基于深度学习的高中物理“五真”教学模式

摘" "要：引领学习者深度学习从而培养其深度思维能力是高中物理教学的高阶目标，文章以“查理定律”教学为例，阐述基于深度学习的高中物理真情境、真体验、真问题、真探究、真评价的“五真”教学模式的实践路径。让学习者成为学习的主人，在情境及体验过程中了解“为什么学”，在问题提出时理解“学什么”，在科学探究中领会“怎么学”，在每个评价环境中检验“学得怎么样”，自觉形成自我评价意识，让深度学习真正发生。

关键词：深度学习；高中物理；核心素养；教学评价；“五真”教学模式

《教育部等十八部门关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》提出通过深化学校教学改革，改进学校教学，要求实施启发式、探究式教学，培养学生深度思维，同时要求教师和教研部门培育、推广先进教学方法和模式[ 1 ]。新一轮的高中招生制度改革也在倒逼教师优化教学过程，培养学生深度思维。高中物理教学可以实践真情境、真体验、真问题、真探究、真评价的“五真”教学模式，让教学过程由教师的单边灌输走向学习者的主动生长，通过持续性学习评价把物理教学过程转变成在真实问题情境下的更具有创新性、挑战性、实践性的学习过程，推动“深度学习”的发生。

1" 深度学习与“五真”教学的内涵

2014年教育部基础教育课程教材发展中心开展了“‘深度学习’教学改进”项目研究，《“深度学习”教学改进项目实验工作方案》指出“深度学习是指学习者在教师引领下，学生围绕具有挑战性的学习主题，全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程”[ 2 ]。深度学习要求学习者以主动高投入的学习状态亲身经历知识发现、发生、发展的过程，在完成具有挑战性任务过程中形成丰富的内心体验，理解、反思所学习的内容与过程，对教学内容形成结构化理解，发展高阶思维，并能迁移学习结果解决相关问题的学习过程[ 3 ]。

“五真”物理教学是指教师作为教学活动的主导者，在设计教学活动和评价教学活动时，以学生为中心，突出其主体地位，创设真情境、引领真体验、提出真问题、展开真探究、进行真评价的“五真”教学模式（如图1）。

2" 基于深度学习的“五真”教学模式

2.1" 真情境是深度学习的起始点

《普通高中物理课程标准》（2017年版2020年修订）指出，教师在教学实践中要重视教学情境的创设[ 4 ]。真情境强调情境选择源于生活现象、生产实践、科技前沿中的问题，与教学主题紧密相关，与教学目标高度契合，同时创设的情境具有高度真实性、挑战性、启发性及互动性的特点，能通过学生的参与转变成学习任务。“查理定律”教学可用高压锅加速烹饪速度，压扁的乒乓球置于热水中会复原，高温导致汽车轮胎爆破等生活中熟悉的情境导入。

2.2" 真体验是深度学习的触发器

真体验是通过布置课前体验、生活现象实验化、分组小实验、课堂展示等方式让学习者“身临其境”，主动参与并经历体验过程，通过“形、声、闻、味、触”五感，唤醒学习者已有认知，诱发其联想和思考，从学科视角发现可探究的问题的一种学习方式。学习者经历体验表达自己的感受，教师引导其成为问题的发现者，从学科视角提出探究的问题。“查理定律”教学可以从拔火罐和广口玻璃瓶吞鸡蛋两个体验性活动中切身体会气体压强的变化（如图2）。

2.3" 真问题是深度学习的驱动力

“学生本位”的教学理念强调学习者主体的问题意识，能够发现有意义的问题，让问题成为探究的驱动力；要有质疑精神批判思维，能基于数据或事实，经过分析推理，发现更隐蔽的规律并形成新的观念，批判思维对深度学习起促进作用，教师不能用所谓标准答案去框定学生的思维，而应在开放性学习环境中培养学生捕捉问题的敏锐度，给学习者提供论证机会。真问题不是指问题的难度和深度，真问题的特点有：问题的提出主体是学习者；问题围绕着情境与体验提出；问题与教学主题的强关联性；问题有生成性，在教学的不同环节能发现新的问题。“查理定律”教学过程中，通过升温过程中“压扁的乒乓球的复原”，降温过程中“拔火罐”和“玻璃瓶吞鸡蛋”情境的创设引发学习者思考质量一定体积一定的气体压强随温度变化的定性关系，并激发他们寻求两者之间定量关系的探究欲望，猜想压强与温度成线性关系还是非线性关系；通过定量探究实测出数据后，引导学习者基于实测数据思考气体压强与摄氏温度成正比还是与热力学温标成正比；通过对实验资源的充分利用，现场用传感器同时做升温和降温实验，过程中生成的p-T图线不重合，激发学习者思考影响p-T图像倾斜程度的因素及图线不重合的原因。

2.4" 真探究是深度学习的生长点

真探究主张学习者亲历并完成完整探究过程，运用研究问题的基本学科方法在问题解决中形成科学观念，发展学习者关键能力和完善其必备知识。基于深度思维的真探究过程不断发现或生成新的问题，探究过程有基于实验数据的分析，有基于微观角度的推理，有查阅文献的佐证，由表及里不断深化，经历完整探究过程在运用基本研究方法同时也培养创新质疑意识，在问题解决中真正发展学习者深度思维能力。在“查理定律”教学过程中，可聚焦下列四个探究任务。

探究1：气体温度升高过程中压强随温度变化的定量关系

（1）确定研究对象和目标：一定质量的封闭气体、体积不变，探究其压强和温度之间的定量关系。

讨论：

①怎么控制体积不变：用活塞封闭玻璃管。

②需要测量哪些物理量：温度、压强。

③选择什么测量仪器：气体压强传感器、热敏温度传感器（如图3）。

④测量哪里的温度：玻璃管内气体的温度。

⑤怎样改变气体的温度：最终选择把封闭气体的玻璃管置于电热水壶中进行升温。

（2）设计记录数据的表格。

（3）进行实验操作，如图4，将“封闭的玻璃管—传感器—数据采集器—电脑”连接，再将封闭的玻璃管放入热水壶中开始烧水，同时开始采集数据，设置每隔10 s 采集一次数据，实验数据实时呈现在电脑屏幕上。

（4）记录并处理数据。

①点击软件中“开始实验”，可采集全部数据，再点击“图形”，设置横纵坐标，得到图线，发现p-t 图线近似是一条倾斜的直线。

②将数据导出到 Excel表格中（如表1），用散点图进行拟合回归线，得到一条倾斜的直线，同时提出问题：p 与t 是否成简单的正比关系。

③用Excel计算值，发现比值并不是定值，提出新问题，寻找压强p 随热力学温度T 的关系。

④用Excel换算出热力学温度 T ，观察 p 、T 两列数据，得出为定值。

（5）形成规律。

在实验误差允许范围内，一定质量的气体，体积不变时，压强与热力学温度成正比。

（6）规律表述。

①内容：一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强p 与热力学温度 T 成正比。

②公式：=C或=

③图像：在 p -T坐标系中画出等容线，通过坐标平移得到p-t 坐标系中的等容线，两坐标系中等容线斜率相同。

讨论p-t横截距物理意义，讨论气体在低温时物态的变化，得出查理定律成立条件：体积不变，温度不太低，理解等容线低温端用虚线表示的原因。

④从压强产生的微观角度论证一定质量体积不变时，压强随温度变化原因。提升实验资源利用率，从逆向思维角度提出问题，得出温度降低时压强减小，猜想升温和降温等容线重合。

探究2：气体温度降低过程中压强随温度变化的定量关系

实验操作：将封闭气体的玻璃管从热水中拿出置于桌面，让其降温，采集数据，其中压强单位kPa（如表2）观察分析得到p/T不同。

探究3：气体温度升高和降低过程等容线为什么不重合

多次测量并分别绘制图5中升温与降温过程中的p-t等容线依然近似为线性，观察发现同一个温度下压强值不同。实验中生成了新的有挑战的问题：造成两条图线不重合的原因是什么。开展小组讨论，经查阅资料并基于压强产生的微观解释做归因分析得出： 玻璃管容积较小的情况下，实验装置气密性不够好，漏气引起数据偏差明显，形成=C中常量 C 与封闭气体质量有关的结论。

探究4：查理定律成立条件

引导学习者综合上述探究，讨论、归纳并完善查理定律成立条件。

2.5" 真评价是深度学习的落脚点

《基础教育课程教学改革深化行动方案》要求教师注重核心素养立意的教学评价，发挥评价的导向、诊断、反馈作用[ 5 ]。基于深度学习的真评价提倡主体多元，教学过程开展自主评价、小组互评和教师评价，实践作业还可以引入家长评价；评价方式多样：汇报展示、可个人自主探究、小组合作探究、小组讨论、课堂问答、课后检测、书面评价、个别访谈、填写评价量表等。让持续性评价贯穿整个教学始终，以评促教、以评促学[ 5 ]。“查理定律”通过精心设计表3中的评价目标，不断反馈和检测教学结果，让学习者能更好反思学习水平。

“评价即学习”，评价目标越具体则越能推动评价的落地，从而越能促进学习，评价过程还需要设计量规，基于深度学习的评价主张在量规中体现对物理学科思维能力的观察与评价，“查理定律”探究环节可提供评价量表（如表4）[ 6 ]。

3" 结束语

基于深度学习的高中物理“五真”教学模式的“查理定律”的教学，可引发学生从现象到本质、从定性和定量、从升温到降温、从宏观到微观的分析与研究，激发学生基于证据分析推理形成规律。新课程、新高考提出“反死记硬背、反刷题、反套路”的“三反”特点，要求教师在“教”与学生的“学”上下功夫，高中物理是基于实验的学科，从生活中来，到实践中去，“五真”教学模式让教师在教学设计时深刻思考让每个主题教学承载课程育人功能，让深度学习真正发生。

参考文献：

［1］ 中华人民共和国教育部.教育部等十八部门关于加强新时代中小学科学教育工作的意见[EB/OL].（2023-5-26）.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A29/202305/t20230529_1061838.html.

［2］ 赵世恩，刘子钰.“问题导向”下促进深度学习的教学实践研究：以小学数学为例[J].课程·教材·教法，2023，43（1）：131-137.

［3］ 刘月霞.指向“深度学习”的教学改进：让学习真实发生[J].中小学管理，2021，366（5）：13-17.

［4］ 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准[S].北京：人民教育出版社，2020：52.

［5］ 中华人民共和国教育部.基础教育课程教学改革深化行动方案[EB/OL].（2023-5-26）.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/jcj_kcjcgh/202306/t20230601_1062380.html.

［6］ 颜石珍，张晓艳.指向高阶思维发展的表现性任务设计与实施：以“焦耳定律”为例[J].物理教师，2021，42（6）：14-18.