迷你实验在高中物理教学中的应用探讨

邓伟

摘 要：新课改背景下的高中物理教学将更加注重对学生核心素养的培育，教师将通过系统完善的物理课程促进学生物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任素养的同步发展。迷你实验能够使学生在亲身实践中探索物理现象，验证物理理论，从而深化对物理知识的理解和应用，且有助于培养学生的科学探究精神和独立思考能力，是推动高中物理教学改革实施的重要手段。鉴于此，文章以迷你实验在高中物理教学中的应用为主题展开探究，阐述迷你实验的概念，分析迷你实验在高中物理教学中的应用价值，再结合实践案例提出具体的应用方法与策略，以期不断促进高中物理课程教学改革的实施。

关键词：迷你实验；高中物理；教学应用；策略

物理课程是高中教育的主体课程之一，在培养学生科学素养、逻辑思维能力以及解决实际问题能力等方面发挥着至关重要的作用。然而，在传统的物理教学实践中，由于课程时间的限制、实验器材的缺乏或过时等原因，部分学生难以通过实验探究过程获得充分的体验和深刻的理解。在此背景下，迷你实验应运而生，通过规模小、时间短、成本低且易于操作的实验活动，不仅能够大幅降低传统物理实验所需的时间、空间及经济成本，还能以其高效和精练的特性，适应快节奏的教学进程，有效解决课堂时间有限等问题。因此，探讨迷你实验在高中物理教学中的应用，对于提升教学质量、优化教学方法具有重要意义。

一、迷你实验的概念

迷你实验，从字面意思上看是指规模较小、操作简单、成本低廉的实验。“迷你”（mini）一词来源于英语，通常用来形容小型或缩小版的物品或概念。“迷你实验”侧重于简化和缩小规模的实验活动，旨在使实验过程更加高效、便捷，同时保持教学目的的达成。这类实验通常需要的资源较少，易于在有限的环境和条件下进行，特别适合教育场景，使学生能够在实践中探索和学习科学原理。具体来讲，迷你实验是一种符合新课改教学要求的现代教学方法，其核心特征包括操作的简便性、结果的直观性和实验过程的趣味性，教师可以采用最简洁的设备和材料，以最直接的方式演示物理现象或验证物理定律，从而达到预期的教学目的[1]。实践中，迷你实验的设计往往围绕教科书内容展开，教师通过清晰、明了的教学栏目形式呈现，旨在帮助学生通过动手实践活动深化对物理概念的理解和应用，进而促进学生对物理学科的兴趣和认知，再通过观察、操作、思考和讨论的过程培养学生的科学探究能力和创新思维，为学生物理核心素养的全面发展提供支持。

二、迷你实验在高中物理教学中的应用价值

作为自然科学的一个重要分支，物理学不仅涵盖了广泛的理论知识，同时还可通过实验教学环节促进学生理论与实践的结合，帮助学生深入理解物理定律和原理。而迷你实验在高中物理教学的应用，能更有效地促进学生物理核心素养的发展[2]。一方面，迷你实验具有简便易行的特性，可以大大减少传统物理实验所需的时间和资源投入，教师可以在有限的教学时间内高效完成更多实验项目，从而丰富学生的学习体验。高效率的实验模式不仅为学生提供了更多直观感受物理现象和验证物理定律的机会，还可有效提升课堂的动态性和互动性，进而激发学生对物理学科的兴趣和好奇心[3]。另一方面，迷你实验的操作简单和结果直观，学生能够在实践中快速理解和掌握复杂的物理概念和原理，有助于提高学生自主学习和解决问题的能力。通过动手实践，学生能够更好地将理论知识与实际操作相结合，加深对物理定律的认识，培养科学探究和创新思维。除此之外，迷你实验的引入还为教师提供了一种灵活的教学工具，使得物理教学更加个性化和多样化。教师可以根据学生的兴趣和学习进度，灵活设计或调整实验内容，满足不同学生的学习需求，实现差异化教学，从而在实践探究的过程中培养他们的团队合作精神和沟通能力，为其全人发展提供了支持，对促进学生综合能力的提高具有重要意义[4]。

三、迷你实验在高中物理教学中的应用策略

（一）分析教学目标，精选实验内容

在迷你实验的内容选择方面，教师首先需要对高中物理的教学大纲进行细致研究，从中提炼出关键的教学点和学生应掌握的核心物理概念。接下来，教师需要将这些教学目标与可能的实验活动相对应，精心挑选出既能够有效展示物理原理和现象，又能紧密联系学生日常生活经验的迷你实验[5]。这一过程中，教师需综合考虑实验的教育价值和实际操作的可行性，优先选择能够激发学生好奇心、引发探索欲望并具有高度参与感的实验项目。例如，教学目标是让学生理解光的折射原理，教师可以选择用水杯和激光笔的简单实验，因其不仅操作简便，成本低廉，且能直观展现光在不同介质间传播时的变化，易于学生理解和记忆。通过精心选择和设计，迷你实验能够成为连接理论与实践，提高学生物理学习兴趣和深化知识理解的有效桥梁。

以鲁科版高中物理必修2中“匀速圆周运动快慢的描述”的教学为例，学生需要理解匀速圆周运动的基本概念，掌握描述圆周运动快慢的物理量，包括线速度和角速度的定义及其计算方法等。为达成这一教学目标，教师需要选择能够直观展示圆周运动的特点及线速度和角速度关系的实验内容。首先，教师可以设计一个简单的齿轮组实验，利用日常生活中常见的“齿轮”（如乐高）进行设计，让学生观察小轮转动多圈、大轮转一圈的现象，从而引出线速度的概念，且可在推导线速度公式时提供直观的理解，有效提高学生的学习动力和实验参与度。同时，为了让学生直接参与到圆周运动中，感受线速度和角速度的差异，教师还可以设计“圆周运动”的实验，让学生实际体验到不同位置上的线速度差异和角速度的相同性。亲身体验的实验方法不仅能够深化学生对匀速圆周运动的理解，还增强理论知识与实际现象之间的联系。通过这两个实验，教师能够有效地达成教学目标，即让学生通过直观、互动的实验活动深刻理解匀速圆周运动的相关概念和物理量，同时激发学生的学习兴趣，提高物理学习的效果。

（二）使用日常物品，制作实验材料

在迷你实验的实践中，教师需要发挥创新思维，将日常生活物品作为主要实验材料，以达到既经济又高效的教学效果。为此，教师需要精准识别隐藏在学生日常生活中且可用作物理实验的普通物品，例如，使用瓶盖演示惯性定律，或利用橡皮筋和吸管构建简易的弹簧测力计，这些都是典型的将日常物品应用于物理实验的实例。接下来，教师需评估所选物品的适用性与安全性，确保这些物品在实验中的使用不仅能达到教学目的，而且不会产生安全风险。然后，教师需考虑如何将生活物品与物理实验教学内容相结合，设计简单的改造或组合方式，使其能够有效地演示特定的物理现象或原理。通过这种方式，日常物品可被赋予新的教育价值，使物理实验不再局限于专业的实验器材和设备，不仅可以极大地降低物理实验的成本，而且更加贴近学生的生活，更易于激发学生对物理学习的兴趣和热情。

在鲁科版高中物理必修2中“匀速圆周运动快慢的描述”中“圆周运动”的实验中，教师就可以利用日常物品制作实验材料。例如，教师可以使用一根绳子和几个小物品（如小球、圆环或重物）设计一个简易的圆周运动实验。在实验中，绳子的一端固定或由学生持握，另一端绑定小物品作为旋转体，通过手臂的旋转让绑定的小物品在水平面或垂直面内进行圆周运动。通过这种设置，学生可以直接观察并体验到随着旋转半径的变化，即它们与旋转中心的距离不同，所感受到的线速度变化，同时理解在同一旋转速度下，不同半径上的点角速度保持不变的原理。同时，教师还可以引入彩色标签或彩带，将其贴在绳上不同的位置，帮助学生更清晰地观察和区分线速度的差异，使得抽象的物理概念“圆周运动的线速度和角速度”直观易懂，不仅能够深刻理解匀速圆周运动的相关概念，还能激发他们探索物理世界的热情。

（三）结合学生能力，设计实验流程

在设计迷你实验流程时，教师必须细致考虑学生的个体差异，包括他们的认知水平、学习背景及操作技能，以确保实验设计既能够激发学生的学习兴趣，又不会因难度过高而挫败他们的积极性。首先，教师应评估学生对即将进行实验的物理概念的理解程度，据此调整实验的复杂性，确保实验内容既能够挑战学生，又能让他们感到可行和有成就感。接下来，在实验的组织过程中，教师需采用分组合作的形式，不仅可以根据每个学生的特点和能力分配不同的实验角色，还可以借此机会培养学生之间的沟通与协作能力。此外，为了让学生能够顺利完成实验，教师需要提前准备详细的实验指导，包括清晰的步骤说明、目标解释以及可能遇到的问题和应对策略，并在实验过程中进行现场演示，使学生对实验有一个直观的认识。通过这样有条不紊的流程设计，迷你实验能够在确保教学质量的同时，最大限度地调动学生的参与热情，促进他们的全面发展。

例如，在设计“匀速圆周运动快慢的描述”主题下“圆周运动——彩色标签或彩带”的迷你实验中，考虑到学生的不同认知水平和操作能力，教师要设计简单可行的实验流程。第一步：观察学习。学生需要认真观察教师的实验演示，教师将大致展示如何使用彩色标签或彩带在绳子的不同位置进行标记，以便在圆周运动时观察这些标签的运动情况。第二步：分组讨论。学生分成小组，讨论决定在绳子上的哪些位置贴上彩色标签或彩带，以此代表圆周运动中不同半径上的点，旨在让学生通过实际操作理解半径对线速度的影响。第三步：实验操作。一名学生持绳子一端固定在中心点（可以是手持或固定在桌面上的小钩子），另一端绑上小物品作为旋转体，如小球或其他轻质物品，确保它可以自由旋转。学生轻轻旋转绳子，让绑有小物品的绳子在水平面内进行匀速圆周运动。第四步：观察记录。旋转过程中，其他组员观察并记录不同颜色标签的运动情况，尤其是它们的运动速度。同时，学生需要观察和讨论，哪些标签移动得更快，哪些移动得慢，分析速度快慢与它们在绳子上的位置（即半径大小）有何关系。第五步：总结。实验结束后，每组学生需要基于观察结果，共同讨论并总结匀速圆周运动中线速度和角速度的关系，尤其是不同半径对线速度的影响，进而通过实践活动直观地理解匀速圆周运动的相关概念。

（四）开展课后反思，总结实验收获

迷你实验结束后，教师还应重视总结反思，这是优化实验效果的重要步骤。首先，教师应组织学生对实验过程进行全面回顾，包括实验操作、观察记录以及结果分析等方面，鼓励学生表达自己的看法和感受。其次，教师可以指导学生识别实验中存在的问题和不足，如操作失误、数据记录不准确或结论推理上的逻辑漏洞，从而加深学生对物理概念的理解和应用。接着，教师与学生共同探讨如何改进实验设计和操作方法，提出具体的改进建议和策略。通过这样的课后反思活动，不仅能够促进学生的自我评价和批判性思维能力，还能激发他们对物理学习的持续兴趣和探究精神。

例如，在“匀速圆周运动快慢的描述”主题下“圆周运动——彩色标签或彩带”迷你实验之后，教师课组织一次课后反思会议，学生分享自己在实验中的观察、困惑以及收获。总结中，一位学生提到，通过观察不同颜色标签在绳子上的运动，他明显感受到了离旋转中心越远，标签移动得越快，直观地验证线速度与半径大小的关系。同时，还有一个小组分享了自己遇到的实际问题：在实验开始时，他们没有将彩色标签牢固地粘贴在绳子上，在进行圆周运动的旋转实验时，由于旋转速度的增加，部分彩色标签因粘贴不稳而中途脱落。这个意外的情况打断了实验的进行，迫使该小组暂停实验，重新粘贴标签。通过这次经历，学生深刻意识到了实验准备阶段对整个实验成功的重要性，特别关注对实验中细节的处理，他们在后续的实验中更加注重准备工作，确保所有实验材料都能满足实验过程的需要，从而避免类似问题的发生。通过这样的讨论，教师引导学生深入理解匀速圆周运动的物理概念，并指出了实验过程中的不足之处，如需要提前检查实验器材的稳定性等。教师还可鼓励学生思考如何改进实验，以获得更准确的观察结果，加深学生对匀速圆周运动知识点的理解。

结束语

综上所述，迷你实验在高中物理教学中具有积极的应用价值，能够为传统的物理教学注入新活力。因此，教师应当重视迷你实验的应用，从实验内容选择、实验材料制作、实验流程设计和实验收获总结等方面着手，通过采用迷你和直观的实验操作，将抽象的物理理论与实际现象相结合，不断增强学生的理解和记忆，引导学生在主动参与和探究中强化对知识的掌握，实现对学生科学素养、创新能力和问题解决能力的培养。

参考文献

[1]冷高勇.从“迷你实验室”看高中物理实验教学改进[J].中学物理教学参考，2014（1）：2.

[2]赵惠松，严云佳.设计迷你实验突破思维障碍：高中物理习题课课堂教学手段探索[J].中学物理教学参考，2016，45（11）：48-51.

[3]徐为为.“迷你实验室”视角下高中物理课堂教学[J].新课程（下），2018（11）：176.

[4]连鑫兰.高中物理“迷你实验室”课堂教学探讨[J].考试周刊，2018（A4）：168.

[5]卞艺玲.高中物理“迷你实验室”的利用与开发[D].福州：闽南师范大学，2019.