混合式教学生态区块中的物理探析——以渐进分析连通器压强差为例

梁 喆

(淄博市淄川第二中学，山东 淄博 255100)

混合式教学的价值是降低学生学习的认知负荷，给学生留一定的自主支配时间，促成学生深度思维的发生[1]. 混合式学习环境需要构建协作知识，在此基础上开展教学实践，前段的核心是共享，后段的核心是论证和协商，前后求同存异[2]. 混合式教学生态区块的核心内容为：以混合式教学为途径，以区块模型建构为手段，有目的、有计划、有组织地建构混合式教学生态区块的实施策略，形成以探究式、合作式、互动式、分层式和项目式生态区块为策略的教学生态机制.

中学物理教学应注重以实验培养学生的物理学科素养. 教学过程中时常存在学生的参与度不高，兴趣不浓，学生的学习方式单调的情况，针对现有学生评价机制存在阶段性盲区，亟需构建学生评价的长效跟踪与记录机制. 本文借鉴项目式学习、STEAM教学等理念的实践，构建了在创新物理生活化实验模式下融入混合式教学生态区块的研究理念，以物理实验教学探寻学生乐学、爱学的物理实验课堂.

1 混合式教学生态区块的创新点

初中物理混合式教学生态区块研究是在创新物理生活化实验的基础上，融入高效合作学习机制的教学实践. 在实验教学中，通过混合式教学方式构建物理实验的不同区块，将小区块进行连接，形成混合式教学生态区块中的“链”，以此形成具有系统性、可操作性的教学生态机制.

1.1 创新物理实验模式，强化物理实验参与体验新优势

创新物理实验是以教学内容中所涉及的实验为主，融合物理学科实验优势，通过学生分组探讨，营造学习氛围，激发探究欲望，突出解决实际问题的成果. 创新物理实验要坚持义务教育物理课程标准，联系教学目标设计实验，让学生参与实验操作，提高实验技能，融合观察与实践，领悟物理方法，获得真实情境体验，从而增强科学实验意识. 通过实验实施过程，解决提出的问题，激发学生的学习兴趣，强化物理学科实验参与体验的新优势.

1.2 实验生活化理念，呈现物理教学创新与合作新范式

在实验生活化教学中，结合物理学科的实验优势，通过对生活化材料的创新应用，既能凸显物理实验生活化的“取材易、效果显、操作便、学生喜”的特点，又能丰富教学教具，培养师生的动手能力. 教师要重视物理创新实验中协同创作和参与的过程，使学生获得物理知识，学会物理实验基本技能，有利于增强学生的观察能力、实验能力、思维能力、研究能力和创新能力. 学生养成实事求是的科学态度，增强探索精神、创新精神和合作意识.

1.3 高效合作学习机制，融入物理实验常态化应用实践

物理实验教学要引入高效、合作的学习机制，突出团队协同共享的能力. 教师和学生在物理实验教学中以真实情境的合作式突破乏味枯燥的讲授式，师师之间要交流生活化实验心得，融合共进；生生之间要参与实验，锻炼动手能力和合作能力；师生之间交流互动解决问题，形成良好的教学互动生态机制. 针对真实问题的探索实践，教师在课堂上用生活化器材展示，并借助网络平台让学生既能参与合作又能思考探讨. 物理实验常态化的教学实践，让学生不断丰富物理知识，强化物理观念和物理思维.

1.4 混合式教学建构，形成物理实验教学新体系

混合式教学生态体系重视落实“物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任”的核心素养，让学生的合作学习贯通“线上线下”，以项目式学习、STEAM模式开展物理教学，其形式灵活多元、受限小、解决问题深入，能把学生引入深度学习. 物理实验混合式教学体系，以提高科学思维为准绳，以拓展科学探究活动为主线，注重培养学生解决问题的能力，突出学生的主体地位. 在物理实验教学中实施混合式教学策略，有利于教师有效组织教学实施，增强师生互动交流与合作.

2 混合式教学生态区块深度融合物理教学的策略

混合式教学是立足学生学习现状并真实反馈学习成效的教学生态机制. 在物理教学中，以引导学生制作连通器并渐进分析压强差为例，深度剖析、挖掘物理真实情境的问题，以创新物理实验生活化，展开实践探索.

如图1所示，基于合理性与实用性，在探究式生态区块中，培养学生的参与能力，建构问题意识；基于交流性与理解性，在合作式生态区块中，提升学生的交往能力，培养合作精神；基于科学性与数据性，在互动式生态区块中，锻炼学生的协调能力，培养多维思辨；基于目标性和针对性，在分层式生态区块中，对学生因材施教，张扬个性能力；基于问题性和自主性，在项目式生态区块中，挖掘创新潜能，掌握实践技能.

图1 混合式教学生态区块构建框架图

2.1 探究式生态区块

物理教学在探究式生态区块中，让学生参与实验，自制连通器，引导学生从整体上把握物理概念与规律，强化学生实践与生活应用的联系能力，提高物理观念水平和学科素养[3].

在探究式生态区块中，开展物理实验能提升学生的兴趣度与参与度，使学生真正理解相关概念，培养学生的整体科学观，同时还能帮助教师拓宽教学评价思路，从而更加有效地对物理教学效果进行评价[4]. 例如通过电影《银河补习班》中马皓文2 min内找到合适的爆破切口秒赚800元的故事，让学生明确连通器在生产生活中具有的重要作用，然后引入连通器，并利用生活中的常见物品(20 mL注射器、硅胶管、圆形扣状强磁铁、热熔胶枪、红墨水等)带领学生制作连通器，如图2所示. 该连通器装置具有易于观察、操作简单、效果明显的特点. 该实验不仅能锻炼学生的动手能力，同时还能激发学生思考和构建关联连通器的系列问题.

图2 自制连通器

2.2 合作式生态区块

物理实验的合作式生态区块作为共识机制，具有一定的交流性和理解性，教师要善于让学生以解决问题的方式提升自身实验操作能力与逻辑思维能力.

图3 对连通器加油后的压强差分析

2.3 互动式生态区块

在物理实验教学中构建互动式生态区块，能够让学生在参与实验的互动中增强其协调能力和多维思辨能力. 例如，学生提到的网红“无限循环”小水车，可用热熔胶枪和废弃的饮料瓶制作完成，如图4所示. 该小水车在实际测试中，水流循环不足1 min，通过分析发现，装置气密性或瓶身较软等因素对实验影响较大，通过改造后能够延长循环时间，但无法无限循环. 在教学中，把小水车与压强差分析进行整合研究. 整个过程为“制作-探究-分析-总结”，该过程能够让学生互动和思考，并通过实践来验证事物的本真. 在构建互动式生态区块时，教师要引导学生重视修正、调整并再次验证的过程，从科学态度与责任的角度让学生尊重客观事实.

图4 “无限循环”小水车

2.4 分层式生态区块

实验教学中结合物理课程标准有目的、有针对地建立分层式生态区块，基于学生认知特点和个性化特征制定学习目标，分成具备不同功能和特色的实践小组.

通过分层式生态区块模式进行物理实验，可引导学生进入深度学习. 分层式生态区块教学模式善于将知识转化并迁移，有助于学生在关键节点做出决策，从而提高其解决问题的能力[6]. 例如，学生学习完压强差后会关联到公道杯的知识，其中一名学生制作了可视化的公道杯，如图5所示. 该装置基于压强差知识，关联虹吸原理(应用于马桶、水管排水等)，教师通过因材施教，有目标性和针对性地激发了该学生自主实验，凸显了学生的个性能力，让擅长物理的学生动手实验，让想参与的学生有了体验的机会，其他学生也可以借鉴学习.

图5 自制公道杯

2.5 项目式生态区块

基于项目式生态区块，围绕学生核心素养和关键能力开展学习，能够充分挖掘学生的创新潜能，让学生掌握实践技能，提高学生的科学素养. 例如，基于压强差的分析总结开口系统的研究，引入若将连通器两端封闭，闭合的系统是否有价值的问题，拓展学生深度学习和深度思维，实施模拟液压传动装置的项目式生态区块.

利用帕斯卡原理来改变压力，拓展学生的知识理解. 如图6所示，红色液体视为不可压缩的静止流体，外力对其产生的压强增值会瞬时传递至整个液体.根据p左=p右，即F左/S左=F右/S右(或F左/F右=S左/S右)，当选用相同规格的注射器时，F左=F右；当选用不同规格注射器时，由于横截面积S不同，从而导致力F不同.生活中常见的油刹系统、千斤顶、水压机、液压钳等都利用了这一原理.

至此连通器知识的系统性学习，由同种液体到不同种液体，由平衡到非平衡，由开口系统到闭合系统，整个体系建立完毕，迁移到压强差的深度分析，拓展对液压传动装置的认识，是对物理实验生活化的进阶思维能力的培养.因此，混合式教学生态区块不仅有利于学生的学习，更有助于对师生以实践进行评价.

图6 液压传动装置模拟压力加工

3 混合式教学生态区块在物理教学中的实践意义

混合式教学生态区块在物理实验教学实践中，将从观念上改革传统的教学模式，探索出新的区块，建立链性的教学范式. 教师应当认识到信息技术时代的优势，充分且有效利用物理实验的小区块资源，开展实验教学，做具有混合式思维的物理教师，具备必要的混合式教学素养，为构建混合式教学生态区块积极实践.

3.1 创新混合式教学生态，丰富师生交流互动

探索混合式教学生态区块模式，注重以区块搭建起教师与学生高效互动的桥梁，让学生意识到学习的方式是多元的，学习的途径是多样的，有利于提高学生的创新能力和合作意识以及处理问题的能力. 教师要认识到实验区块在教育实践中的重要意义以及混合式教学在深度融合信息技术中所带来的巨大价值，力求在实践中呈现出可复制性，并正向迁移到其他学科.

3.2 融合区块的物理实验，呈现教学理论新范式

教师不断提升专业素养，提高教学理论水平，构建实验生态区块，能对自身的未来发展起到积极有效的引领作用，为学科团队的建设提供可靠保证，使一线教师的信息素养与教学理论业务水平大幅提升.

3.3 融合多元研究方法，注重物理实验教学效果

教师通过实验教学夯实理论，探索思考解决问题的技术手段和思路方法，使物理问题的设计更具体. 探索混合式教学，让混合式教学模式应用到适应本域内师生的教学研究，助力学生的学习和教师的发展. 混合式教学融合多元研究方法，加速了教师变革教育理念的思维异化，让教师积极主动地探索、尝试混合式教学生态区块.

4 结束语

目前，在物理实验教学中构建混合式教学生态区块机制[7]是比较新颖的范式，它有利于培养学生的高阶思维和实践能力，能够让学生找出问题，并逐步解决问题，从而培养学生的综合能力. 混合式教学生态区块的实践能增强学生的自主学习乐趣，构建适合学生的物理实验教学新范式. 在物理学科课程与课堂教学改革中，形成学生乐学、教师乐教的教学模式；通过改变教师的传统思维，提高教师的信息素养和专业能力；完善学生评价体系，提升学生的操作能力和解决问题的能力，最终形成适应新时代需要，满足核心素养培养要求，师生共同成长的物理教学新范式.