、验证类、应用类实验的总难度和平均难度，结果如表 8所示。

依据表8，与旧教材实验相比，新教材3类实验总难度和平均难度值均有所下降。各类型實验总难度、平均难度大小顺序无变化。其中，变动最大的是应用类实验。结合实验内容，新教材删除了14个平均难度为6.82的应用类实验，新增了6个平均难度为6.66的同类型实验，导致应用类实验平均难度值降低。其余两类实验变化的原因类似。

3    总  结

3.1    实验总广度降低，但探究类实验占比有所提升

与旧教材相比，新教材实验总广度降低，各模块实验广度均有变化。按模块分析，除了力学模块实验广度有所提升外，其余模块实验广度均降低，其中减少最多的是电磁学模块，总量为12个。

新教材总实验数量减少的情况下，增加了探究类实验的比例，相应降低了验证类和应用类实验的比例，这说明新教材实验设计更注重科学探究。

3.2    实验内容变动较大，内容设计更利教与学

在实验内容上，从保留的实验数量占总实验数量的比例分析，近代物理模块保留比例最低（33.33%），最高的是力学模块（80%）;从新教材实验绝对数量变化分析，新增实验最多的是力学模块，删除实验最多的是电磁学模块。

3.3    实验总难度、平均难度均下降

与旧教材相比，新教材实验总难度、平均难度均有所下降。从模块角度分析， 新教材热学、近代物理模块的平均实验难度提升，其余模块的平均实验难度均降低，平均难度变化最大的是热学模块。

参考文献：

[1]张保雷.人教版高中物理新旧教材力学实验比较分析[J].物理教师，2011，32（06）：16-17.

[2]李春密.中小学理科教材难度国际比较研究[M].北京：教育科学出版社，2016.

[3]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社， 2020.

（栏目编辑    刘   荣）