混合式教學(xué)生態(tài)區(qū)塊中的物理探析
——以漸進(jìn)分析連通器壓強差為例

梁 喆

(淄博市淄川第二中學(xué)，山東 淄博 255100)

混合式教學(xué)的價值是降低學(xué)生學(xué)習(xí)的認(rèn)知負(fù)荷，給學(xué)生留一定的自主支配時間，促成學(xué)生深度思維的發(fā)生[1]. 混合式學(xué)習(xí)環(huán)境需要構(gòu)建協(xié)作知識，在此基礎(chǔ)上開展教學(xué)實踐，前段的核心是共享，后段的核心是論證和協(xié)商，前后求同存異[2]. 混合式教學(xué)生態(tài)區(qū)塊的核心內(nèi)容為：以混合式教學(xué)為途徑，以區(qū)塊模型建構(gòu)為手段，有目的、有計劃、有組織地建構(gòu)混合式教學(xué)生態(tài)區(qū)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(tài)區(qū)塊為策略的教學(xué)生態(tài)機制.

中學(xué)物理教學(xué)應(yīng)注重以實驗培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng). 教學(xué)過程中時常存在學(xué)生的參與度不高，興趣不濃，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式單調(diào)的情況，針對現(xiàn)有學(xué)生評價機制存在階段性盲區(qū)，亟需構(gòu)建學(xué)生評價的長效跟蹤與記錄機制. 本文借鑒項目式學(xué)習(xí)、STEAM教學(xué)等理念的實踐，構(gòu)建了在創(chuàng)新物理生活化實驗?zāi)Ｊ较氯谌牖旌鲜浇虒W(xué)生態(tài)區(qū)塊的研究理念，以物理實驗教學(xué)探尋學(xué)生樂學(xué)、愛學(xué)的物理實驗課堂.

1 混合式教學(xué)生態(tài)區(qū)塊的創(chuàng)新點

初中物理混合式教學(xué)生態(tài)區(qū)塊研究是在創(chuàng)新物理生活化實驗的基礎(chǔ)上，融入高效合作學(xué)習(xí)機制的教學(xué)實踐. 在實驗教學(xué)中，通過混合式教學(xué)方式構(gòu)建物理實驗的不同區(qū)塊，將小區(qū)塊進(jìn)行連接，形成混合式教學(xué)生態(tài)區(qū)塊中的“鏈”，以此形成具有系統(tǒng)性、可操作性的教學(xué)生態(tài)機制.

1.1 創(chuàng)新物理實驗?zāi)Ｊ?，強化物理實驗參與體驗新優(yōu)勢

創(chuàng)新物理實驗是以教學(xué)內(nèi)容中所涉及的實驗為主，融合物理學(xué)科實驗優(yōu)勢，通過學(xué)生分組探討，營造學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)探究欲望，突出解決實際問題的成果. 創(chuàng)新物理實驗要堅持義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)系教學(xué)目標(biāo)設(shè)計實驗，讓學(xué)生參與實驗操作，提高實驗技能，融合觀察與實踐，領(lǐng)悟物理方法，獲得真實情境體驗，從而增強科學(xué)實驗意識. 通過實驗實施過程，解決提出的問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強化物理學(xué)科實驗參與體驗的新優(yōu)勢.

1.2 實驗生活化理念，呈現(xiàn)物理教學(xué)創(chuàng)新與合作新范式

在實驗生活化教學(xué)中，結(jié)合物理學(xué)科的實驗優(yōu)勢，通過對生活化材料的創(chuàng)新應(yīng)用，既能凸顯物理實驗生活化的“取材易、效果顯、操作便、學(xué)生喜”的特點，又能豐富教學(xué)教具，培養(yǎng)師生的動手能力. 教師要重視物理創(chuàng)新實驗中協(xié)同創(chuàng)作和參與的過程，使學(xué)生獲得物理知識，學(xué)會物理實驗基本技能，有利于增強學(xué)生的觀察能力、實驗?zāi)芰?、思維能力、研究能力和創(chuàng)新能力. 學(xué)生養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度，增強探索精神、創(chuàng)新精神和合作意識.

1.3 高效合作學(xué)習(xí)機制，融入物理實驗常態(tài)化應(yīng)用實踐

物理實驗教學(xué)要引入高效、合作的學(xué)習(xí)機制，突出團隊協(xié)同共享的能力. 教師和學(xué)生在物理實驗教學(xué)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(jìn)；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(xué)互動生態(tài)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(wǎng)絡(luò)平臺讓學(xué)生既能參與合作又能思考探討. 物理實驗常態(tài)化的教學(xué)實踐，讓學(xué)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(xué)建構(gòu)，形成物理實驗教學(xué)新體系

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

2 混合式教學(xué)生態(tài)區(qū)塊深度融合物理教學(xué)的策略

混合式教學(xué)是立足學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀并真實反饋學(xué)習(xí)成效的教學(xué)生態(tài)機制. 在物理教學(xué)中，以引導(dǎo)學(xué)生制作連通器并漸進(jìn)分析壓強差為例，深度剖析、挖掘物理真實情境的問題，以創(chuàng)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(tài)區(qū)塊中，培養(yǎng)學(xué)生的參與能力，建構(gòu)問題意識；基于交流性與理解性，在合作式生態(tài)區(qū)塊中，提升學(xué)生的交往能力，培養(yǎng)合作精神；基于科學(xué)性與數(shù)據(jù)性，在互動式生態(tài)區(qū)塊中，鍛煉學(xué)生的協(xié)調(diào)能力，培養(yǎng)多維思辨；基于目標(biāo)性和針對性，在分層式生態(tài)區(qū)塊中，對學(xué)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(tài)區(qū)塊中，挖掘創(chuàng)新潛能，掌握實踐技能.

圖1 混合式教學(xué)生態(tài)區(qū)塊構(gòu)建框架圖

2.1 探究式生態(tài)區(qū)塊

物理教學(xué)在探究式生態(tài)區(qū)塊中，讓學(xué)生參與實驗，自制連通器，引導(dǎo)學(xué)生從整體上把握物理概念與規(guī)律，強化學(xué)生實踐與生活應(yīng)用的聯(lián)系能力，提高物理觀念水平和學(xué)科素養(yǎng)[3].

在探究式生態(tài)區(qū)塊中，開展物理實驗?zāi)芴嵘龑W(xué)生的興趣度與參與度，使學(xué)生真正理解相關(guān)概念，培養(yǎng)學(xué)生的整體科學(xué)觀，同時還能幫助教師拓寬教學(xué)評價思路，從而更加有效地對物理教學(xué)效果進(jìn)行評價[4]. 例如通過電影《銀河補習(xí)班》中馬皓文2 min內(nèi)找到合適的爆破切口秒賺800元的故事，讓學(xué)生明確連通器在生產(chǎn)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(lǐng)學(xué)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(xué)生的動手能力，同時還能激發(fā)學(xué)生思考和構(gòu)建關(guān)聯(lián)連通器的系列問題.

圖2 自制連通器

2.2 合作式生態(tài)區(qū)塊

物理實驗的合作式生態(tài)區(qū)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(xué)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(tài)區(qū)塊

在物理實驗教學(xué)中構(gòu)建互動式生態(tài)區(qū)塊，能夠讓學(xué)生在參與實驗的互動中增強其協(xié)調(diào)能力和多維思辨能力. 例如，學(xué)生提到的網(wǎng)紅“無限循環(huán)”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(huán)不足1 min，通過分析發(fā)現(xiàn)，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(huán)時間，但無法無限循環(huán). 在教學(xué)中，把小水車與壓強差分析進(jìn)行整合研究. 整個過程為“制作-探究-分析-總結(jié)”，該過程能夠讓學(xué)生互動和思考，并通過實踐來驗證事物的本真. 在構(gòu)建互動式生態(tài)區(qū)塊時，教師要引導(dǎo)學(xué)生重視修正、調(diào)整并再次驗證的過程，從科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的角度讓學(xué)生尊重客觀事實.

圖4 “無限循環(huán)”小水車

2.4 分層式生態(tài)區(qū)塊

實驗教學(xué)中結(jié)合物理課程標(biāo)準(zhǔn)有目的、有針對地建立分層式生態(tài)區(qū)塊，基于學(xué)生認(rèn)知特點和個性化特征制定學(xué)習(xí)目標(biāo)，分成具備不同功能和特色的實踐小組.

通過分層式生態(tài)區(qū)塊模式進(jìn)行物理實驗，可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入深度學(xué)習(xí). 分層式生態(tài)區(qū)塊教學(xué)模式善于將知識轉(zhuǎn)化并遷移，有助于學(xué)生在關(guān)鍵節(jié)點做出決策，從而提高其解決問題的能力[6]. 例如，學(xué)生學(xué)習(xí)完壓強差后會關(guān)聯(lián)到公道杯的知識，其中一名學(xué)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(guān)聯(lián)虹吸原理(應(yīng)用于馬桶、水管排水等)，教師通過因材施教，有目標(biāo)性和針對性地激發(fā)了該學(xué)生自主實驗，凸顯了學(xué)生的個性能力，讓擅長物理的學(xué)生動手實驗，讓想?yún)⑴c的學(xué)生有了體驗的機會，其他學(xué)生也可以借鑒學(xué)習(xí).

圖5 自制公道杯

2.5 項目式生態(tài)區(qū)塊

基于項目式生態(tài)區(qū)塊，圍繞學(xué)生核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力開展學(xué)習(xí)，能夠充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能，讓學(xué)生掌握實踐技能，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng). 例如，基于壓強差的分析總結(jié)開口系統(tǒng)的研究，引入若將連通器兩端封閉，閉合的系統(tǒng)是否有價值的問題，拓展學(xué)生深度學(xué)習(xí)和深度思維，實施模擬液壓傳動裝置的項目式生態(tài)區(qū)塊.

利用帕斯卡原理來改變壓力，拓展學(xué)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(chǎn)生的壓強增值會瞬時傳遞至整個液體.根據(jù)p左=p右，即F左/S左=F右/S右(或F左/F右=S左/S右)，當(dāng)選用相同規(guī)格的注射器時，F(xiàn)左=F右；當(dāng)選用不同規(guī)格注射器時，由于橫截面積S不同，從而導(dǎo)致力F不同.生活中常見的油剎系統(tǒng)、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(tǒng)性學(xué)習(xí)，由同種液體到不同種液體，由平衡到非平衡，由開口系統(tǒng)到閉合系統(tǒng)，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(rèn)識，是對物理實驗生活化的進(jìn)階思維能力的培養(yǎng).因此，混合式教學(xué)生態(tài)區(qū)塊不僅有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)，更有助于對師生以實踐進(jìn)行評價.

圖6 液壓傳動裝置模擬壓力加工

3 混合式教學(xué)生態(tài)區(qū)塊在物理教學(xué)中的實踐意義

混合式教學(xué)生態(tài)區(qū)塊在物理實驗教學(xué)實踐中，將從觀念上改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式，探索出新的區(qū)塊，建立鏈性的教學(xué)范式. 教師應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到信息技術(shù)時代的優(yōu)勢，充分且有效利用物理實驗的小區(qū)塊資源，開展實驗教學(xué)，做具有混合式思維的物理教師，具備必要的混合式教學(xué)素養(yǎng)，為構(gòu)建混合式教學(xué)生態(tài)區(qū)塊積極實踐.

3.1 創(chuàng)新混合式教學(xué)生態(tài)，豐富師生交流互動

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

3.2 融合區(qū)塊的物理實驗，呈現(xiàn)教學(xué)理論新范式

教師不斷提升專業(yè)素養(yǎng)，提高教學(xué)理論水平，構(gòu)建實驗生態(tài)區(qū)塊，能對自身的未來發(fā)展起到積極有效的引領(lǐng)作用，為學(xué)科團隊的建設(shè)提供可靠保證，使一線教師的信息素養(yǎng)與教學(xué)理論業(yè)務(wù)水平大幅提升.

3.3 融合多元研究方法，注重物理實驗教學(xué)效果

教師通過實驗教學(xué)夯實理論，探索思考解決問題的技術(shù)手段和思路方法，使物理問題的設(shè)計更具體. 探索混合式教學(xué)，讓混合式教學(xué)模式應(yīng)用到適應(yīng)本域內(nèi)師生的教學(xué)研究，助力學(xué)生的學(xué)習(xí)和教師的發(fā)展. 混合式教學(xué)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(xué)生態(tài)區(qū)塊.

4 結(jié)束語

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