“5E”教學模式在高中物理教學中的實踐應用

吳紅琴

摘 要：“5E”教學模式是強調以學生探究活動為中心的教學模式，該模式能有效探查學生的前概念、培養探究能力、表述能力、合作溝通能力等，從而有效地提高不同層次學生的認知，構建科學知識體系.以“自由落體運動”為例，探討了“5E”教學模式在物理課堂中的具體應用.

關鍵詞：5E；內涵；實踐；自由落體

1 “5E”教學模式的構成和內涵

“5E”教學模式是美國生物學課程研究（BSCS）開發的一種基于建構主義教學理論和概念轉變理論的模式，該模式可分為5個環節：引入（Engagement）；探究（Exploration）；解釋（Explanation）；遷移（Elaboration）；評價（Evaluation），5個環節的首字母均為“E”字符，故稱為“5E”教學模式.該模式是一種致力于引起學生學習興趣的有效的教學模式和教學方法[1].

“引入”是“5E”教學模式的起始環節，是吸引學生眼球、引起學生注意，增加其課堂有效參與度的開始.這一環節的前期，要求教師依據課程內容、學生已掌握的知識程度和學生心理發展的特點等，依托學生的生活經驗、生活實例、物理實驗或物理學史等創設合適的問題情境，引起學生認知沖突，從而激發學生求知欲.

“探究”環節是學生依據“前期的認知沖突”，進行合理的科學猜想、設計定性或定量的研究實驗或邏輯推理，從而論證自己的猜想，最終形成結論的過程.該過程是學生建構知識、掌握科學方法的重要環節.該過程中，教師是引導者和組織者，為學生的探究指明正確的方向和組織開展小組合作，實現經驗的共享，深化“探究”過程.

“解釋”環節是在學生通過探究獲得直接的感性體驗或理性推理后，用自己的語言對相關問題作出解釋.此環節中，教師要充分引導學生相互傾聽和相互補充，通過適當的點撥，最終形成規范、完整、科學的知識體系.

“遷移”環節是學生利用通過自己“探究”、相互補充而形成的新的知識和方法去解答實際問題或應用于新情境的過程.該環節是學生的學習橫向拓展和縱向挖掘的過程，是深化理解概念的過程，亦是學生解決實際問題能力的升華的過程.

“評價”環節分兩部分：一部分是滲透在前述的四個環節里，其目的是對學生活動做出恰當的指引和鼓勵，促進前述環節的順利進行；另一部分是放在結尾處，其包括學生評價和教師評價兩個方面.學生評價是學生對自己所掌握的知識、方法和過程中出現的問題等多方面的反思，并提出可進一步探討的問題.教師評價是教師對學生掌握知識和技能情況的評定，亦是“態度、情感和價值觀”的引領.

2 “5E”教學模式的實踐運用舉隅——自由落體運動

2.1 引入

問題情境1 小游戲——如圖1，測測你的反應快不快？ 請你和周圍幾組同學比較，誰反應最快？你的比較角度？

反思與評價 直尺，在日常生活中主要是用來測量長度，即對應的是空間.本問題的設置，與學生的前概念不一致，引發了學生的認知沖突，大大激發了學生的學習興趣.在學生具體操作前，教師應先做好相關釋疑，如反應時間是指“發現情況——傳遞信息給大腦——大腦發出指令——肢體做出反應”的時間間隔.在學生具體操作中，教師應巡視全場，對學生一些錯誤的操作進行相關的引導.在學生表述過程中，教師應做好適當的補充，從而自然的引出本節課的課題.

問題情境2 你觀察過落體運動嗎？請依據你所觀察到的現象，說一說“重的物體和輕的物體哪個下落的快？”

反思與評價 在實際的課堂教學中，在問題情境2的引導下，學生嘗試解答，有的同學以“樹葉和石子”的下落為例，認為“重物比輕物下落快”；有的同學以“大石子和小石子”的下落為例，認為“重物、輕物下落一樣快”等等.本問題的設計，將學生的思緒引向他們原有物理認知和方法經驗上去，讓學生的原有認知展現無遺.教師在此過程中，依托學生所舉實例和科學史（亞里士多德的結論），引導學生對比分析，部分同學能夠很快就感知到是空氣阻力對運動造成了一定的影響，從而為后繼的“探究”奠定了基礎.

2.2 探究

問題情境3 實驗探究——①利用手邊的物品（如紙片、鉛筆、文具盒等）驗證，重的物體一定比輕的物體下落的快嗎？②此處是討論“物體的輕重”對下落運動的影響，若你認為空氣阻力對實驗會產生一定的影響，請你設法消除這一干擾.③請學生表述現象？

問題情境4 邏輯推理——以學生手邊兩個質量不同的物體為例，現將兩物體從靜止開始釋放，按亞里士多德的結論，兩物品下落快慢的情況如何？若將兩個物品連接起來，這個整體的下落快慢與前述兩者又有何區別？

反思與評價 “問題3”的設置，意圖利用學生熟悉的身邊物品創設教學情景，充分開發其潛在的教育功能，使學生倍感親切，從而獲得有效的思維啟迪和愉快的情感體驗[2]，拉近了學生與物理的距離，讓學生感受到物理就在身邊.體驗過程中，學生充分發揮想象和設計能力，有用“橡皮和紙片”的、“紙片和紙團”的等等，極大的提高了學生的參與度，增強了學生的體驗性和存在感.“問題4”的設置讓學生充分感受到了邏輯的力量，在推理、辨析中形成結論.教師此時再出示真空管實驗，再次驗證學生的結論，引出“自由落體運動”的定義.

問題情境5 在依據“自由落體運動”定義討論該運動的特征后，教師可出示適當的例題，如“在真空中由靜止開始釋放的鐵球的運動；在空氣中靜止釋放的紙片；在空氣中由靜止開始釋放的鐵球的運動”，讓學生去判斷哪些運動可以看成是自由落體運動.然后提出新的問題——依據你的生活經驗，自由落體運動是什么性質的運動？你準備如何驗證你的猜想？（小組討論、分組實驗）

反思與評價 例題的出示是為了通過實例的辨析，進一步幫助學生理解自由落體運動的特征.依據生活經驗，學生能夠很快得出自由落體運動是一種加速度運動，此時教師立刻提出“這是勻加速直線運動嗎”，從而引發新的問題“如何測定自由落體運動的加速度”.該問題建議通過小組討論的形式進行.從課堂實踐看，學生主要的測量方向有兩個：（1）方案1——測下落高度和時間，討論關系.教師在肯定學生實驗思想方法的正確性后，可引導全體學生對本方案的“可操作性”進行討論；（2）方案2——紙帶法.當學生回答出這一方案后，教師進一步追問實驗具體的操作等細節問題，然后進行分組實驗，測量自由落體運動的加速度，并交流各自的結果；（3）具體操作中，若學生基礎較好且運算情況良好的話，建議對利用“頻閃照片測加速度”做簡要討論.

2.3 解釋

本節課，“學生解釋”共有兩部分：一是前期通過體驗性實驗和邏輯推理，對“物體下落的快慢與物體的輕重有無關系”作出判斷；二是依據定量實驗，通過具體的實驗數據，計算下落過程中的加速度，從而給出自由落體運動的特征.在這兩個過程中，教師要充分給予學生展示自我探究成果的舞臺，鼓勵學生用自己的語言表述對所探究知識、規律等的理解，分享過程中所使用的物理思想和數學處理方法等；教師要與其他學生做好一個傾聽者，同時引導其他同學做好相關補充和論證，最后再針對學生的一些不完整的結果、錯誤的結論和方法、存在的疑問進行引導解釋，使學生逐步建立起完整的、正確的科學知識體系[3]，最后出示教材上的圖片，請學生觀察表中數據分布的特點，從而培養學生的觀察和分析能力.

2.4 遷移

問題情境6 通過前面的學習，我們認識了自由落體運動的性質，你能否說說自由落體運動中描述物體運動的物理量之間存在怎樣的規律？

問題情境7 測量一下你和同桌的反應時間并計算出來.

反思與評價：“問題情境6”的設計，是讓學生對新舊知識進行對比，建立聯系，使學生可以把新的知識和方法納入原有的知識系統，構建起新的知識體系，培養學生的遷移能力.“問題情境7”的設計，首尾呼應，學以致用，從而進一步加深學生對新知識的理解和運用.

2.5 評價

問題情境8 （1）這堂課，你學到了哪些物理知識？你體會到了哪些探究未知事物、規律的方法？（2）通過本節課的學習，你如何評價亞里士多德和伽利略對研究落體運動所做的貢獻？你覺得科學研究的重要精神是什么？

反思與評價 第一個問題的設計，目的是希望學生對本節課所涉及的知識和方法進行梳理，同時也是對自己在本節課中的一些學習行為進行反思，以便在以后的學習中進行合理的調整；第二個問題是從“情感、態度、價值觀”層面上來設計的，意圖引導學生能夠正確、全面的評價兩位科學家所做的貢獻，避免以偏概全.

3 教學反思

奧爾康、金德和申內特研究發現：學生一般能記住他們所閱讀過的10%……他們邊做邊說的90%[4].顯然，學生的參與度決定了他們的收獲程度.在“5E”教學模式的課堂上，在教師的“問題支架”下，學生積極參與，通過“感知——定性體驗——邏輯推理——定量探究——闡述觀點”的方式，在過程中構建知識體系，體悟科學方法，獲得成功的喜悅，從而逐步形成一個感知心智活動的良性循環、形成樂觀向上的人生觀和價值觀.

參考文獻：

[1]吳成軍，張敏.美國生物學“5E”教學模式的內涵、實例及其本質特征[J].課程·教材·教法，2010（06）：108-112.

[2]張章錄.巧用身邊物質 打造高效課堂[J].課程教學研究，2013（01）：51-53.

[3]沈玉紅.“5E ”教學模式的啟示——讓化學課堂教學更有效[J].教學月刊·中學版，2014（05）：22-24.

[4]何潤偉.物理教學應改變“講解法”一統天下的局面[EB/OL].http：//eblog.cersp.com/userlog/708/archives/2008/729763.shtml#1861063.