利用新教材内素材开发课外拓展性实验的策略

孙春成

摘   要：为了适应新课标、新高考，各出版社组织专家重新编写了物理教材，新编教材素材更丰富，将其中一些新素材开发成拓展性实验能更好地发挥教材的育人作用。采用课前探究教材拓展性栏目实验、将教材插图变成探究实验、利用课后习题进行科技制作、演示课后习题情境、根据教材举例文字自制教具等策略将新教材内素材开发成课外拓展性实验探究活动，可以更好地发挥实验和教材的教育教学价值，满足新课标、新高考的要求，完成立德树人根本任务。

关键词：新教材素材;课外;拓展性;实验探究

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2021）1-0070-3

2017年国家对普通高中物理课程标准进行了修订，各省、市、区相继实施“3+1+2”新高考方案，各出版社组织专家对高中物理教材进行编写，以适应新课标、新高考。新编物理教材一方面增加了不少演示实验，另一方面将学生分组实验的步骤编写得更加清晰、详细，这些改进反映出了新时代物理教学对实验教学的高度重视。实验教学的作用是多维度的，首先，它有助于让学生通过实验获得更多的感性经验，降低知识理解难度。其次，实验能为学生学习物理知识搭建脚手架，学生在实验中手脑并用，可全方位地提升学生的综合素质。实验教学的深入优化有助于推进学生德智体美劳全面发展，进而实现实验教学的育人目标。然而，课堂时间有限，有必要将实验延伸到课外，让实验探究活动成为课外作业的重要部分，从而弥补课堂实验探究的时空局限性。

1    课外拓展性实验探究活动的重要作用

1.1    落实立德树人

立德树人是教育的根本任务，“***总书记在2018年全国教育大会上强调，以凝聚人心、完善人格、开发人力、培育人才、造福人民为工作目标，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人”[1]。物理实验“通过创设学生乐于探究、勤于思考的学习情境，培养和发展学生的自主学习能力”，“引导学生探索自然，认识自然，形成科学思维习惯，提高科学探究能力，养成科学态度和正确的价值观”[2]。课外拓展性实验探究活动是物理实验教学的重要组成，除了具备一般课堂实验的育人功能外，还因为其对学生的自主性、动手能力、独立思考能力等要求更高，因而在培养学生科学思维、实践能力等方面更有优势，学生也因为亲身参与实验的设计、操作等全过程而获得更积极的学习体验，有利于培养学生要学好物理、立志科技报国的情怀。

1.2    适应新高考要求

为了适应新时代对教育的新要求，适应新高考改革，高中阶段的教育教学必须要相应作出改变。2019年教育部考试中心颁布了《中國高考评价体系》，体系主要由“一核”“四层”“四翼”三部分构成，回答了高考为什么考、考什么、怎么考的核心问题。其中，“四翼”是高考考查的要求，包括基础性、综合性、应用性、创新性。课外实验探究活动与“四翼”密切相关。首先，通过课外探究性实验学生可以巩固基础知识，加深对知识的理解，习得基本技能;其次，有部分课外探究性实验要求学生综合运用不同模块、章节的知识才能解决，这有利于学生构建完善的知识网络，提高学生综合运用知识的能力;再者，课外拓展性实验促进学生强化知识运用，培养学生的实践意识;最后，通过课外拓展性实验，学生掌握了基础知识，构建了知识网络，密切联系物理知识与生活实际，夯实了创新的基础。

1.3    丰富课外作业

用好教材习题，充分发挥习题的育人功能。通过习题的拓展延伸，可以培养学生的物理观念，训练学生的科学思维，提升学生的科学探究能力。课外拓展性实验的开发可以丰富习题情境、素材、类型，增加习题的数量和类型，可以让学生感受不同情境、不同综合性的习题，提高学生的动手实践能力，充分发挥习题的育人功能，更好地促进学生全面发展。

2    拓展性实验探究活动的素材来源及开发策略

教材内素材是编者精心挑选的，有丰富的内涵和育人价值。可充分挖掘教材内素材的价值，将其开发成拓展性实验。在利用教材内素材开发拓展性实验时，一般有如下三种使用策略：第一，选取材料易找的实验，让学生课前准备并演示实验，提前积累感性经验，获得体验;第二，引导学生课前准备材料、制作教具，用于课堂演示;第三，将拓展性实验作为课后作业，或者科技小制作。具体的素材来源及开发策略举例如下。

2.1    课前探究教材拓展性栏目实验

教材内拓展性栏目中安排有小实验，这些实验取材简单，与上课核心内容联系，将这些小实验在教学中落实、做细可以帮助学生突破知识理解的壁垒，获取关键能力和核心素养。但有时由于课堂时间有限，不能让全体学生在课堂上深度参与实验，只能教师演示，学生观看，这样学生获得的学习体验有限，离教学预期有差距。将这些实验变成课外拓展作业可以弥补上述不足，提高实验教学实效。例如，粤教版高中物理必修第一册第112页的“观察与思考”栏目给出了三个探究活动，其中第2和第3个探究活动分别如图1和图2所示[3]。可以让学生课前自己准备遥控小车、薄木板、圆木棒等材料，给学生实验室的小车、蹄形磁铁、轨道等器材，让学生自己组装器材、演示实验现象，并在课堂上派代表演示。再如，人教版高中物理必修第一册第二章第4节“自由落体运动”，在新课导入时采用实验探究构建情境，提出问题：“在教室内拿两张同样大小的纸，将其中一张揉成一个团。让纸团和另一张纸在同样的高度落下，看一看哪一个下落得快？”[4]

2.2    将教材插图变成探究实验

插图是对教材正文的重要补充，可以丰富教材的内容，让教材更具有可读性。教材插图经常用来呈现一些较为复杂的情境、实验器材组装、实验现象等，引导学生利用器材或生活物品将插图中的情境、现象等演示出来，一方面可以让物理教学更有趣，有利于学生保持浓厚的学习兴趣，另外一方面有利于加强物理与生活之间的联系，培养学生的实践意识，避免物理学习纸上谈兵。例如，在粤教版高中物理必修第一册第75页展示了将两本物理课本一页页交叉叠好后，书本之间有很大的摩擦力，如图3所示[3]。让学生课前将书交叉叠好，并体验，其效果大大优于教师讲解和演示。

2.3    利用课后习题进行科技制作

教材习题有些可以进行适当拓展演示，演变成为学生实验探究活动，也可将习题变成科技制作活动。科技小制作向来与物理教学联系密切，它能够将所学的物理知识运用于实际，达到巩固物理知识的目的，同时渗透劳动教育的培养。例如，人教版高中物理必修第一册第51页“练习”第6题，让学生制作一把反应时间尺，如图4所示[4]。课堂上完成试验后，可以给学生提供双面胶和纸带，让学生分组制作一把反应时间尺，将尺子上的刻度转换为时间。并让学生设计标准，对制作的反应时间尺进行评比。评比的主要标准包括精确度和美观度。然后，让学生思考为了测量得更准确应该选择什么样的直尺，测量时为何手指与直尺应该保持相同距离，刻度的标示是否需要从零开始。

2.4    演示习题情境增强体验

教材中的一部分习题是拓展性实践作业，如果让学生自己找材料将其中的情境演示出来，学生能够更好地构建物理模型，能够更加自如地运用物理知识解决问题。重要的是能够增强体验，激发学生的学习兴趣和热情。例如，粤教版高中物理必修第一册第86页第2题，用细线一端系在右手中指上，另一端系一重物，用铅笔一端顶住细线上某点，另一端置于右手掌心，铅笔水平，重物竖直向下，如图5所示[3]。让学生在课后完成作业时，自己找材料做一做，感受中指和掌心有什么感觉，然后再用所学的物理知识分析原因。

2.5    根据教材举例文字自制教具

为了帮助学生理解物理知识，降低思维难度，为学生学习物理搭建脚手架，教材中会给学生列举很多联系生活的实例。这些例子常常以插图、插图加文字或者纯文字的方式呈现。可以选取一些在生活中易找到材料的例子，引导学生自己制作教具，將这些例子模拟再现。利用学生自制的教具开展课堂教学，学生会觉得亲切与自豪，并能全身心地投入到学习中，学习效率会更高。例如，人教版高中物理必修第二册第38页，举例说明离心运动的应用时，列举了洗衣机脱水桶，“洗衣机脱水时利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉”[5]。课前准备好直流电动机、电池、开关、导线、易拉罐、AB胶、铁钉、锤子等材料和工具，带领学生制作一个小小“脱水桶”。制作的主要过程如下：（1）将易拉罐侧面打若干小孔;（2）将电动机与易拉罐连接;（3）连接电路;（4）在易拉罐里装水，打开电动机开关，可以观察到水从易拉罐侧面平抛而出，如图6所示。

3    结  语

教材是重要的教学资源，针对新课标的变化，新高考的要求，国家对新编教材进行了深度优化，以培养新时代德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。教师教学中要重视教材内素材的育人价值，根据学生实际对教材进行二次开发。拓展性探究实验可以让学生感受到物理的趣味性，更愿意主动投入到物理学习中;可以让学生感受到物理的实际应用，建立物理与真实生活的密切关联，更有韧劲克服在学习中遇到的障碍;可以降低学习的难度，让学生获得更好的学习体验，树立学好物理的自信，保持长久的学习动力。总之，利用教材素材开发拓展性实验探究活动，有利于培养学生的物理学科核心素养，落实立德树人的根本任务。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中课程方案（2017年版2020修订）[S].北京：人民教育出版社，2020：6.

[2]廖伯琴. 课程标准与教材修订（一）——基于 2017 版课标对高中物理教材进行修订的总体思考[J].物理教学探讨，2020，38（01）：1-4.

[3]熊建文.普通高中教科书物理必修第一册[M].广州：广东教育出版社，2019：75，86，112.

[4]彭前程，黄恕伯.普通高中教科书物理必修第一册[M].北京：人民教育出版社，2019：45，51.

[5]彭前程，黄恕伯.普通高中教科书物理必修第二册[M].北京：人民教育出版社，2019：38.

（栏目编辑   王丹丹）