鄧偉

摘 要：新課改背景下的高中物理教學(xué)將更加注重對學(xué)生核心素養(yǎng)的培育，教師將通過系統(tǒng)完善的物理課程促進學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)的同步發(fā)展。迷你實驗?zāi)軌蚴箤W(xué)生在親身實踐中探索物理現(xiàn)象，驗證物理理論，從而深化對物理知識的理解和應(yīng)用，且有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和獨立思考能力，是推動高中物理教學(xué)改革實施的重要手段。鑒于此，文章以迷你實驗在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用為主題展開探究，闡述迷你實驗的概念，分析迷你實驗在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用價值，再結(jié)合實踐案例提出具體的應(yīng)用方法與策略，以期不斷促進高中物理課程教學(xué)改革的實施。

關(guān)鍵詞：迷你實驗；高中物理；教學(xué)應(yīng)用；策略

物理課程是高中教育的主體課程之一，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、邏輯思維能力以及解決實際問題能力等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，在傳統(tǒng)的物理教學(xué)實踐中，由于課程時間的限制、實驗器材的缺乏或過時等原因，部分學(xué)生難以通過實驗探究過程獲得充分的體驗和深刻的理解。在此背景下，迷你實驗應(yīng)運而生，通過規(guī)模小、時間短、成本低且易于操作的實驗活動，不僅能夠大幅降低傳統(tǒng)物理實驗所需的時間、空間及經(jīng)濟成本，還能以其高效和精練的特性，適應(yīng)快節(jié)奏的教學(xué)進程，有效解決課堂時間有限等問題。因此，探討迷你實驗在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用，對于提升教學(xué)質(zhì)量、優(yōu)化教學(xué)方法具有重要意義。

一、迷你實驗的概念

迷你實驗，從字面意思上看是指規(guī)模較小、操作簡單、成本低廉的實驗?！懊阅恪保╩ini）一詞來源于英語，通常用來形容小型或縮小版的物品或概念?！懊阅銓嶒灐眰?cè)重于簡化和縮小規(guī)模的實驗活動，旨在使實驗過程更加高效、便捷，同時保持教學(xué)目的的達(dá)成。這類實驗通常需要的資源較少，易于在有限的環(huán)境和條件下進行，特別適合教育場景，使學(xué)生能夠在實踐中探索和學(xué)習(xí)科學(xué)原理。具體來講，迷你實驗是一種符合新課改教學(xué)要求的現(xiàn)代教學(xué)方法，其核心特征包括操作的簡便性、結(jié)果的直觀性和實驗過程的趣味性，教師可以采用最簡潔的設(shè)備和材料，以最直接的方式演示物理現(xiàn)象或驗證物理定律，從而達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的[1]。實踐中，迷你實驗的設(shè)計往往圍繞教科書內(nèi)容展開，教師通過清晰、明了的教學(xué)欄目形式呈現(xiàn)，旨在幫助學(xué)生通過動手實踐活動深化對物理概念的理解和應(yīng)用，進而促進學(xué)生對物理學(xué)科的興趣和認(rèn)知，再通過觀察、操作、思考和討論的過程培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維，為學(xué)生物理核心素養(yǎng)的全面發(fā)展提供支持。

二、迷你實驗在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用價值

作為自然科學(xué)的一個重要分支，物理學(xué)不僅涵蓋了廣泛的理論知識，同時還可通過實驗教學(xué)環(huán)節(jié)促進學(xué)生理論與實踐的結(jié)合，幫助學(xué)生深入理解物理定律和原理。而迷你實驗在高中物理教學(xué)的應(yīng)用，能更有效地促進學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展[2]。一方面，迷你實驗具有簡便易行的特性，可以大大減少傳統(tǒng)物理實驗所需的時間和資源投入，教師可以在有限的教學(xué)時間內(nèi)高效完成更多實驗項目，從而豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗。高效率的實驗?zāi)Ｊ讲粌H為學(xué)生提供了更多直觀感受物理現(xiàn)象和驗證物理定律的機會，還可有效提升課堂的動態(tài)性和互動性，進而激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)科的興趣和好奇心[3]。另一方面，迷你實驗的操作簡單和結(jié)果直觀，學(xué)生能夠在實踐中快速理解和掌握復(fù)雜的物理概念和原理，有助于提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和解決問題的能力。通過動手實踐，學(xué)生能夠更好地將理論知識與實際操作相結(jié)合，加深對物理定律的認(rèn)識，培養(yǎng)科學(xué)探究和創(chuàng)新思維。除此之外，迷你實驗的引入還為教師提供了一種靈活的教學(xué)工具，使得物理教學(xué)更加個性化和多樣化。教師可以根據(jù)學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)進度，靈活設(shè)計或調(diào)整實驗內(nèi)容，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，實現(xiàn)差異化教學(xué)，從而在實踐探究的過程中培養(yǎng)他們的團隊合作精神和溝通能力，為其全人發(fā)展提供了支持，對促進學(xué)生綜合能力的提高具有重要意義[4]。

三、迷你實驗在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用策略

（一）分析教學(xué)目標(biāo)，精選實驗內(nèi)容

在迷你實驗的內(nèi)容選擇方面，教師首先需要對高中物理的教學(xué)大綱進行細(xì)致研究，從中提煉出關(guān)鍵的教學(xué)點和學(xué)生應(yīng)掌握的核心物理概念。接下來，教師需要將這些教學(xué)目標(biāo)與可能的實驗活動相對應(yīng)，精心挑選出既能夠有效展示物理原理和現(xiàn)象，又能緊密聯(lián)系學(xué)生日常生活經(jīng)驗的迷你實驗[5]。這一過程中，教師需綜合考慮實驗的教育價值和實際操作的可行性，優(yōu)先選擇能夠激發(fā)學(xué)生好奇心、引發(fā)探索欲望并具有高度參與感的實驗項目。例如，教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生理解光的折射原理，教師可以選擇用水杯和激光筆的簡單實驗，因其不僅操作簡便，成本低廉，且能直觀展現(xiàn)光在不同介質(zhì)間傳播時的變化，易于學(xué)生理解和記憶。通過精心選擇和設(shè)計，迷你實驗?zāi)軌虺蔀檫B接理論與實踐，提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣和深化知識理解的有效橋梁。

以魯科版高中物理必修2中“勻速圓周運動快慢的描述”的教學(xué)為例，學(xué)生需要理解勻速圓周運動的基本概念，掌握描述圓周運動快慢的物理量，包括線速度和角速度的定義及其計算方法等。為達(dá)成這一教學(xué)目標(biāo)，教師需要選擇能夠直觀展示圓周運動的特點及線速度和角速度關(guān)系的實驗內(nèi)容。首先，教師可以設(shè)計一個簡單的齒輪組實驗，利用日常生活中常見的“齒輪”（如樂高）進行設(shè)計，讓學(xué)生觀察小輪轉(zhuǎn)動多圈、大輪轉(zhuǎn)一圈的現(xiàn)象，從而引出線速度的概念，且可在推導(dǎo)線速度公式時提供直觀的理解，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和實驗參與度。同時，為了讓學(xué)生直接參與到圓周運動中，感受線速度和角速度的差異，教師還可以設(shè)計“圓周運動”的實驗，讓學(xué)生實際體驗到不同位置上的線速度差異和角速度的相同性。親身體驗的實驗方法不僅能夠深化學(xué)生對勻速圓周運動的理解，還增強理論知識與實際現(xiàn)象之間的聯(lián)系。通過這兩個實驗，教師能夠有效地達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，即讓學(xué)生通過直觀、互動的實驗活動深刻理解勻速圓周運動的相關(guān)概念和物理量，同時激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高物理學(xué)習(xí)的效果。

（二）使用日常物品，制作實驗材料

在迷你實驗的實踐中，教師需要發(fā)揮創(chuàng)新思維，將日常生活物品作為主要實驗材料，以達(dá)到既經(jīng)濟又高效的教學(xué)效果。為此，教師需要精準(zhǔn)識別隱藏在學(xué)生日常生活中且可用作物理實驗的普通物品，例如，使用瓶蓋演示慣性定律，或利用橡皮筋和吸管構(gòu)建簡易的彈簧測力計，這些都是典型的將日常物品應(yīng)用于物理實驗的實例。接下來，教師需評估所選物品的適用性與安全性，確保這些物品在實驗中的使用不僅能達(dá)到教學(xué)目的，而且不會產(chǎn)生安全風(fēng)險。然后，教師需考慮如何將生活物品與物理實驗教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，設(shè)計簡單的改造或組合方式，使其能夠有效地演示特定的物理現(xiàn)象或原理。通過這種方式，日常物品可被賦予新的教育價值，使物理實驗不再局限于專業(yè)的實驗器材和設(shè)備，不僅可以極大地降低物理實驗的成本，而且更加貼近學(xué)生的生活，更易于激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣和熱情。

在魯科版高中物理必修2中“勻速圓周運動快慢的描述”中“圓周運動”的實驗中，教師就可以利用日常物品制作實驗材料。例如，教師可以使用一根繩子和幾個小物品（如小球、圓環(huán)或重物）設(shè)計一個簡易的圓周運動實驗。在實驗中，繩子的一端固定或由學(xué)生持握，另一端綁定小物品作為旋轉(zhuǎn)體，通過手臂的旋轉(zhuǎn)讓綁定的小物品在水平面或垂直面內(nèi)進行圓周運動。通過這種設(shè)置，學(xué)生可以直接觀察并體驗到隨著旋轉(zhuǎn)半徑的變化，即它們與旋轉(zhuǎn)中心的距離不同，所感受到的線速度變化，同時理解在同一旋轉(zhuǎn)速度下，不同半徑上的點角速度保持不變的原理。同時，教師還可以引入彩色標(biāo)簽或彩帶，將其貼在繩上不同的位置，幫助學(xué)生更清晰地觀察和區(qū)分線速度的差異，使得抽象的物理概念“圓周運動的線速度和角速度”直觀易懂，不僅能夠深刻理解勻速圓周運動的相關(guān)概念，還能激發(fā)他們探索物理世界的熱情。

（三）結(jié)合學(xué)生能力，設(shè)計實驗流程

在設(shè)計迷你實驗流程時，教師必須細(xì)致考慮學(xué)生的個體差異，包括他們的認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)背景及操作技能，以確保實驗設(shè)計既能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又不會因難度過高而挫敗他們的積極性。首先，教師應(yīng)評估學(xué)生對即將進行實驗的物理概念的理解程度，據(jù)此調(diào)整實驗的復(fù)雜性，確保實驗內(nèi)容既能夠挑戰(zhàn)學(xué)生，又能讓他們感到可行和有成就感。接下來，在實驗的組織過程中，教師需采用分組合作的形式，不僅可以根據(jù)每個學(xué)生的特點和能力分配不同的實驗角色，還可以借此機會培養(yǎng)學(xué)生之間的溝通與協(xié)作能力。此外，為了讓學(xué)生能夠順利完成實驗，教師需要提前準(zhǔn)備詳細(xì)的實驗指導(dǎo)，包括清晰的步驟說明、目標(biāo)解釋以及可能遇到的問題和應(yīng)對策略，并在實驗過程中進行現(xiàn)場演示，使學(xué)生對實驗有一個直觀的認(rèn)識。通過這樣有條不紊的流程設(shè)計，迷你實驗?zāi)軌蛟诖_保教學(xué)質(zhì)量的同時，最大限度地調(diào)動學(xué)生的參與熱情，促進他們的全面發(fā)展。

例如，在設(shè)計“勻速圓周運動快慢的描述”主題下“圓周運動——彩色標(biāo)簽或彩帶”的迷你實驗中，考慮到學(xué)生的不同認(rèn)知水平和操作能力，教師要設(shè)計簡單可行的實驗流程。第一步：觀察學(xué)習(xí)。學(xué)生需要認(rèn)真觀察教師的實驗演示，教師將大致展示如何使用彩色標(biāo)簽或彩帶在繩子的不同位置進行標(biāo)記，以便在圓周運動時觀察這些標(biāo)簽的運動情況。第二步：分組討論。學(xué)生分成小組，討論決定在繩子上的哪些位置貼上彩色標(biāo)簽或彩帶，以此代表圓周運動中不同半徑上的點，旨在讓學(xué)生通過實際操作理解半徑對線速度的影響。第三步：實驗操作。一名學(xué)生持繩子一端固定在中心點（可以是手持或固定在桌面上的小鉤子），另一端綁上小物品作為旋轉(zhuǎn)體，如小球或其他輕質(zhì)物品，確保它可以自由旋轉(zhuǎn)。學(xué)生輕輕旋轉(zhuǎn)繩子，讓綁有小物品的繩子在水平面內(nèi)進行勻速圓周運動。第四步：觀察記錄。旋轉(zhuǎn)過程中，其他組員觀察并記錄不同顏色標(biāo)簽的運動情況，尤其是它們的運動速度。同時，學(xué)生需要觀察和討論，哪些標(biāo)簽移動得更快，哪些移動得慢，分析速度快慢與它們在繩子上的位置（即半徑大?。┯泻侮P(guān)系。第五步：總結(jié)。實驗結(jié)束后，每組學(xué)生需要基于觀察結(jié)果，共同討論并總結(jié)勻速圓周運動中線速度和角速度的關(guān)系，尤其是不同半徑對線速度的影響，進而通過實踐活動直觀地理解勻速圓周運動的相關(guān)概念。

（四）開展課后反思，總結(jié)實驗收獲

迷你實驗結(jié)束后，教師還應(yīng)重視總結(jié)反思，這是優(yōu)化實驗效果的重要步驟。首先，教師應(yīng)組織學(xué)生對實驗過程進行全面回顧，包括實驗操作、觀察記錄以及結(jié)果分析等方面，鼓勵學(xué)生表達(dá)自己的看法和感受。其次，教師可以指導(dǎo)學(xué)生識別實驗中存在的問題和不足，如操作失誤、數(shù)據(jù)記錄不準(zhǔn)確或結(jié)論推理上的邏輯漏洞，從而加深學(xué)生對物理概念的理解和應(yīng)用。接著，教師與學(xué)生共同探討如何改進實驗設(shè)計和操作方法，提出具體的改進建議和策略。通過這樣的課后反思活動，不僅能夠促進學(xué)生的自我評價和批判性思維能力，還能激發(fā)他們對物理學(xué)習(xí)的持續(xù)興趣和探究精神。

例如，在“勻速圓周運動快慢的描述”主題下“圓周運動——彩色標(biāo)簽或彩帶”迷你實驗之后，教師課組織一次課后反思會議，學(xué)生分享自己在實驗中的觀察、困惑以及收獲?？偨Y(jié)中，一位學(xué)生提到，通過觀察不同顏色標(biāo)簽在繩子上的運動，他明顯感受到了離旋轉(zhuǎn)中心越遠(yuǎn)，標(biāo)簽移動得越快，直觀地驗證線速度與半徑大小的關(guān)系。同時，還有一個小組分享了自己遇到的實際問題：在實驗開始時，他們沒有將彩色標(biāo)簽牢固地粘貼在繩子上，在進行圓周運動的旋轉(zhuǎn)實驗時，由于旋轉(zhuǎn)速度的增加，部分彩色標(biāo)簽因粘貼不穩(wěn)而中途脫落。這個意外的情況打斷了實驗的進行，迫使該小組暫停實驗，重新粘貼標(biāo)簽。通過這次經(jīng)歷，學(xué)生深刻意識到了實驗準(zhǔn)備階段對整個實驗成功的重要性，特別關(guān)注對實驗中細(xì)節(jié)的處理，他們在后續(xù)的實驗中更加注重準(zhǔn)備工作，確保所有實驗材料都能滿足實驗過程的需要，從而避免類似問題的發(fā)生。通過這樣的討論，教師引導(dǎo)學(xué)生深入理解勻速圓周運動的物理概念，并指出了實驗過程中的不足之處，如需要提前檢查實驗器材的穩(wěn)定性等。教師還可鼓勵學(xué)生思考如何改進實驗，以獲得更準(zhǔn)確的觀察結(jié)果，加深學(xué)生對勻速圓周運動知識點的理解。

結(jié)束語

綜上所述，迷你實驗在高中物理教學(xué)中具有積極的應(yīng)用價值，能夠為傳統(tǒng)的物理教學(xué)注入新活力。因此，教師應(yīng)當(dāng)重視迷你實驗的應(yīng)用，從實驗內(nèi)容選擇、實驗材料制作、實驗流程設(shè)計和實驗收獲總結(jié)等方面著手，通過采用迷你和直觀的實驗操作，將抽象的物理理論與實際現(xiàn)象相結(jié)合，不斷增強學(xué)生的理解和記憶，引導(dǎo)學(xué)生在主動參與和探究中強化對知識的掌握，實現(xiàn)對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和問題解決能力的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]冷高勇.從“迷你實驗室”看高中物理實驗教學(xué)改進[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2014（1）：2.

[2]趙惠松，嚴(yán)云佳.設(shè)計迷你實驗突破思維障礙：高中物理習(xí)題課課堂教學(xué)手段探索[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2016，45（11）：48-51.

[3]徐為為.“迷你實驗室”視角下高中物理課堂教學(xué)[J].新課程（下），2018（11）：176.

[4]連鑫蘭.高中物理“迷你實驗室”課堂教學(xué)探討[J].考試周刊，2018（A4）：168.

[5]卞藝玲.高中物理“迷你實驗室”的利用與開發(fā)[D].福州：閩南師范大學(xué)，2019.