“5-E”教學模式在中學化學校本課程中的實踐研究——以“Vc 含量的測定”為例

沈 婷

（南京十三中）

一、研究背景

“5-E”教學模式是美國生物科學課程研究機構（Biological Science Curriculum Study，簡稱BSCS）在1989 開發的一種基于建構主義教學理論和概念轉變理論的教學模式。描述了一種能用于總課程、具體學科課程或某一具體課的教學程序，是一種致力于引起學生學習興趣的有效的教學模式。

“5-E”教學模式強調以學生為中心，通過探究，以小組合作的形式理解和建構科學知識。一般包含吸引（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、遷移（Elaboratation）以及評價（Evaluate）5 個環節。這與新課程的理念是一致的：課程應激發學生學習化學的興趣，提高學生的科學探究能力，進一步提高學生的科學素養。下面以“Vc 含量的測定”校本課程為例，展示“5-E”教學模式在化學校本課程中的實踐研究。

二、以“Vc 含量的測定”為例，應用“5-E”教學模式進行化學校本課程的教學

1.1-E——吸引環節

（1）PPT 和實物展示：檸檬、獼猴桃、西瓜、橙子、草莓、葡萄等常見的水果，PPT 呈現一則關于“哪種水果Vc 含量高有爭議”的新聞。

教師講解：隨著人們的生活水平提高，很多人養成了天天吃水果的習慣，但同學們對于哪些水果Vc 含量較多不是很清楚，網絡上、報紙上、電視中對哪種水果Vc 含量高也有不同的說法，另外水果中Vc 含量的高低還受到保存時間、溫度等外界環境因素的影響。今天我們一起運用化學實驗來測定多種水果中Vc 的含量。

（2）提出問題：學生通過觀察圖片，思考以下問題：

①哪種水果中Vc 含量高？

②Vc 具有哪些化學性質？

③如何利用Vc 的化學性質測定其在水果中的含量？

④選擇哪些簡單易得的化學儀器和試劑來測定水果中Vc 的含量？

2.2-E——探究環節

（1）背景資料

由于校本課程時間和教學條件的限制，沒有讓學生自己去網絡上查找有關Vc 性質的資料，而是選擇由教師通過講義的形式將資料呈現給學生，講義內容部分節選自人教版選修一《化學與生活》第一章第四節“維生素和微量元素”。學生通過自主學習和小組討論，歸納Vc 的物理性質和化學性質。

講義背景資料節選：

維生素C 是一種無色晶體，分子式為C6H8O6，分子結構如右圖。熔點為190～192℃，是一種水溶性維生素，溶液顯酸性，并有可口的酸味。維生素C 廣泛存在于新鮮水果和綠色蔬菜中。

維生素C 也稱為抗壞血酸，在人體內有重要功能。例如，它參與體內的氧化還原反應，維持細胞間質的正常結構；促進傷口愈合，維持牙齒、骨骼、血管和肌肉的正常功能；幫助無機鹽和某些氨基酸的吸收；增強對傳染病的抵抗力，有解毒作用等。中學生每天需要補充約60 mg 維生素C。

維生素C 的化學特性是容易失去電子，是一種較強的還原劑，在水溶液中或受熱時很容易被氧化，在堿性溶液中容易被氧化。因此，生吃新鮮蔬菜要比熟吃時維生素C 的損失小。

Vc 的物理性質：外觀（無色晶體）、熔點（190～192℃）、溶解性（易溶于水）。

Vc 的化學性質：酸性、還原性。

（2）討論分析選擇哪一種性質來測定水果中Vc 的含量

同學們分組討論，把自己的想法寫下來，并進行交流。最終所有同學得出了統一的看法：與Vc 物理性質相似的有機物較多，不易用來區分；水果中有多種有機酸，酸性這一化學性質也不易用來測定Vc 的含量；還原性是Vc 具有的較特殊的化學性質，可以選用碘液或酸性高錳酸鉀等具有氧化性的物質進行滴定實驗，從而測定水果中Vc 的含量。

（3）學生分組實驗

實驗儀器：榨汁機、25 mL 酸式滴定管、鐵架臺、燒杯、膠頭滴管、錐形瓶、小刀

實驗藥品：檸檬4 個、獼猴桃2 個、黃瓤小西瓜1 個，橙子2個、5.0×10-3mol/L KMnO4溶液。

實驗過程：

①榨取果汁：新鮮水果洗凈、水分瀝干、去皮、去核，稱取100 g果肉各2 份，1 份放入榨汁機（帶有濾網）打成汁，另一份做平行實驗，為了防止Vc 被空氣中的氧氣氧化，應在第二次測量前再將第2 份果肉打成果汁；

②果汁裝液：如使用研缽或不帶過濾網的榨汁機，需要將果汁與果肉進行過濾分離，將榨好的果汁全部倒入錐形瓶中；

③KMnO4溶液裝液：取一支25 mL 的酸式滴定管，檢驗是否漏水并洗凈，用5.0×10-3mol/L KMnO4溶液潤洗2～3 次，并排除尖嘴處氣泡，向滴定管中注入KMnO4溶液至0 刻度上方，將液面調節至0 或0 以下某一刻度；

④滴定：左手握活塞旋轉開關，右手不斷旋轉搖動錐形瓶，眼睛注視錐形瓶內溶液顏色的變化，至出現粉紅色且30 s 不變色則為終點，記下讀數，讀數時，眼睛平視，使視線與溶液的凹液面相切，估讀到小數點后兩位，重復實驗1 次；

⑤計算：

已知：5C6H8O6+2KMnO4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+5C6H6O6+8H2O

公式：5×c（KMnO4）×V（KMnO4）=2×c（Vc）×V（Vc）=n（Vc）

Vc 含量（mg/100g）=176g/mol×n（Vc）×1000（176g/mol 為Vc 的摩爾質量）

實驗數據記錄表格

實驗結論：

通過公式計算，每組同學排出了檸檬、獼猴桃、西瓜、橙子4種水果Vc 含量的大小關系。由于實驗操作中的誤差等原因，每組同學得到的實驗數據與排序結論可能是不完全一致的。

3.3-E——解釋環節

通過實驗對4 種不同水果中Vc 含量的測定，由大到小排出水果Vc 含量順序，與網絡上查閱到的水果Vc 含量順序進行比較，發現兩者之間不完全一致，而且網絡上對水果Vc 含量的排序也有不同版本。同學們通過討論認為，水果的含水量、存放時間、品種以及環境溫度等諸多因素都會影響Vc 的含量，需要進行大批量的樣品測定，才能使數據更具有信度，更有說服力。

4.4-E——遷移環節

（1）設置新的情境：很多同學都很喜歡喝飲料，飲料除了清爽解渴外，營養功能也是銷售宣傳的一個要點，其中Vc 是最大的賣點，如農夫山泉公司出品的一款檸檬味復合果汁飲料水溶C100，在產品上標明了每瓶飲料含Vc100.0 mg。

教師提供水溶C100 飲料、統一鮮橙多兩種飲料各1 瓶，并提出以下問題供學生思考：

①這些飲料是否真像宣傳的那樣含有Vc？

②含量是否達到瓶身包裝上標明的那么多？

③對人體有沒有好處？

（2）學生提出實驗方案

利用測定水果中Vc 含量的方法，分別測定水溶C100 飲料（瓶身標明Vc 含量為100 mg/445 mL）、統一鮮橙多（瓶身標明Vc含量為25 mg/100 mL）中Vc 的含量，探究是否與飲料包裝上標明的Vc 含量相當。

（3）學生分組實驗

取水溶C100 飲料100 mL 于錐形瓶中，用5.0×10-3mol/的KMnO4溶液滴定，記錄KMnO4溶液的體積，再做一次平行實驗。

計算：Vc 含量（mg/100mL）=176g/mol×n（Vc）×1000（176g/mol為Vc 的摩爾質量）

實驗數據記錄表格

實驗結論：每個組得到的數據不完全一致，有的組計算的結果甚至比產品標明的Vc 含量還要高。這可能是由于飲料本身帶有一定的顏色，使得滴定終點的讀數存在誤差。

5.5-E——評價環節

教師可以根據學生在實驗和教學的過程中的表現進行評價，包括學生的實驗參與意識、小組合作精神、思維發散情況。同時，學生也可以根據自己的表現，參考其他同學的表現來進行自我評價。另外，還可以進行書面評價，包括學生提交的實驗報告中探究方案的設計、實驗現象的記錄、實驗結論的討論、所學課程內容的感悟等等。

三、“5-E”教學模式在化學校本課程中實踐的反思

1.校本課程是“5-E”教學模式實施的最佳平臺

“5-E”教學模式強調以學生為中心，通過運用調查和實驗的方法解決問題，強調通過小組合作學習促進學生對科學概念的理解和知識的建構。校本課程正是“5-E”教學模式“施展才能”的最佳平臺，校本課程教學要求不同于必修課程，沒有了傳統的學業考試壓力，教師具有很大的決策權，學生有更多探究的機會，課程評價方式也更多樣、更注重過程。如在校本課程的課堂上可以自行組隊，組內自行分配任務，可充分地進行師生和生生之間關于實驗方案的交流和討論，可獲取各種需要的常見實驗儀器和藥品進行實驗探究。學生在校本課程這種自主、開放的課堂才能真正實現知識的自我建構，才能真正實現“5-E”教學模式的精髓。

2.“5-E”教學模式使化學學習更深入生活

“5-E”教學模式中的遷移環節是知識深化的重要環節。在這個環節中，教師需引導學生在知識理解和技能使用的基礎上，能夠運用知識、技能解決新的問題，并與其他的知識、技能之間建立聯系，構建知識網絡。校本課程的素材往往十分貼近生活，如肥皂的制作與去污原理、水果電池電量的影響因素探究、84 消毒液最佳漂白效果條件的探究，這些校本課程的素材為“5-E”教學模式中的遷移環節提供了施展的空間，“5-E”教學模式也使化學學習更貼近生活、深入生活。

劉廷婷，王后雄.“5-E”教學模式在化學校本課程教學中的應用探索［J］.中學化學，2015（01）：1-4.