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| 內容簡介： |
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实验能力培养是学生学科核心素养培育的重要方面，而如何在实验教学中将学生实验能力落到实处，是教师迫切关心的问题。笔者通过研究提出，可以用实验能力发展维层级图、实验能力要素和行为表现对学生实验能力进行解码，在学科核心素养与实验教学之间架起了联系的桥梁，同时也解决了实验能力落实的难题。本书以新课程、新教材为基础，选取其中的学生必做实验进行层层解析，提供了鲜活而生动的实验教学案例。本书既可以供教师教学参考、教学研究使用，也可为学生的探究性学习、课外实践等学习活动提供指导。
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| 關於作者： |
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王铁桦，上海市复旦附中副校长，正高级教师，上海师范大学特聘教授，上海市物理特级教师，上海市优秀教育工作者，上海市第三期“双名工程”基地物理一组主持人。从教三十余年，指导近百位学生在各级中学生物理竞赛中获奖。参与物理课程标准制定、物理新教材编写、DIS物理实验开发研究等项目，参编《上海市中学物理课程标准解读》，主编《中学物理新课程资源集》等著作，在物理教学中文核心期刊上发表多篇论文。
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| 目錄：
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１ 第一章 高中物理实验教学功能认识
第一节 物理实验教学的特点 ／１
第二节 物理实验教学的目标 ／９
第三节 物理实验教学的研究方向 ／１４
１９ 第二章 高中物理实验能力发展框架构建
第一节 物理实验能力的研究基础 ／１９
第二节 物理实验能力发展框架的构建过程 ／２４
第三节 物理实验能力发展框架的应用及意义 ／３５
３８ 第三章 测量与观察性实验解析
第一节 测量与观察性实验的特点 ／３８
第二节 《课标》中学生必做实验之测量与观察性实验解析
／４６
１３１ 第四章 探究性实验解析
第一节 探究性实验的特点 ／１３１
第二节 《课标》中学生必做实验之探究性实验解析 ／１３７
２１７ 第五章 验证性实验解析
第一节 验证性实验的特点 ／２１７
第二节 《课标》中学生必做实验之验证性实验解析 ／２２２
２３８ 第六章 设计与制作性实验解析
第一节 设计与制作性实验的特点 ／２３８
第二节 《课标》中学生必做实验之设计与制作性实验解析
／２４４
２５４ 第七章 高中物理实验教学设计策略
第一节 重析实验教学目标，趋向多元与系统 ／２５４
第二节 重塑实验教学结构，引向思维与探究 ／２５９
第三节 重设实验教学评价，定向学习与发展 ／２６２
第四节 重构实验教学环境，导向自主与合作 ／２６５
２６８ 第八章 落实核心素养培育的实验教学课例
课例１：探究两个互成角度的力的合成规律 ／２６８
课例２：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 ／２７７
课例３：探究平抛运动的特点 ／２８９
课例４：测量电源的电动势和内阻 ／２９８
课例５：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
／３０５
课例６：用油膜法估测油酸分子的大小 ／３１６
３２４ 后记
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| 內容試閱：
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进入21世纪，科学技术飞速发展，日新月异。互联网技术改变了我们获取信息资讯的方式，新能源技术让我们的生产生活更节能、更低碳，人工智能技术正在重塑一些传统行业……我们人类的思维方式和行为模式也在不断地发生变化。在新时代背景下，应该培养什么样的人才以应对未来社会的挑战，满足个人、国家和社会发展与进步的需要，是世界各国共同面对的问题。面向未来的教育须以“核心素养”培育为抓手，已成为世界各国教育界的共识。而基于“核心素养”的基础教育课程教学改革，正是在这一时代背景下应运而生。
核心素养的培育不是一蹴而就的，需要日积月累，要落实到每一门学科中，体现到每一堂课上，细化到每一个知识点上。物理学是一门以实验为基础的学科，因此实验是物理学的一个重要组成部分，通过实验教学培育学生的核心素养是必须的，也是必然的。虽然目前实验教学中仍然存在着这样或那样的问题，但如何将核心素养下沉到课标规定的每一个实验，是高中物理教师面临的首要问题。同时，物理实验也是培育学生物理学科核心素养的重要途径和方法，实验中提出问题、形成假设、设计方案、观察现象、数据记录和处理、得出结论、讨论交流等环节，都是培育学生核心素养的绝佳载体。
我们研究团队意识到要将核心素养落到实处，必须找到一种有效的工具，将核心素养与实验教学联系起来。在大量文献研究的基础上，我们找到了物理实验能力这一核心素养关键能力中的重要组成部分，把它作为进一步研究的切入点，并开展了充分、有效的教学实践，积累了丰富的研究成果和教学课例。最终，我们以核心素养蓝本，以科学探究能力为依据，以学业质量评价为参考，构建了“实验能力发展框架”这一实验教学设计工具。该工具关注学生实验能力的发展和教师新的实验教学观的形成，通过架设核心素养与实验教学的沟通桥梁，助力实验教学方式变革。
物理实验能力发展框架包括设计、操作、观测、论证等4个方面10个能力要素，10个能力要素分别对应提出问题、形成假设，制订方案、搭建装置、使用器材、获取数据、描述现象、处理数据、得出结论、撰写报告等10个实验环节。该框架以自主、评价、合作作为质量指标，为每个实验能力要素设立4个层级的行为表现，分别对应学业质量水平中的水平1至水平4。需要指出的是，该框架中的10个能力要素代表了实验能力中最重要的组成部分，并非穷尽实验能力的全部内涵。同样，3个质量指标也无法涵盖所有的评价要素，4个层级的行为表现也无法精准刻画所有的实验能力水平。但在实验教学的实践中，我们发现实验能力发展框架牢牢抓住了核心素养中的关键能力，为教师开展实验教学提供了一个颇具操作性的支架性工具。
物理实验能力发展框架能“解码”实验教学，为转变教师的教学行为、优化实验教学体系提供指引。该框架为教师提供了一个以培养学生实验能力发展为抓手的教学设计工具，从关注能力发展进阶性的角度解读实验教学。借助该框架，教师可以在实验目标的制订中关注实验能力的发展，在教学过程中注重实验能力的进阶式培育，在评价反馈中重视实验能力的提升，从而切实改进实验教学体系，提高实验教学质量。实验能力发展框架能“可视”实验教学，实现对实验教学的系统规划和组织。利用该框架设计出的实验能力发展层级图使每个实验教学的能力目标和着重培养目标清晰可见，并成为评价实验教学效果的“标签”。实验能力发展框架能“多元评价”学生，促进学生的个性化发展。除了纸笔测试的结果性评价外，该框架还提供了过程性评价，既丰富了评价的形式，又提升了评价的全面性、客观性。在教学过程中，教师、学生、学伴可以判断行为所对应的水平等级及时进行他评和自评，帮助教师了解学生的学习情况并及时调整教学环节；在教学完成后，教师还可以依据该框架设置不同难度等级的检测问题，通过结果性评价了解教学目标的达成度，进一步丰富评价依据。
课标规定的21个学生必做实验是高中物理实验教学的重点，我们按照实验能力培养的侧重将它们分成测量与观察性、探究性、验证性、设计与制作性四种类型，并利用实验能力发展框架对它们逐一进行“解码”，从能力提升的角度解析了实验的教学目的、过程、策略、环境、评价等方面。不同类型实验关注的能力要素是不同的，比如测量与观察性实验更加关注操作和观测要素，探究性实验则更加关注设计要素。同一类型实验中不同实验的能力要素水平层级也是不一样的，比如同是探究性实验，在“制订方案”环节，“探究弹簧弹力与形变量的关系”的行为表现水平要求是1级，而“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”的行为表现水平要求是2级。
需要指出的是，课标规定的学生必做实验的实验方案往往是确定的，甚至是唯一的，实验器材是规定的、专用的，但这并不表示：这些实验的教学目标只能被设定为技能的掌握，教学过程只是告知学生实验步骤和要求，学习评价也只是依据学生的实验结果。面对开放度很低的学生必做实验时，实验能力发展框架可以指导教师在目标设定时深挖由实验类型、实验功能所决定的能力发展侧重点；在教学设计中让学生体会、经历实验方案的设计过程，比较和选择合适的器材；在作业设置中增加梯度性问题，通过做相同实验、解不同等级问题（如控制已知条件、建立结构不良问题等）的形式，让每一个学生都有收获，都有发展。
本书共有八章。第一章重点阐明了高中物理实验教学功能，从物理实验教学的特点、目标和研究方向等方面，为“双新”（新课标、新教材）背景下加强和改进实验教学提供理论基础。第二章重点阐述了高中物理实验能力发展框架的构建方法和过程，及其对物理实验教学变革带来的作用和影响。第三章至第六章详细介绍了应用物理实验能力发展框架对课标中21个学生必做实验进行的具体解析。为了从整体上理解和把握21个实验的教学要求和价值，本书按照实验特性和能力培养侧重点的不同将它们分成测量与观察性、探究性、验证性、设计与制作性实验等四种类型，每一章对应一种实验类型，并在逐一剖析每个实验前，先从总体上阐释每种类型实验的共同特点及教学关注点。此外，本书还为每一个实验拍摄了规范的操作视频，并以二维码的形式放置在每个实验标题的下面；这些实验视频既有使用现代数字化工具操作的，也有使用传统测量工具操作的，以适配不同条件下的实验教学；它们既可以作为教师的实验操作参考，也可以作为教师的教学资料和学生的学习资源。第七章提出了“双新”背景下实验教学设计的策略。第八章展示了应用新策略开展实验教学的课例，这些课例源自优秀教师的真实课堂，提供了通过实验教学落实物理核心素养培育的一线经验。
教无止境，实验教学研究亦是如此。本书呈现的21个学生必做实验的实验能力解码案例，本身就是一种新的尝试和探索。希望本书能为教师在“双新”背景下转变教学观念、改进教学方式、形成新的实验教学模式方面提供有益的帮助。
本书编写组
2024年7月
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