混合式教學生態區塊中的物理探析
——以漸進分析連通器壓強差為例

梁 喆

(淄博市淄川第二中學，山東 淄博 255100)

混合式教學的價值是降低學生學習的認知負荷，給學生留一定的自主支配時間，促成學生深度思維的發生[1]. 混合式學習環境需要構建協作知識，在此基礎上開展教學實踐，前段的核心是共享，后段的核心是論證和協商，前后求同存異[2]. 混合式教學生態區塊的核心內容為：以混合式教學為途徑，以區塊模型建構為手段，有目的、有計劃、有組織地建構混合式教學生態區塊的實施策略，形成以探究式、合作式、互動式、分層式和項目式生態區塊為策略的教學生態機制.

中學物理教學應注重以實驗培養學生的物理學科素養. 教學過程中時常存在學生的參與度不高，興趣不濃，學生的學習方式單調的情況，針對現有學生評價機制存在階段性盲區，亟需構建學生評價的長效跟蹤與記錄機制. 本文借鑒項目式學習、STEAM教學等理念的實踐，構建了在創新物理生活化實驗模式下融入混合式教學生態區塊的研究理念，以物理實驗教學探尋學生樂學、愛學的物理實驗課堂.

1 混合式教學生態區塊的創新點

初中物理混合式教學生態區塊研究是在創新物理生活化實驗的基礎上，融入高效合作學習機制的教學實踐. 在實驗教學中，通過混合式教學方式構建物理實驗的不同區塊，將小區塊進行連接，形成混合式教學生態區塊中的“鏈”，以此形成具有系統性、可操作性的教學生態機制.

1.1 創新物理實驗模式，強化物理實驗參與體驗新優勢

創新物理實驗是以教學內容中所涉及的實驗為主，融合物理學科實驗優勢，通過學生分組探討，營造學習氛圍，激發探究欲望，突出解決實際問題的成果. 創新物理實驗要堅持義務教育物理課程標準，聯系教學目標設計實驗，讓學生參與實驗操作，提高實驗技能，融合觀察與實踐，領悟物理方法，獲得真實情境體驗，從而增強科學實驗意識. 通過實驗實施過程，解決提出的問題，激發學生的學習興趣，強化物理學科實驗參與體驗的新優勢.

1.2 實驗生活化理念，呈現物理教學創新與合作新范式

在實驗生活化教學中，結合物理學科的實驗優勢，通過對生活化材料的創新應用，既能凸顯物理實驗生活化的“取材易、效果顯、操作便、學生喜”的特點，又能豐富教學教具，培養師生的動手能力. 教師要重視物理創新實驗中協同創作和參與的過程，使學生獲得物理知識，學會物理實驗基本技能，有利于增強學生的觀察能力、實驗能力、思維能力、研究能力和創新能力. 學生養成實事求是的科學態度，增強探索精神、創新精神和合作意識.

1.3 高效合作學習機制，融入物理實驗常態化應用實踐

物理實驗教學要引入高效、合作的學習機制，突出團隊協同共享的能力. 教師和學生在物理實驗教學中以真實情境的合作式突破乏味枯燥的講授式，師師之間要交流生活化實驗心得，融合共進；生生之間要參與實驗，鍛煉動手能力和合作能力；師生之間交流互動解決問題，形成良好的教學互動生態機制. 針對真實問題的探索實踐，教師在課堂上用生活化器材展示，并借助網絡平臺讓學生既能參與合作又能思考探討. 物理實驗常態化的教學實踐，讓學生不斷豐富物理知識，強化物理觀念和物理思維.

1.4 混合式教學建構，形成物理實驗教學新體系

混合式教學生態體系重視落實“物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任”的核心素養，讓學生的合作學習貫通“線上線下”，以項目式學習、STEAM模式開展物理教學，其形式靈活多元、受限小、解決問題深入，能把學生引入深度學習. 物理實驗混合式教學體系，以提高科學思維為準繩，以拓展科學探究活動為主線，注重培養學生解決問題的能力，突出學生的主體地位. 在物理實驗教學中實施混合式教學策略，有利于教師有效組織教學實施，增強師生互動交流與合作.

2 混合式教學生態區塊深度融合物理教學的策略

混合式教學是立足學生學習現狀并真實反饋學習成效的教學生態機制. 在物理教學中，以引導學生制作連通器并漸進分析壓強差為例，深度剖析、挖掘物理真實情境的問題，以創新物理實驗生活化，展開實踐探索.

如圖1所示，基于合理性與實用性，在探究式生態區塊中，培養學生的參與能力，建構問題意識；基于交流性與理解性，在合作式生態區塊中，提升學生的交往能力，培養合作精神；基于科學性與數據性，在互動式生態區塊中，鍛煉學生的協調能力，培養多維思辨；基于目標性和針對性，在分層式生態區塊中，對學生因材施教，張揚個性能力；基于問題性和自主性，在項目式生態區塊中，挖掘創新潛能，掌握實踐技能.

圖1 混合式教學生態區塊構建框架圖

2.1 探究式生態區塊

物理教學在探究式生態區塊中，讓學生參與實驗，自制連通器，引導學生從整體上把握物理概念與規律，強化學生實踐與生活應用的聯系能力，提高物理觀念水平和學科素養[3].

在探究式生態區塊中，開展物理實驗能提升學生的興趣度與參與度，使學生真正理解相關概念，培養學生的整體科學觀，同時還能幫助教師拓寬教學評價思路，從而更加有效地對物理教學效果進行評價[4]. 例如通過電影《銀河補習班》中馬皓文2 min內找到合適的爆破切口秒賺800元的故事，讓學生明確連通器在生產生活中具有的重要作用，然后引入連通器，并利用生活中的常見物品(20 mL注射器、硅膠管、圓形扣狀強磁鐵、熱熔膠槍、紅墨水等)帶領學生制作連通器，如圖2所示. 該連通器裝置具有易于觀察、操作簡單、效果明顯的特點. 該實驗不僅能鍛煉學生的動手能力，同時還能激發學生思考和構建關聯連通器的系列問題.

圖2 自制連通器

2.2 合作式生態區塊

物理實驗的合作式生態區塊作為共識機制，具有一定的交流性和理解性，教師要善于讓學生以解決問題的方式提升自身實驗操作能力與邏輯思維能力.

圖3 對連通器加油后的壓強差分析

2.3 互動式生態區塊

在物理實驗教學中構建互動式生態區塊，能夠讓學生在參與實驗的互動中增強其協調能力和多維思辨能力. 例如，學生提到的網紅“無限循環”小水車，可用熱熔膠槍和廢棄的飲料瓶制作完成，如圖4所示. 該小水車在實際測試中，水流循環不足1 min，通過分析發現，裝置氣密性或瓶身較軟等因素對實驗影響較大，通過改造后能夠延長循環時間，但無法無限循環. 在教學中，把小水車與壓強差分析進行整合研究. 整個過程為“制作-探究-分析-總結”，該過程能夠讓學生互動和思考，并通過實踐來驗證事物的本真. 在構建互動式生態區塊時，教師要引導學生重視修正、調整并再次驗證的過程，從科學態度與責任的角度讓學生尊重客觀事實.

圖4 “無限循環”小水車

2.4 分層式生態區塊

實驗教學中結合物理課程標準有目的、有針對地建立分層式生態區塊，基于學生認知特點和個性化特征制定學習目標，分成具備不同功能和特色的實踐小組.

通過分層式生態區塊模式進行物理實驗，可引導學生進入深度學習. 分層式生態區塊教學模式善于將知識轉化并遷移，有助于學生在關鍵節點做出決策，從而提高其解決問題的能力[6]. 例如，學生學習完壓強差后會關聯到公道杯的知識，其中一名學生制作了可視化的公道杯，如圖5所示. 該裝置基于壓強差知識，關聯虹吸原理(應用于馬桶、水管排水等)，教師通過因材施教，有目標性和針對性地激發了該學生自主實驗，凸顯了學生的個性能力，讓擅長物理的學生動手實驗，讓想參與的學生有了體驗的機會，其他學生也可以借鑒學習.

圖5 自制公道杯

2.5 項目式生態區塊

基于項目式生態區塊，圍繞學生核心素養和關鍵能力開展學習，能夠充分挖掘學生的創新潛能，讓學生掌握實踐技能，提高學生的科學素養. 例如，基于壓強差的分析總結開口系統的研究，引入若將連通器兩端封閉，閉合的系統是否有價值的問題，拓展學生深度學習和深度思維，實施模擬液壓傳動裝置的項目式生態區塊.

利用帕斯卡原理來改變壓力，拓展學生的知識理解. 如圖6所示，紅色液體視為不可壓縮的靜止流體，外力對其產生的壓強增值會瞬時傳遞至整個液體.根據p左=p右，即F左/S左=F右/S右(或F左/F右=S左/S右)，當選用相同規格的注射器時，F左=F右；當選用不同規格注射器時，由于橫截面積S不同，從而導致力F不同.生活中常見的油剎系統、千斤頂、水壓機、液壓鉗等都利用了這一原理.

至此連通器知識的系統性學習，由同種液體到不同種液體，由平衡到非平衡，由開口系統到閉合系統，整個體系建立完畢，遷移到壓強差的深度分析，拓展對液壓傳動裝置的認識，是對物理實驗生活化的進階思維能力的培養.因此，混合式教學生態區塊不僅有利于學生的學習，更有助于對師生以實踐進行評價.

圖6 液壓傳動裝置模擬壓力加工

3 混合式教學生態區塊在物理教學中的實踐意義

混合式教學生態區塊在物理實驗教學實踐中，將從觀念上改革傳統的教學模式，探索出新的區塊，建立鏈性的教學范式. 教師應當認識到信息技術時代的優勢，充分且有效利用物理實驗的小區塊資源，開展實驗教學，做具有混合式思維的物理教師，具備必要的混合式教學素養，為構建混合式教學生態區塊積極實踐.

3.1 創新混合式教學生態，豐富師生交流互動

探索混合式教學生態區塊模式，注重以區塊搭建起教師與學生高效互動的橋梁，讓學生意識到學習的方式是多元的，學習的途徑是多樣的，有利于提高學生的創新能力和合作意識以及處理問題的能力. 教師要認識到實驗區塊在教育實踐中的重要意義以及混合式教學在深度融合信息技術中所帶來的巨大價值，力求在實踐中呈現出可復制性，并正向遷移到其他學科.

3.2 融合區塊的物理實驗，呈現教學理論新范式

教師不斷提升專業素養，提高教學理論水平，構建實驗生態區塊，能對自身的未來發展起到積極有效的引領作用，為學科團隊的建設提供可靠保證，使一線教師的信息素養與教學理論業務水平大幅提升.

3.3 融合多元研究方法，注重物理實驗教學效果

教師通過實驗教學夯實理論，探索思考解決問題的技術手段和思路方法，使物理問題的設計更具體. 探索混合式教學，讓混合式教學模式應用到適應本域內師生的教學研究，助力學生的學習和教師的發展. 混合式教學融合多元研究方法，加速了教師變革教育理念的思維異化，讓教師積極主動地探索、嘗試混合式教學生態區塊.

4 結束語

目前，在物理實驗教學中構建混合式教學生態區塊機制[7]是比較新穎的范式，它有利于培養學生的高階思維和實踐能力，能夠讓學生找出問題，并逐步解決問題，從而培養學生的綜合能力. 混合式教學生態區塊的實踐能增強學生的自主學習樂趣，構建適合學生的物理實驗教學新范式. 在物理學科課程與課堂教學改革中，形成學生樂學、教師樂教的教學模式；通過改變教師的傳統思維，提高教師的信息素養和專業能力；完善學生評價體系，提升學生的操作能力和解決問題的能力，最終形成適應新時代需要，滿足核心素養培養要求，師生共同成長的物理教學新范式.