微型实验在物理教学中的应用策略

李从芮

摘 要：实验是物理课程學习中的重要组成部分。微型实验通常指的是取材方便、操作简单、现象明显的实验。微型实验的自创性和体验性较强，是物理教学中不可或缺的一类重要实验。本篇旨在阐述微型实验在物理教学过程中的重要性，以及选取原则和教学应用策略，并对其与其他自然科学学科进行有机融合的可能性进行展望。

关键词：微型实验；教学应用；初中物理；学科融合

【中图分类号】G622 【文献标识码】A 【文章编号】2097-2539（2023）24-0167-03

实验是物理教学过程的重要组成部分，微型实验与常规物理实验比较而言，具有价格低廉、来源广泛、贴近生活、携带方便、体现自创等特点，是常规物理实验的重要补充，因此越来越受到一线教师的重视。微型实验的实验原料和器材主要来源于生活，通过生活中的物品和材料进行形式多样、内容丰富的独特性微型实验，给学生以不一样的学习体验，对学生而言不仅具有启迪作用，还可以让学生感到物理学科在生活中的应用，从而产生亲近感与真实感，更深入地理解学习物理的过程就是从本质上探究和认识周围的世界、认识生活的过程。

微型实验所使用的材料及物品在生活中很容易得到，使学生在课后自主进行实验和亲身体验成为可能。相对而言，微型实验的操作简单、时间较短、实验现象、体验性明显，这些都可以增强学生实验的成就感，加深学生的理解和感悟，获得难能可贵的直接经验，提高学生实验的兴趣和积极性，让他们更乐于进行物理实验，喜欢物理实验，从而有了更进一步学习物理的动力，有助于学生学科核心素养的长期培养。

一、微型实验在物理教学中的选取原则

在物理课程的学习过程中微型实验的应用要遵循一定原则，才可以保障物理教学的科学性和有效性、培养学生科学素养、助力学生的进步与发展。

第一，遵循科学性、准确性原则。能准确地反映物理学相关知识的应用，通过学习，学生能够利用相关知识原理对其现象进行解释，发挥微型实验的实用价值，为学生提供有效的直接经验，便于学生理解与掌握。

第二，遵循趣味性、明显性原则。实验现象明显、易于观察，能够产生悬念或与原认知产生冲突，使学生获得难能可贵的认知冲击和切身感受，有助于学生由被动学习向主动学习转变，充分调动学生学习的积极性并发挥学生的主体作用，有助于学生加深对相关物理知识的理解和抽象逻辑思维的建立。

第三，遵循可操作性、可重复性原则。微型实验的材料易获得，操作步骤较简单，对外在环境条件要求较低，学生易获得实践操作的成就感，提高学生做实验的兴趣和积极性，使学生更乐于进行物理实验，喜欢物理实验，从而使学生在课后自主进行实验和亲身体验成为可能，有更进一步学习探索物理的动力。

二、微型实验在物理教学中的应用策略

（一）利用微型实验进行课堂引入，激发学习内驱力

经研究证明，学生在物理课堂活动中的思维分为启动、最佳和疲劳三个阶段，在启动阶段，学生的注意力往往无法集中，思维比较迟缓。针对这一现象，巧妙地利用微型实验进行引入，创设情境，调动学生多感官参与课程内容的学习，以较快速度进入理想学习状态。

微型实验的仪器多为生活中常见的物品，学生面对这种熟悉的“实验仪器”，从心理上缩短了与物理实验的距离，消除了对物理实验的陌生感和畏难心理。再者，微型实验在操作上更为简单，成功率更高，学生敢于动手，更容易增加自信心。另外，微型实验的实验现象明显，实验过程充满张力、吸引眼球，实验现象出乎意料，从而激发学生的兴趣及做实验的欲望。微型实验在课堂引入阶段的应用，通过产生学生意想不到的实验现象设置悬念，与学生原有认知产生冲突，激发好奇心理和求知欲望，从而产生学习内驱力。

微型实验的特点是让每个学生能够根据自身认知发展水平参与实验获得个性化提升，在课堂内外实施自主实验，使学生由被动学习变为主动学习，进而使学生通过成功的满足感产生对科学的情感。微型实验通过满足学生个体化需要，引发学生的快乐情绪，培养学生科学情感。其巧妙的实验设计及独特的实验构思，能带给学生独特的创造性启发。由此可以看出，物理教学过程中运用物理微型实验本身就是结合学科开展的创造教育，这对保持学生的好奇心，培养学生的创造性思维，让学生获得科学情感，无疑是一条非常宝贵的途径。

例如在人教版初中物理八年级上册《光的直线传播》一课教学中，光沿直线传播的现象学生比较熟悉，而光沿直线传播的条件需要深刻体会。因此教师可以提前准备不均匀的蔗糖溶液在水缸中，让同学们用激光笔从水缸的一侧沿水平方向入射，会发现光的传播路径发生弯曲。通过与原认知冲突的实验现象引入本节课，激发学生的好奇，学生的注意力迅速被吸引，有助于物理课程学习的展开。

又例如在人教版初中物理八年级上册《凸透镜成像规律》一课教学中，将装满水的水杯横向放置在背景字母F的前方，通过改变水杯与背景字母F的距离，观察到不同的成像情况如图1所示，利用此微型实验作为本节课的引入，成像特点的变化激发学生的好奇心与求知欲。学生对于凸透镜成像没有太多生活经验，通过水杯实验，不仅能够激发学生探究的欲望，还能够丰富学生体验从而为学生提出问题和猜想提供现实依据。

再例如在人教版初中物理八年级下册《重力》一课教学中，通过改变盒子的重心，达到偏离放置在桌子上的“神奇盒子”没有掉落的微型实验作为本节课的引入，如图2所示。开始学生会以为是普通的盒子，随着教师一点一点将其推离桌面，学生们目不转睛地看着这个盒子，他们屏住呼吸，等待着盒子掉落的那一刻，实验过程充满张力，最后“神奇盒子”在几何中心悬空放置的状态下依然没有掉落，这与学生的原有期待现象产生强烈对比冲突，更能激发学生一探究竟的决心。

（二）利用微型实验进行知识讲解，理解物理概念，構建知识体系

物理学科的概念和定律大多数比较抽象，学生根据自己的认知结构往往无法认识理解其中的物理模型，教师在讲解中也会感到十分低效。教师利用微型实验作为理论讲解的辅助，学生通过微型实验的动手操作，充分参与到学习活动中去，参与到问题的分析与解决过程中，构建相关知识体系，通过具象化的微型实验现象承载抽象化的物理知识，增强物理教学的直观性，有助于学生理解其中的过程与原理，提高课堂讲解效果。

在实验过程中，学生将不断发现问题，并自主解决问题，因此会不断积累宝贵的直接经验，促使学生更容易地形成实践技能。面对生活中的常见物品所产生的非经验现象，能够通过自己的认知增长去理解这个具有物理意义的新结构或了解其非经验现象的内在本质，这一过程正是学生在主体与客体的交互作用下，对客观事物形成抽象概念的过程，在自身原认知基础上重建和完善知识体系的过程。

物理概念的建立需要大量的直接经验、经过提炼分化和假设验证，建立新的认知结构，这些都离不开探究型实验。目前探究型实验的学习面临的问题是既要适合学生的实际情况，又要具有现实的意义，更重要的是必须利用学生的观察和他们自身所具有的科学知识来解答，只有这样才能让学生有所收获。利用微型实验架起与探究型实验间的桥梁，所探究的问题源于生活，实施便捷，能够引起学生的兴趣，同时体现学生主动建构知识、学习科学方法与应用知识的统一。微型实验为实施探究型实验的学习与教学提供了丰富的资源支持，突出重点突破难点地进行探究活动，循序渐进，最终使学生参与、经历并理解科学探究的全过程，同时也使学生了解生活与物理知识的紧密联系，引发学生提出探究问题，并根据微型实验的现象提出合理猜想。

（三）利用微型实验进行课堂反馈，发展抽象思维能力

将微型实验运用到初中物理教学中的课堂反馈阶段，使其更加具有趣味性，深化学习效果。学生通过对相关知识的学习与探究，构建知识体系，回顾课堂引入时的微型实验现象，尝试运用所学对其进行解释和制作，揭秘其内在原理。这一反馈过程既是对知识的内化过程，也是输出反馈、表达思维、物化思维的过程，从而形成知识学习的闭环。引导学生从物理学角度认识社会生活，让学生学有所得并感受到学习物理的学习与应用是真正具有实际意义的，从而提升课堂体验，获得成就感，有助于学生更有效地掌握和运用知识。

抽象思维的建立与发展是在实践的基础之上形成的。微型实验具有便捷性、直观性、体验性强等特点，其在教学中的应用为学生在最大限度内的自主实验提供了可能，大幅度增加了学生亲自动手实践的机会，从而积累更多的直接经验，为抽象思维的建立与发展提供基础保障。在具体操作过程中，观察直观现象，经历对事物本质的比较、分析、整理基础上，认识从感性的具体过渡到抽象的规定，形成概念。

抽象思维作为一种重要的思维类型，深刻地反映着事物的本质，使人能在认识客观规律的基础上科学地预见事物和现象的发展趋势。其对科学研究具有重要意义。初中阶段是抽象思维建立与发展的重要阶段，为了更好地帮助学生从皮亚杰认知发展理论中的第三阶段向第四阶段过渡，学生依据所学相关知识内容，运用假设-演绎-推理的方式从逻辑角度预判是否出现某些现象，运用反向推导，解释某现象出现的原理。运用假设-演绎-推理的方式系统地评价和判定正确答案的推理方式。对比微型实验的实验现象，进行解释并验证所学的理论。最终使学生理解科学探究全过程并发展其思维的可逆性与补偿性。

例如在人教版初中物理八年级上册《光的直线传播》一课教学中，根据创设情境微型实验的实验现象，学生结合课堂实验会得出的结论：光在同一均匀介质中沿直线传播。进而进行假设-演绎-推理，得到两种可能：其一，水缸中的液体是不同种液体；其二，水缸中的液体不均匀。并通过实际操作进行推理验证。学生搅拌水缸中的液体一段时间后，再次用激光笔从水缸的一侧沿水平方向入射，发现弯曲现象消失，光沿直线传播，加深理论理解和深刻体会。

（四）利用微型实验拓展思考学习空间，落实实践能力、培养核心素养

依据《义务教育物理课程标准（2022年版）》中“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程基本理念，既注重从实际生活中观察培养、同时注重培养学生将物理知识运用到实际生活当中的能力，提升学生解决生活实际问题的能力。微型实验更加体现了这一课程理念，微型实验的取材和设计来源于生活，将其应用于物理的教学之中，是《义务教育物理课程标准（2022年版）》具体实施的良好体现，也是物理这门课程对物理实验的进一步要求。

观察是研究自然科学的重要方法，是获得知识的最基本的途径，观察是提问的前提，提问是思考的基础。普朗克说过，“物理定律不能单靠思维来获得，还应该致力于观察和实验。”生活中的许多事物，人们往往由于对它们十分熟悉，而忽略了事物的某些特点及细节。观察不仅仅是看，而是通过观察引导一系列思维过程，微型实验为培养学生的观察能力提供了重要的途径。

培养学生的观察能力是一个长期积累的过程，将微型实验应用到教学中，让学生看到观察和实验就来自生活现象本身，引导学生更加关注周围的环境和事物，通过不断认识观察事物的过程，逐渐养成观察的好习惯。通过抽象逻辑思维的逐步建立与发展，感知事物的本质，从而更加深入地以科学研究方法探究事物的本质。再者，微型实验提倡让学生从不同角度不同途径思考问题、探索答案，设计多种实验方案并进行操作，这样可以避免思维定式与思维固着，避免无意识地将学生的思维纳入某种特定的模式当中，有利于开阔学生的思路，培养学生的发散性思维与勇于探索、勇于创新的精神。此过程不仅有利于培养学生的观察能力、动手能力及创新能力，而且使学生更注重身边的事物，把物理知识与实际生活紧密地联系在一起，提高解决实际问题的能力，培养学科核心素养。

微型实验取材方便、操作简单、效果明显的特点使得学生可以在课堂以外的时间随时操作，为学生的持续性学习和连贯性思考提供支持。久而久之，利用微型实验在课堂中的渗透，引导学生将学习空间向家庭和社会进行拓展，思考和探究的时间和空间都能够得到很大程度上的丰富，能帮助学生在深化理论知识的理解，同时，发展自身实践操作水平和创新实践能力，逐步达到目标培养预期。让更多学生能够从日常生活中发现疑惑，在探寻疑惑的过程中深入思考，在思考的过程中探寻真理，获得成就与快乐，能够更好地适应社会发展，成为多面型人才。

三、结束语

微型实验是调动初中学生物理学习积极性的有效手段，是帮助学生理解、掌握物理规律的重要过程，是培养学生物理学科核心素养的关键方法。微型实验取材广泛源于生活，在实际动手操作的过程中能够激发学生潜能，在实际解决问题的过程中能够提高学生综合能力。微型实验教学法不仅能够应用于物理学科的教学，还能够拓展到其他自然科学学科的课程学习中去。期望能够有更多跨学科融合的多元化探索，同一个微型实验在多学科中的应用能够帮助学生更加科学全面地认识事物，将所学进行整合运用，提高学生的综合运用能力与核心竞争力。

参考文献

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