《TPACK理论视域下"混合式"物理实验教学的进阶探索》——上师大附中张燕飞

银色光辉

支架模型——让实验教学走向深入

站在讲台前，投影屏幕上“CONTENTS 目录”清晰展开，我感受到一种沉静而专注的氛围在会议室里流淌。这不是一场普通的讲座，而是一次关于物理实验教学深层变革的探索。从问题剖析到模式重构，每一个要点都像一根支架，支撑起“混合式”教学的立体框架。我们谈的不仅是技术的引入，更是教学逻辑的重塑。当实验不再只是验证结论的工具，而是成为学生思维生长的土壤，教育才真正走向深入。

物理实验教学现存的问题，存在四大矛盾，基于这几个矛盾，我们在实验设计时不能一刀切。要基于教材，但不拘泥于教材。运用破解，拆解，融解的系列措施矫正，运用耦合，融合，混合的系列措施增效。

屏幕中列出的“四大矛盾”直击人心：知识传授与能力培养的脱节、实验形式与思维深度的错位、技术应用与教学本质的割裂、教师主导与学生主体的失衡。这些问题不是孤立存在的，它们交织成一张网，困住了实验教学的活力。但我们并不急于推翻，而是选择“破解”——把大问题拆解成可操作的小路径，再通过“融解”让理念自然渗透进课堂。就像搭建支架，一节一节稳扎稳打，最终实现教学的耦合与增效。

真正的教学改革，必须同时回应两端的需求。学生需要的是可参与、可感知、可追问的学习体验；教师则渴望有抓手、有路径、有反馈的教学支持。混合式实验教学正是在这双重期待中诞生的。它不是简单地把视频搬上线，也不是把实验搬到课后，而是重构教学节奏：课前用微课激发疑问，课中用互动深化理解，课后用任务延伸思考。这种模式下，教师从“讲授者”变为“引导者”，学生从“听众”变成“探索者”。

当技术不再只是点缀，而是与教学内容深度融合时，一种新的生态就开始生长。就像屏幕上展示的“混合式实验教学概念图”，每一个节点都连接着技术、知识与能力的发展脉络。数字传感器让数据采集更精准，虚拟仿真让抽象过程可视化，而真实动手实验则保留了探究的温度。三者不是替代关系，而是互补共生。这种协同进化，正是TPACK理论的核心——技术、教学法与学科内容的知识交叠，催生出更具生命力的教学形态。

一个小小的二维码，成了连接课内外的桥梁。学生扫码进入微课，观看一段三分钟的实验演示，随即面对一个问题：“如果你是科学家，你会如何改进这个装置？”这不是被动接受，而是主动思考的起点。课前的轻量输入，换来课中的深度对话。课堂不再从“讲步骤”开始，而是从“提问题”出发。而课后，系统自动推送个性化反馈，帮助学生看见自己的思维轨迹。这种闭环设计，让学习真正实现了“可追踪、可调整、可成长”。

然而，并非所有技术都值得拥抱。我们见过太多“为技术而技术”的课堂：满屏动画却无思维含量，智能设备堆砌却脱离教学目标。这就像用钢筋水泥盖房子，却忘了地基是否牢固。真正的对接，是让技术服务于教学的本质需求——比如用慢动作回放捕捉碰撞瞬间，用数据拟合揭示规律趋势。技术不是主角，它是幕后推手，默默支撑着学生的认知跃迁。

没有一种模式适合所有课堂。有的实验重在操作体验，适合线下动手；有的概念抽象难懂，可用虚拟模拟先行铺垫；有的需要反复试错，不妨让学生在家用手机传感器完成初步探索。混合式教学的魅力，正在于它的“可组合性”。就像搭积木，教师可以根据学情自由调配线上与线下、虚拟与真实、个体与协作的比例，找到最适配的教学节奏。

“单根支架怎么制造？”这个问题看似简单，却蕴含深意。每一节教学环节，都是一根独立的支架：一个微课、一次讨论、一个实验步骤。但只有当它们被“串联”起来——形成逻辑递进的探究链条，或“并联”起来——多角度支撑同一核心概念，才能真正托起学生的思维高度。这种结构化设计，让零散的知识点凝聚成认知网络。

并联的意义，在于提供多元路径。同一个物理规律，可以通过生活现象引入，通过历史故事演绎，通过数字模拟验证，再通过真实实验确认。每一条路径都是一个独立的支架，它们共同指向同一个核心概念，却让学生从不同角度获得理解。这种“多维支撑”，正是深度学习的关键。

支架之间若只是松散连接，再好的结构也会坍塌。而“焊接”，就是教学中的衔接设计：前一个活动如何自然引出下一个问题？微课结尾留下的悬念，能否成为课堂讨论的起点？实验数据的异常，是否能转化为课后探究的课题？这些细节，决定了教学流程是否流畅，思维是否连贯。

那幅来自美国教材的画面让我印象深刻：学生在实验中发现数据偏离理论值，老师没有直接纠正，而是引导他们思考“仪器误差？操作失误？还是新规律？”这个瞬间，正是支架之间最牢固的“焊点”——它把知识学习转化为科学探究的真实体验。我们的教学，也需要这样的“焊接点”，让每一个环节都成为思维生长的契机。

常规实验教会我们“怎么做”，非常规实验则挑战我们“为什么这么做”。当学生开始质疑实验设计、尝试改进装置、甚至用牛奶和激光笔在家重现丁达尔效应时，实验就超越了课本，进入了创造的领域。这种转化，不是放弃规范，而是在掌握基础后的大胆突破。

趣味性固然重要，但不能以牺牲学科本质为代价。一个只会喷水的“火山模型”，如果不能引向能量转换或化学反应速率的讨论，那就只是玩具。混合式教学的进阶，正是要在“有趣”与“有理”之间找到平衡——让好玩的实验，也成为思维的载体。

把光电效应和自动门感应联系起来，把动量守恒和交通事故分析挂钩，这种“嫁接”让物理走出实验室，走进生活现场。学生突然发现，原来课本里的公式，真的能解释世界的运行。这种认知的打通，比任何考试分数都更珍贵。

在全国说课比赛中，我展示了如何用“状态可视化法”让不可见变得可见：用荧光材料模拟电子跃迁，用波动水槽呈现干涉条纹。这些设计背后，是对学生认知难点的深刻理解。技术在这里不是炫技，而是“翻译”——把抽象的语言，翻译成眼睛能看懂的故事。

最动人的实验，往往最简单。一束光穿过加了牛奶的水，光路清晰可见——丁达尔效应就这样被“看见”了。没有昂贵设备，却有深刻体验。这提醒我们：实验教学的终极目标，不是器材的先进，而是思维的点亮。

每一次教学设计的调整，都源于对思维过程的重新审视。我们不再只问“学生会不会做实验”，而是追问“他们在实验中想了什么”。当思维成为教学的起点，实验才真正成为育人的载体。

当学生用传感器、单片机和3D打印自己做出一个瓦斯报警装置时，他们不只是完成了任务，更是在经历一场微型的工程实践。这种项目式学习，把物理、技术、社会责任融为一体，让知识在真实问题中活了起来。

教学的动态优化源于实践，实践让物理实验教学在迭代中精进，学生的创造力，始终根植于教师的先行探索

以教促研，以研助教，砥砺前行