小學科學5E教學模式中解釋環節教學有效性的研究

在小學科學課堂中，探究實驗的數據并不等于探究的結論，實驗數據是對實驗事實的客觀記錄，而探究的結論是在數據的基礎上通過利用證據、邏輯論證所得出的具有普遍意義的規律。學生在進行探究實驗過程中觀察到實驗現象，獲得實驗數據之后，還需要分析、研究、歸納總結才能得出結論，歸納出現象背后的規律，從而建構起正確的科學概念，同時經過這樣的數據分析和解釋過程，對于提升學生的分析能力、歸納總結能力、表達能力、科學解釋能力等都是十分有效的。

一、5E教學模式中的解釋環節

美國生物學課程研究開發了一種基于建構主義的探究式教學模式——5E教學模式，包括五個步驟：參與（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、遷移（Elaboration）、評價（Evaluation） 。5E教學模式是以學生為中心，利用小組合作形式探究，強調學生的自主理解和自主構建科學知識。

5E教學模式中的解釋環節即是對數據進行分析解讀，解釋研究對象的變化趨勢（規律）或不同事物之間的聯系，并進一步思考實驗數據所揭示的規律或事實，通過分析歸納推理對提出的問題給出答案或解釋從而得出最后的實驗結論，幫助學生形成科學概念。解釋環節中的數據分析、現象解釋是小學科學探究活動的核心部分和重要環節，是學生建構科學概念的橋梁。

二、解釋環節中數據分析與解釋的科學學習過程

數據分析、科學解釋的科學學習過程如下（見表一）：

以六年級《電磁鐵的磁力》一課為例子進行說明。

首先，自主探究，記錄數據。在5E教學模式中的探究環節中記錄各項實驗數據，這是在后期進行數據歸納的基礎。學生提出探究問題：“電磁鐵的磁力大小與線圈數（或電流大小）有關嗎”，教師提供實驗器材（電池、鐵釘、導線、大頭針）。小組討論后研究的內容：不同圈數（或不同電流大小）的電磁鐵的磁力大小，設計實驗并交流完善后，通電后分別吸引大頭針，然后記錄下實驗數據。此時，學生初步建構起“不同電磁鐵吸起了不同數量的大頭針”的認知（感知水平）。

接著，整理信息，進行歸納。對數據的歸納方法有兩步。第一步是表格式整理。把各組的數據利用大表格的形式統一展示，呈現出有結構、利于歸納的數據。第二種是討論分析歸納。引導學生討論：“你們發現數據有什么特點？”經過討論，同學們最后能形成了“線圈圈數越多，吸的大頭針數越多”，“電流越大，吸的大頭針數越多”等結果。這個步驟里，學生能建構起“電磁鐵吸大頭針數的多少與線圈圈數（電流大小）多少有關”的認知（歸納水平）。

最后，分析推理，建立概念。教師在歸納的基礎上，引導學生思考：“線圈圈數（電流大小）與吸起大頭針的數量其實就能說明什么？”學生運用已有磁鐵的知識經驗遷移，判斷出“吸起的大頭針越多，電磁鐵的磁力越大 ”。這是學生同時通過實驗獲得實證后，解釋電磁鐵的磁力大小與線圈圈數之間的關系，最終建構起 “線圈圈數（電流）越多，電磁鐵的磁力越大”的認知（概念水平）。

三、數據分析與解釋的有效教學策略

1、培養學生的實證意識。教育學生要像科學家一樣去探究，要用實事求是的態度進行科學學習，尊重自己獲得的實驗數據。可以在課堂中不斷滲透重復測量、嚴謹記錄、科學分析的意識。

2、提高學生的數據分析能力。（1）充分挖掘學生的潛在數據分析能力。要充分利用學生在數學課堂中學會的統計手段，可以整合學生在數學課堂中學到的相關統計學的數據分析知識，運用到科學課堂中。（2）指導學生掌握數據分析的方法。第一，引導學生將獲得的數據用統計圖表、進行數學運算等的方式加以分類整理，使之變得清晰。例如，在《陽光下的物體》一課中，學生分別測量出黑色、白色紙筒中溫度計數值的變化并記錄在表格中，但是面對如此大量的數據，學生往往會覺得無從下手，教師可以引導學生使用折線圖的方法進行分析，尋找其中的規律。第二，要讓學生關注到“可疑”數據。教師要引導學生審視之前的實驗過程的規范性，思考哪個環節出現了問題，并提出解決的方法。第三，要讓學生明確探究實驗的目的，帶著問題去分析，這樣的分析推理才能有針對性，能抓住問題的核心部分。第四，實驗獲得的數據實際上就是因變量，因此要把握好實驗中自變量和因變量的關系。要引導學生分析哪些數據經常出現；數據反映出什么趨勢；從這些數據中能得到什么結論；從這些結論中能預測到什么等等。第五，教會學生如何“讀圖”。分析統計圖的時候可以先讓學生觀察統計圖，談談直觀感受和看法，再引導學生從橫向或縱向多視角地對統計圖表上的數據進行觀察、比較、分析、推理和概括。第六，提示學生充分聯想，調動自己已有的知識為實驗數據提供科學解釋。數據分析方法的指導要長期、堅持地滲透在的探究實驗教學中。

3、發展學生的邏輯思維能力。學生從實驗現象、實驗數據到分析、歸納總結出實驗結論，是一個由具體的感性認識到抽象邏輯認識的思維過程，是由抽象思維向邏輯思維飛躍的過程，只有實現這個質的飛躍，才能得出實驗結論。指導學生進行分析、解釋的時候要和探究活動聯系起來理解，要用證據（分析數據獲得的有效信息）進行解釋，要批判性的聽取他人的解釋，聽取并盡量理解老師提出的解釋。

4、訓練學生的語言表達能力。創設有利于交流的氛圍，鼓勵學生“敢說”，用自己的話解釋概念和定義，或者把自己“不同”的數據分析、解釋告訴大家。教師還要讓學生“會說”。訓練學生抓住關鍵詞，按照“研究的問題、預測、實驗材料、實驗過程、實驗數據、數據如何分析、如何思考并得到什么結論”的模式表達。

【作者單位：廣州市海珠區東風小學 廣東】