浅谈高中物理“迷你实验室”的教学策略

黄军荣

摘 要：实验教学作为高中物理课程中的重要组成部分，也是高中生学习物理知识的重要渠道。然而传统物理实验教学存在课时偏少，学生实操机会少等问题，从而不利于高中生物理实验能力的提升。为解决这一问题，“迷你实验室”应运而生，通过让学生开展一些小实验去体验物理知识的形成过程，这不仅激发了学生对物理实验的参与兴趣，而且也有助于培养他们物理学科素养。为此，文章就“迷你实验室”在高中物理教学中的应用进行探讨，以期进一步提高物理实验教学的有效性。

关键词：高中物理；迷你实验室；应用；对策

实验性属于物理学科的基本特征，实验教学也是高中物理教学中的重要组成部分。通过动手实验能够逐步培养学生的观察能力、创新能力以及理解能力、实操能力。同时，实验教学也能让抽象复杂的物理知识变得直观形象，激发学生的学习热情，让他们明白学好物理课的重要性。为了更好地培养高中生的物理实验能力，“迷你实验室”应运而生，学生在教师的指导下可自行开展一些简单的迷你小实验，这不仅能帮助他们加深对物理知识的理解，也能增加他们的学习动力。

一、迷你实验室的概念

“迷你”英文“mini”，意为小的，短的，与“大”相反。由此“迷你实验室”中的实验可指小实验，但传统意义上小实验是指学生在教师的教学安排下或者自己在兴趣驱动下，利用身边生活中的简易仪器，在课外时间独立或者跟同学一起完成相关操作简易的实验。而此“迷你实验室”中的小实验则有着其独特性（为了能和传统意义上的小实验有所区分，本文中所有涉及“迷你实验室”中的小实验将定义为迷你实验）。首先，迷你实验在鲁科版教材中有着清晰、明了的教学栏目方式呈现。其次，在“迷你实验室”教学栏目中，每一个迷你实验都配备了简短的文字说明和形象的图片展示。最后，迷你实验的实验内容和教材中知识点的分布紧密联系，二者相辅相成。所谓“迷你实验室”就是利用身边一些简单易得的物品围绕物理教材中的知识点展开的一些较为简单的小实验，让高中生通过实验来获取物理知识[1]。鲁科版物理课本上的“迷你实验室”一栏不仅设计简单，而且趣味性强，处理灵活，基于上述优势，该栏目获得了大部分高中物理教师的认可，也在高中物理课堂教学中逐步得到重视。

二、“迷你实验室”在高中物理实验教学中的应用价值

（一）培养学生对物理的学习积极性

传统高中物理教学中基于实验器材、教学时间等诸多因素的限制，不少教师都是以讲授知识的方式教学，实验教学极少，即便开展物理实验，也多为演示实验或让学生按部就班完成实验操作。在此背景下学生极少有机会动手操作实验，他们对某些物理现象、概念的理解也就停留于表面，往往只能死记硬背一些概念或公式。长此以往学生就对物理失去了学习热情。将“迷你实验室”引入物理实验教学中，让学生通过身边易得的物品开展小实验，既能激发他们探究物理的积极性，也能让他们在动手实验中真正理解物理知识，从而提高学习兴趣[2]。

（二）培养学生的自主学习能力

“迷你实验室”属于一类新型的教学工具，具有良好的互动性与探究性，可以给学生一个崭新的学习平台。它的出现改变了传统物理实验教学模式，不再局限于教师演示、学生模仿的实验形式，而更关注学生的自主探究、自我发现问题与解决问题。这有助于锻炼高中生的自主学习能力。此外，“迷你实验室”中涉及很多物理模型与模拟实验，便于学生更直观地去感知那些晦涩的物理概念与公式[3]。通过自主操作学生也能加深对这些物理内容的理解，并能从实验中提高自己的独立思考能力与问题解决能力。另外，通过团队合作完成小实验，也能培养高中生的团队协作能力与沟通能力。

（三）实现个性化学习与差异化教学

每个高中生的学习能力与兴趣点都不可能完全相同。迷你实验室能够针对学生的个体差异性，为其提供个性化的学习方案。高中生可以围绕个人兴趣与学习需求，有选择性地去做小实验，并进行深入探究。另外，物理教师也可结合学生的实验表现与反馈信息，开展差异化教学，从而满足不同学生的学习需求。这种个性化的教学方式能够提高学生的学习效果，促进他们物理综合素养的提高。

三、巧用“迷你实验室”，提升高中物理实验教学有效性

（一）创设实验情境，培养学生的动手实践能力

要想通过物理实验来提高物理教学的有效性，就需引导学生主动参与到实验学习中。而这就需要想方设法调动学生的参与热情，让他们产生强烈的好奇心与探究欲。为此，物理教师可结合课本上的“迷你小实验”内容，设计出相应的实验情境，一般可采用演示实验、提问、动手操作、观看微课实验等办法来营造教学情境。不管选择哪种方法创设实验教学情境，教师都应找准学生的兴趣点，不然所创设的实验教学情境就很难调动学生的参与积极性。以“摩擦力”这一知识点为例，我们是很难通过肉眼直接观察到摩擦力以及相对运动趋势的，故而学生不容易理解这一点。为了解决这一教学难题，帮助学生真正理解摩擦力是怎样阻碍物体的相对运动趋势的，于是笔者创设出下列教学情境：小刘骑电瓶车去上班，途中电瓶没电了，于是车子逐渐减速最终停下来了。然后抛出问题情境：电瓶车在没电的情况下仍会向前滑行，不过会渐渐放慢前行的速度，这是什么力阻碍了电瓶车向前滑动？通过问题情境引入本堂课的主题：摩擦力，随后要求学生根据“迷你小实验”自主改进设计一个小实验进行探究。其中，学生可准备一块粗糙的布、一块光滑的木板、一个玩具小汽车，将小汽车放在木板与粗布上滑行，观察比较小汽车在同等大小力的作用下所滑行的距离，然后通过不同大小推力去推动玩具小汽车，看一看小汽车前进距离的差异。在刚接触摩擦力时不少学生都比较好奇，想知道摩擦力是怎样阻碍玩具小汽车前行的，于是笔者通过设计实验教学情境加以启发，调动出学生的求知欲与探究欲，让他们通过亲手实验去体验。这样就能将学生的直觉思维与他们的抽象思维、形象思维有机结合，利于他们对摩擦力这部分知识的理解，也能让他们明白生活中一些现象的原理，从而为他们之后的物理学习打好基础。

（二）开展小组合作探究实验

合作探究学习是实验教学中的重要环节，也有利于培养学生的合作探究能力与自学能力[4]。鲁科版高中物理课本中的“迷你小实验”专栏为学生提供了一个合作探究学习的重要平台。采用小组合作探究的方式学生可围绕一个实验进行团队合作，经过团队的努力完成实验探究任务，大家在互帮互助中收获知识。以“探究安培力应用”这一“迷你小实验”为例，教师设计出两个探究任务：

任务1：自制模型，了解建立模型的方法。教师指导学生对电动机的转动原理进行分析，然后让学生拆解电动机的内部结构，观察这些部件，对比分析简易电动机主要部件与真实电动机部件之间的联系。

学生操作：（1）将线圈用漆包线进行包绕，利用回形针构建支架将其分别插进电池盒的两极。在没有刮漆时线圈放在支架上不会发生转动。

（2）4名学生为一组，根据课本上图示提供的4种方法分别刮掉线圈上的绝缘漆。

经过上述实践学生亲历了模型构建的基本步骤，将实物简化成对应的基本原理图，再从中提炼设计出实物模型。通过动手实践学生的思维动机被激发，学习积极性也明显更强烈。

任务2：巧用实验，激活思维，培养科学态度。

实验观察：方法A是将左转轴上侧以及右转轴下侧的绝缘漆均刮除后制作线圈，然后把线圈置于支架上，看一看有何现象。学生发现线圈不会转动，教师可指导学生想一想原因是什么，最终学生找到答案，原来两边未同时接通，线圈内就不存在电流，故而不会转动。

实验观察：方法B是将位于两转轴下侧的绝缘漆刮掉，然后制作线圈，把线圈放到支架上看一看有何现象。各组的结果不同，一些小组认为线圈不转，另一些小组认为线圈会转动。教师鼓励学生去探究原因，有的小组找到了原因，当线路接通后在安培力的影响下线圈便会转动，不过半圈后电路是不通的，也就没有安培力，此时由于惯性影响，线圈依然会继续转动。而观察到线圈不动的小组则心生疑问。此时，教师要注意引导，让学生想想线圈在什么条件下不会转动，然后思考自己在动手实验中是否有什么纰漏，应加以完善。

实验观察：方法C是将一端上下侧的绝缘漆刮掉，并将另一端下侧的绝缘漆刮掉后制作成线圈，再将其放到支架上，看一看有何现象。各小组有了前两次的经验，经过自我摸索后自己的线圈都会转动，教师应重点指导学生探究其中的原理。

实验观察：方法D是将两端上下侧的绝缘漆刮除再制作成线圈，将它放到支架上看一看有何现象。此时学生会发现线圈摆动，无法持续转动。指导学生分析具体原理后，再深入理解电动机中转换器的作用。

通过上述案例分析可知，“迷你实验室”专栏的教学路径是利用实验探究的方法，让学生参与到实验操作中亲身去体会探究实验现象以及背后的物理知识。另外，将小组合作学习融入实验教学中能够锻炼学生的团队合作能力与探究能力。在此过程中教师可鼓励学生自主设计实验方案、操作实验工具，观察实验现象，完成总结分析，并引导学生思考如何把所学的物理知识应用于生活实践中，锻炼他们的知识迁移能力及创新意识。

（三）运用生活中的资源开展“迷你小实验”

学校物理实验所用器材存在数量少、陈旧等问题，难以满足学生开展实验的需求。为此，物理教师在指导学生开展“迷你小实验”时应多鼓励他们就地取材，善于利用生活中常见的物品开展物理小实验[5]。比如：在教学《超重与失重》一课时，大家已经学习了牛顿第三定律，为了让大家明白超重与失重具备的主要特性、熟悉加速度的方向，笔者提前让学生以小组合作的方式在课后开展一次小实验。准备一个体重秤，先在平稳的地面记录下自己的体重，然后在体重秤上迅速下蹲然后再站起来，看一看体重数据有无变化。之后到电梯内去测量体重，学生站在体重秤上面，观察当电梯上升与下降的时候体重秤上的数据有无变化。另外，可利用手机上的Phyphox软件获取电梯在升降过程中的加速度。通过记录对比四次自己的体重数据，学生就能更好地了解超重与失重、加速度方面的知识了，也能明白物理知识在生活中的大用处了。

（四）利用“迷你实验室”提升物理复习效率

物理教师通常在教学结束后以书面知识的形式安排复习任务，旨在通过书面作业帮助学生去回顾加深对所学知识的理解，提升其物理应用能力[6]。然而书面形式的复习任务难免会让高中生感到枯燥乏味，他们的主观能动性也得不到有效调动，复习效果自然不明显。另外，不少高中生根本未意识到课后复习在物理学习中的重要性，他们的学习热情不高，也影响到复习效果。对此，物理教师可将“迷你实验室”引入到课后复习环节中，让学生通过动手实践来消化所学知识，从而加深对这些知识的认识，也能让他们逐渐构建起自己的物理知识体系。以“牛顿第二定律”为例，这部分内容属于整个高中物理知识体系中的重中之重，也是高考物理中的常考对象。这部分内容非常重要，学好这部分知识才能学好高中物理，这也是学生解决物理学习难题的重要基础[7]。物理教师在讲授完这部分知识后，在复习环节要求学生参照“迷你实验室”进行小实验，自己动手操作将课堂上已学过的内容重新呈现，同时，围绕有关知识开展实操应用。这样就能加深对“牛顿第二定律”的理解，教师可鼓励学生在课后多动手做一做这类小实验，利用实验就能对相关定律与原理有更全面充分的认知，而且也能加深印象，促使个人物理实验能力的提升。

结束语

综上所述，“迷你实验室”是高中物理教学改革中产生的新成果，能够将理论与实践有机结合，明显提高了高中生的学习热情与实验能力。学生通过自己动手操作，开展实验探究，能更好地认识物理知识的形成过程与基本原理，从而促使学生形成科学思维，提升他们的问题解决能力。此外，“迷你实验室”的应用也极大丰富了物理教师的教学手段，为物理课堂注入了新活力。它促进了师生间的互动，强化了学生的学习体验，让物理教学变得更生动有趣。由此可见，“迷你实验室”在高中物理教学中拥有广阔的应用前景。我们期待有更多的教育工作者能积极探索实践“迷你实验室”的应用，共同推动高中物理教学的创新及发展。

参考文献

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

[2]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.

[3]胡席飞.沪科版初中物理教科书中“迷你实验室”特点与功能研究[J].成才之路，2020（23）：118-119.

[4]蒲彪.浅析微课在高中物理实验教学中的创新应用策略[J].教师，2017（15）：60.

[5]马洁枫.浅谈基于核心素养培养的高中物理实验教学[J].高中数理化，2017（18）：33.

[6]魏昕.高中物理实验资源的开发与利用[J].好家长：创新教育，2018（1）：1.

[7]沈建刚.巧设物理实验，提高高中物理教学实效[J].数理天地（高中版），2023（2）：83-85.

本文系福建省教育科学“十四五”规划2023年度课题：基于深度学习视角下高中物理新教材（鲁科版）“迷你实验室”专栏的教学实践研究（课题编号：FJJKZX23-225）研究成果。