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用心爱心专心1课程标准教科书的特色之二：探索性实验以课程标准为指导而编写的教科书（以人民教育出版社版版为例）与以前的教科书比较，有一个特色——突出探究性学习。本文重点论述课标教科书在物理实验方面的特色：实验程序的探索性，实验手段的现代化，实验描述的多样性，其中，探索性实验是课标教科书在物理实验方面的突出特色。1．实验程序的探索性课标教科书与实验修订本（都以人民教育出版社版版为例）比较，实验修定本中验证性实验较多，课标教科书中探索性实验较多，以高一必修为例：（1）把验证性实验变为探索性实验如实验修订本中学生实验“验证力的平行四边形定则”，在课标教科书中为“探究求合力的方法”。二者在实验程序上是不同的。比较如下：实验修订本中“验证力的平行四边形定则”实验步骤是（在书后，实验集中编排，第186页~187页）（仪器相同，仪器的安装步骤相同，省略）1．用两个弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O2．用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向，读出两个弹簧秤的示数。3．用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿着两条细绳的方向画直线，按着一定的标度作出两个力F1和F2的图示，用平行四边形定则求出合力F。4．只用一个弹簧秤，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样位置O。读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F’的图示。5．比较力F’与用平行四边形定则求得的合力F的大小和方向，看它们是否相等。课标教科书“探究求合力的方法”实验程序是（在书中，实验随内容编排，第66页）：1.图甲表示橡皮条GE在两个力的共同作用下沿着直线GC伸长了EO这样的长度。图乙表示撤去F1和F2后，用一个力F作用在橡皮条上，使橡皮条沿着同一直线伸长了相同的长度。2.力F对橡皮条作用的效果与F1和F2共同作用的效果相同，所以力F等于F1和F2的合力。（注意点省略）3.建议用虚线把合力的箭头端与两个分力的箭头端连接，也许能够得到启示。这两种实验程序表面看起来差别不大，仔细分析是有很大不同的：前者是先用平行四边形定则画图求合力，也就是说平行四边形定则是已知的，然后用实验去验证（第4步）；后者是先用实验求合力，再探索合力与分力的关系：第3步“建议”句。这样做的好处是：体现了知识（规律）的生成过程，有利于培养学生探索、探究的意识和能力，而不是死记规律、套用规律（定律、公式、法则等）。（2）把教师演示实验变为学生探索性实验著名的也是最重要的牛顿第二定律，多年以来，都是教师演示实验，由老师做、老师讲，教科书不把实验的设计展示给学生，而课标教科书则详细写出了实验程序和设计过程。在实验修订本中，关于牛顿第二定律的实验的叙述只用了半页400多字，而在课标教科书中，用了单独的一节即第四章第2节：实验：探究加速度与力、质量的关系，洋洋洒洒3页半，约2000多字,是原来的5倍多。实验修订本中，有下列内容：实验装置：略实验方法：略用心爱心专心2课标教科书中，有下列内容：1．加速度与力的关系2．加速度与质量的关系制定实验方案时的两个问题1．怎样测量或比较物体的加速度2．怎样提供和测量物体所受的恒力参考案例：略怎样由实验结果得出结论：略。通过比较可以知道：实验修订本中中的内容只是课标教科书中“怎样测量或比较物体的加速度”和“参考案例”两项内容，也就是说：课标教科书比实验修订本增加了实验设计方法的内容：加速度与力的关系和加速度与质量的关系，即控制变量法。以前是老师补充的，现在写在教科书中，使学生不仅知道怎样做实验，还明白为什么这样做实验，即知其然知其所以然。除文字不同外，插图也不同。实验修订本中，只有一幅图即图3-5研究牛顿第二定律的实验装置图（第50页），而在课标教科书中除实验装置图（第78页图4.2-4及图4.2-5）外还有图4.2-2加速度与质量的关系图（a-m图）和图4.2-4加速度与质量的倒数的关系图（a-m1图）（第76页），为学生作图做了示范。2.实验手段的现代化课标教科书在实验上的另一个特色是：实验手段的现代化。例如使用传感器和电子计算机辅助实验和处理数据或画图象。其内容有：1．借助传感器和电子计算机测速度（课标教科书必修①第25页）2．用计算机绘制v-t图（同上书第35页）3.用光电计时器研究自由下落物体的运动（同上书第44页）3．用传感器探究作用力和反作用力（同上书第87页）4．利用数表软件进行数据处理（课标教科书必修②第25页）本文以上述第5项说明其方法和特点。该内容是在第五章第6节：探究功与物体速度变化的关系之后的，就是用计算机的Excel工作簿根据表中数据作W-v图象。做法如下：1．进入Excel工作簿；2.在Excel工作簿中输入数据。其中速度以v为单位，以下数据为v,2v,3v,等等，功以w为单位，以下数据为w,2w,3w,等等，为方便，表中以1，2，3，等等代之，当然，实际的实验数据不可能都是整数。3．点击作图图标，出现“图表向导——步骤之1——图表类型”（在其中选“散点图”）和“子图表类型”（在其中选带点的曲线图）4．然后点击“下一步”，出现“图表向导——步骤之2——图表源数据”（用默认情况）5．再点击“下一步”，出现“图表向导——步骤之3——图表选项”（用默认情况）6．再点击“下一步”，出现“图表向导——步骤之4——图表位置”（可以选：作为其中的对象插入，在其前的小圆圈中点˙）7．点击“完成”。结果如下表和下图速度v/v功W/w00用心爱心专心3114293164255366497648819100101211114412169131961422515256162891732418361194002005101520250100200300400500系列1有的计算机可以根据数据表和图象直接写出公式：2kvW。即功与速度的平方成正比。进一步可得出动能与速度的平方成正比的结论。无论是传感器，还是计算机，还是其他先进的、现代化的仪器、设备，如果你认真做了，熟悉了使用方法，他们就不神秘了，将来从事科学技术社会工作时，当你再接触这些仪器、设备时，就会感到似曾相识，就会很快进入状态达到得心应手，因为我见过，我做过。3．实验描述的多样性在以前的教科书中，实验大都是集中放在书的后面，在课标教科书中，实验放在书中，随教学进度插在各节课文中，有的实验单独成一节，并且根据不同实验在物理用心爱心专心4学中和物理教学中的地位、难易程度、用时长短、学校的器材条件，分成了以下六类：（1）学生实验：用物理实验室内的器材做的定量实验。由学生分组进行。一个学生实验编为一节，标题都有“实验”二字。在必修的两册中，有4个这样的实验：①第一章第4节实验：用打点计时器测速度（必修①P21）②第二章第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律（必修①P33）③第四章第2节实验：探究加速度与力、质量的关系（必修①P66）④第五章第9节实验：验证机械能守恒定律（必修②P32）其中，探究性实验2个，占50%。验证性实验1个，占25%。而在实验修订本中验证性实验占50%左右。（2）演示实验：在课堂上由老师操作，同学们观察、讨论。必修课本中有：①第二章第4节演示：用钱毛管实验说明自由落体的同时性（必修①P45）②第三章第3节演示：用弹簧测力计测摩擦力（必修①P61）③第三章第4节演示：探究求合力的方法（必修①P66）④第六章第1节演示：用曲线轨道演示曲线运动的方向（必修②P32）⑤第六章第1节演示：钢球在磁铁吸引下做曲线运动（必修②P33）⑥第五章第6节演示：用红蜡块在玻璃管中运动演示运动的合成（必修②P35）以前的教科书，演示实验由老师掌握，不都写在课本上，课标教科书把演示实验的内容、方法也都写出来，有利于学生明白实验的目的、器材、过程、结论，对物理教学有好处。（3）实验：以“栏目”的形式出现。在课堂上由学生自己操作完成。多数是定性实验。①第二章第4节实验：用打点计时器研究自由落体（必修①P45）②第四章第2节实验：平抛运动的分解（必修②P38）③第五章第5节实验：用圆锥摆验证向心力的表达式（必修②P53）实验栏目给的实验虽然不多，但都结合教学内容，是不可或缺的。（4）做一做：“做一做”栏目中实验的趣味性较强。必修课本中主要有10个：①第一章第3节测自行车的速度和蚊香燃烧的速度（必修①P18）②第一章第4节借助传感器和电子计算机测速度（必修①P25）③第二章第1节用计算机绘制tv图象（必修①P35）④第二章第3节利用光电计时器研究自由下落物体的运动（必修①P44）⑤第二章第4节测定反应时间（必修①P46）⑥第二章第4节通过照片中石子的径迹估算相机的曝光时间（必修①P47）⑦第三章第1节用悬挂法确定薄板的重心（必修①P55）⑧第四章第5节用传感器探究作用力与反作用力的关系（必修①P87）⑨第五章第6节利用数表软件对“探究功与物体速度变化的关系”实验进行数据处理（必修②P18）⑩第六章第7节感受向心力（必修②P54）其中只有第⑤、⑦、⑩三个实验（占30%）是实验修订本中有的，其余7个实验（占70%）是课标教科书新增加的。在这7个新增加的实验中，有5个（第②、③、④、⑧、⑨个）（占总数50%）是要用现代化仪器（计算机、传感器、光电计时器等）进行实验的，所以这个“做一做”实验是很重要的，是真的要做一做的。（5）问题与练习：“问题与练习”中有一些实验性的题目。必修课本中主要有10个：用心爱心专心5①第一章第1节测量长度（必修①P13）②第一章第4节自制模拟打点计时器（必修①P27）③第二章第1节用打点的纸带做直方图（必修①P36）④第二章第4节用频闪摄影研究自由落体运动（必修①P47）⑤第三章第1节用作图和悬挂法测三角形板的重心（必修①P57）⑥第三章第2节体验弹力与形变的关系（必修①P59）⑦第四章第7节观察瓶自由下落时的喷水的变化（必修①P94）⑧第六章第3节探究平抛运动（必修②P40）⑨第六章第4节测量小球的速度（必修②P44）⑩第六章第5节通过实际测量计算自行车的前进速度（必修②P47）在这10个实验中，第③、④、⑧、⑨、⑩5个是新增加的，占50%；其中，有3个是设计性实验，有利于培养学生的设计、创新能力。（6）探究性学习：实验往往是探究活动的重要组成部分。课标教科书中，探究性学习的内容很多，单独成节的就有5个：①第二章第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律（必修①P33）②第四章第2节实验：探究加速度与力、质量的关系（必修①P75）③第五章第5节探究弹性势能的表达式（必修②P15）④第五章第6节探究功与物体速度变化的关系（必修②P17）⑤第六章第3节探究平抛运动的规律（必修②P38）这5个“探究性学习”的内容中，除两个与第（1）项重复，即是明显的学生实验外，第④⑤两个也要做实验，也就是说实验占探究活动的80%，所以实验是探究活动的重要组成部分。综上所述，课标教科书中的必修部分共近40个实验，如果这些实验都能做并且做好，将对物理教学有很大的推动。在物理学中，概念的形成、规律的发现、理论的建立，都有赖于实验，其正确性还要受到实验的检验，物理学中许多学说还在等待实验的证实或否定。在物理教学中，同学们通过做实验，经历科学过程，体会科学方法，形成科学的价值观：判断正确与否不是听谁说得似乎“有理”，而是看谁的说法与事实一致，“让我们做实验来看看吧！”；同学们通过做实验，体验研究的快乐和成功的乐趣，培养热爱科学、相信科学、亲近科学的情感；同学们通过做实验，学会科学知识，提高操作技能，变得心灵手巧，学会生存本领。重视实验吧！物理学离不开实验，物理教学也离不开实验。