科學(xué)探究環(huán)境下“5E”教學(xué)模式的運(yùn)用

張金桃

摘 要 5E教學(xué)模式能讓學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)探究過程，幫助學(xué)生主動建構(gòu)科學(xué)概念，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。本文分析了目前小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)的主要問題，提出了科學(xué)探究活動必須指向科學(xué)概念的建構(gòu)，并以《物質(zhì)發(fā)生了什么變化》為例談?wù)摿丝茖W(xué)探究環(huán)境下“5E”教學(xué)模式的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞 科學(xué)探究 小學(xué)科學(xué)課堂 “5E”教學(xué)模式

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.07.058

The Application of "5E" Teaching Mode in Scientific Inquiry Environment

——Take "what happened in the matter" as an example

ZHANG Jintao

（Conghua City Suburban Street Huangchang Primary School， Guangzhou， Guangdong 510900）

Abstract 5E teaching model enables students to experience the process of scientific inquiry and help students construct scientific concepts and cultivate their scientific literacy. This paper analyzes the main problems of primary school science classroom teaching at present， and put forward the construction of scientific inquiry activities must point to the scientific concept， and with "what happened in the matter" as an example to talk about the scientific research environment of "5E" teaching mode application.

Keywords scientific inquiry； primary school science class； “5E” teaching mode

1 小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)的主要問題及分析

小學(xué)科學(xué)課程從2002年開設(shè)至今已經(jīng)有十幾年了，小學(xué)科學(xué)課堂也從原來傳統(tǒng)的課堂教學(xué)過程改革發(fā)展為以科學(xué)探究活動為核心的課堂教學(xué)過程。但是，著名特級教師章鼎兒對當(dāng)前小學(xué)科學(xué)課堂的現(xiàn)狀評價為：“許多科學(xué)課大體停留在一般觀察實驗活動水平”。這給當(dāng)前小學(xué)科學(xué)課改注了一劑清醒劑。

是的，反思目前的小學(xué)科學(xué)教學(xué)，我們也發(fā)現(xiàn)很多課堂“活動有余而思維不足”，熱熱鬧鬧的好像是在經(jīng)歷著“科學(xué)探究”，實際上卻不是。因為我們把科學(xué)探究活動與觀察實驗活動二者劃上了等號。當(dāng)“科學(xué)探究”這個新的詞匯出來了，我們就把所有的活動都套上了這個新詞匯，觀察、實驗活動都成了“科學(xué)探究”。其實，它們之間是有關(guān)聯(lián)也有區(qū)別的。科學(xué)探究活動過程中可能包含有觀察活動和實驗活動，但觀察活動或?qū)嶒灮顒觿t不一定是科學(xué)探究活動。

歸根結(jié)底，是我們在課堂教學(xué)中忽略了小學(xué)科學(xué)要“培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)”這個目標(biāo)任務(wù)，忽略了科學(xué)探究的主體——學(xué)生。

2 指向科學(xué)概念建構(gòu)的教學(xué)模式

2.1 “5E”教學(xué)模式

教育部新頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確提出：“小學(xué)科學(xué)課程以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨。”“小學(xué)科學(xué)課程內(nèi)容包含物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)、技術(shù)與工程四個領(lǐng)域。從這四個領(lǐng)域中選擇適合小學(xué)生學(xué)習(xí)的18個主要概念，其中，物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域6個，生命科學(xué)領(lǐng)域6個，地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域3個，技術(shù)與工程領(lǐng)域3個。”所以，小學(xué)科學(xué)課堂的探究活動必須指向科學(xué)概念的建構(gòu)。

美國生物學(xué)課程研究開發(fā)的“5E”教學(xué)模式是一種基于建構(gòu)主義教學(xué)理論和概念轉(zhuǎn)變理論的教學(xué)模式。它有五個環(huán)節(jié)：吸引、探究、解釋、遷移、評價。它“巧妙地將科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合到探究式教學(xué)之中”。

2.2 科學(xué)探究要素與“5E”的關(guān)系

新頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》列出了科學(xué)探究的8個要素：提出問題、作出假設(shè)、制訂計劃、搜集證據(jù)、處理信息、得出結(jié)論、表達(dá)交流、反思評價。

科學(xué)探究要素與“5E”的各個環(huán)節(jié)融合、交叉，如圖1所示：

因此，小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，在科學(xué)探究環(huán)境下運(yùn)用“5E”教學(xué)模式，能以“學(xué)生為中心”、以“活動為中心”，讓學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)探究過程，幫助學(xué)生主動建構(gòu)科學(xué)概念，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

3 “5E”在《物質(zhì)發(fā)生了什么變化》課堂教學(xué)中的運(yùn)用

下面以教科版小學(xué)科學(xué)六年級下冊《物質(zhì)發(fā)生了什么變化》一課的教學(xué)，來分析和展示5E教學(xué)模式在小學(xué)科學(xué)課堂的具體運(yùn)用。

《物質(zhì)發(fā)生了什么變化》是教科版小學(xué)科學(xué)六年級下冊第二單元《物質(zhì)的變化》的第二課。本單元的核心概念是“物質(zhì)是變化的”。本課的科學(xué)概念：（1）物質(zhì)的變化可以劃分為物理變化和化學(xué)變化兩類，它們的區(qū)別在于是不是產(chǎn)生了新的物質(zhì)。（2）物質(zhì)在變化的過程中，會既發(fā)生化學(xué)變化又發(fā)生物理變化。因此，本課的重點在于觀察物理變化和化學(xué)變化的過程，找出它們之間本質(zhì)的區(qū)別：新物質(zhì)是否產(chǎn)生。

3.1 1E—吸引：提出問題，激發(fā)興趣

為了達(dá)到吸引學(xué)生的目的，教師通過讓學(xué)生說一說日常身邊物質(zhì)的變化來復(fù)習(xí)舊知，讓學(xué)生回顧“世界是由物質(zhì)構(gòu)成的”，“物質(zhì)總是不斷發(fā)生變化”，然后請學(xué)生設(shè)法讓教師提供的冰糖發(fā)生變化，一般會想到弄碎、加熱等。教師引導(dǎo)學(xué)生對搗碎冰糖的預(yù)測并思考：冰糖搗碎后會不會變成新的一種物質(zhì)，學(xué)生異口同聲說“不會”，教師就適時提出質(zhì)疑：有證據(jù)嗎？引發(fā)學(xué)生認(rèn)知的沖突。endprint

本課的導(dǎo)入以學(xué)生物質(zhì)變化的前概念為基礎(chǔ)，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，引領(lǐng)學(xué)生科學(xué)思維，啟發(fā)他們思考“怎么做”。

3.2 2E—探究：實踐探究，發(fā)展思維

學(xué)生的探究活動是本環(huán)節(jié)的重要內(nèi)容。圍繞“物質(zhì)發(fā)生了什么變化”，教師設(shè)計了2個實驗活動引導(dǎo)學(xué)生逐步探究，鼓勵他們盡可能從多方面觀察，充分發(fā)揮各種感官的作用，讓學(xué)生能夠從種種變化的現(xiàn)象出發(fā)，推斷物質(zhì)的變化是否產(chǎn)生了新物質(zhì)。

活動一：搗碎冰糖

為了讓整個教學(xué)活動結(jié)構(gòu)性更強(qiáng)，連貫性更好，對比性更明顯，教師對教材第一部分內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，采取用搗碎冰糖這一觀察活動。學(xué)生通過看、聞、摸等方式，對搗碎后的冰糖和預(yù)留的樣本進(jìn)行認(rèn)真的觀察、比較，發(fā)現(xiàn)它們在形狀、大小上發(fā)生了變化，但特征和性質(zhì)沒有變，糖還是糖。這種分析豐富了學(xué)生的認(rèn)識，使學(xué)生更容易接受并理解了什么是物理變化。

活動二：加熱冰糖

由于學(xué)生的年齡特點和生活經(jīng)驗積累的相對缺乏，學(xué)生對于物質(zhì)變化的認(rèn)識是零散、模糊、不全面的。教師調(diào)查學(xué)生的前概念，讓學(xué)生對冰糖加熱后進(jìn)行預(yù)測，大部分學(xué)生認(rèn)為是熔化、變粘。所以這一活動的關(guān)鍵是教師及時啟發(fā)學(xué)生的問題意識和實證意識，促使學(xué)生從錯誤的迷失概念向科學(xué)概念轉(zhuǎn)化。

在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生進(jìn)行加熱冰糖的活動。學(xué)生通過實驗活動，進(jìn)行仔細(xì)的觀察、比較、分析、記錄、合作，然后交流觀察到的現(xiàn)象，教師適時進(jìn)行指導(dǎo)：冰糖充分加熱后得到的物質(zhì)還是冰糖嗎？最后達(dá)成共識：加熱冰糖產(chǎn)生了新物質(zhì)，順利建構(gòu)了化學(xué)變化的科學(xué)概念。

通過這一環(huán)節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)了科學(xué)的思維和掌握了科學(xué)的研究方法，科學(xué)探究能力也得到了提升。

3.3 3E—解釋：基于實證，合理解釋

“物理變化”和“化學(xué)變化”的科學(xué)概念初步建構(gòu)后，老師提出：冰糖剛一加熱就發(fā)生了化學(xué)變化嗎？學(xué)生回顧加熱冰糖的實驗發(fā)現(xiàn)，冰糖在加熱的過程中首先發(fā)生了物理變化，由固體的變成了液體的冰糖；當(dāng)繼續(xù)加熱時，顏色就逐漸加深，甚至變成了炭并聞到了焦味，這時是發(fā)生了化學(xué)變化。教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試用已經(jīng)建構(gòu)的科學(xué)概念解釋實驗中的現(xiàn)象，幫助學(xué)生進(jìn)一步理解物理變化是伴隨著化學(xué)變化進(jìn)行的。并從現(xiàn)象的變化中分析、比較冰糖的兩種變化，抓住“新物質(zhì)產(chǎn)生”的主要特點進(jìn)行鑒別，體會兩種變化的區(qū)別。

3.4 4E—遷移：應(yīng)用新知，擴(kuò)展概念

觀察、辯論：剛才實驗中蠟燭燃燒發(fā)生了物理變化還是化學(xué)變化。

蠟燭燃燒也在同時發(fā)生著化學(xué)變化和物理變化。固體的蠟燭受熱熔化變成液體的蠟燭油，這是物理變化；蠟燭油汽化后燃燒是化學(xué)變化。

這一環(huán)節(jié)是換一個情景進(jìn)行理解，又與前一節(jié)課的觀察內(nèi)容聯(lián)系起來。學(xué)生在新的情景中再作一次分析，加深了理解。

3.5 5E—評價：激勵反思，掌握技能

（1）判斷下列概念正確與否并說明理由。

a.水結(jié)冰發(fā)生了化學(xué)變化。

b.用手彎曲鐵絲發(fā)生了物理變化。

c.煤氣中毒是化學(xué)變化造成的。

（2） 應(yīng)用學(xué)過的有關(guān)物質(zhì)變化的知識，談一談：汽車燃燒汽油排放尾氣發(fā)生了什么變化？會給我們的環(huán)境帶來怎樣的影響？

《物質(zhì)發(fā)生了什么變化》一課以激發(fā)學(xué)生的興趣引人，創(chuàng)設(shè)問題情境，吸引學(xué)生的注意力；通過設(shè)計搗碎冰糖、加熱冰糖的自主探究活動，調(diào)動學(xué)生所有感覺器官來建立對“物理變化”和“化學(xué)變化”特點的認(rèn)識，并通過“新物質(zhì)生成”的認(rèn)知沖突，吸引學(xué)生主動建構(gòu)科學(xué)概念；在建構(gòu)概念的過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)了科學(xué)的思維和掌握了科學(xué)的研究方法，科學(xué)探究能力得到了提升，科學(xué)素養(yǎng)也得到發(fā)展；解釋、拓展和評價環(huán)節(jié)使概念與生活、環(huán)境相結(jié)合，滲透了環(huán)境觀，提高了環(huán)境意識和環(huán)保態(tài)度。

正如《教作為探究的科學(xué)》一書中所說，5E教學(xué)模式“既關(guān)注了學(xué)生的已有觀念，又關(guān)注了學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)探究過程，關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的觀念轉(zhuǎn)變，還關(guān)注了形成性的教學(xué)評價，以了解學(xué)生觀念發(fā)生轉(zhuǎn)變的程度。”總之，5E教學(xué)模式能有效促進(jìn)小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)水平的提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 教育部.義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/201702/t20170215_296305.html.

[2] 吳成軍，張敏.美國生物學(xué)“5E”教學(xué)模式的內(nèi)涵、實例及其本質(zhì)特征[J].課程·教材·教法，2010.30（6）：108-112.

[3] 蔣云娟.分析兒童特點，提升活動價值——《物質(zhì)發(fā)生了什么變化》教學(xué)設(shè)計與分析[J].科學(xué)課，2013（11-12）：32-33.

[4] （美）阿瑟.A.卡琳，（美）喬爾.E.巴斯，（美）特麗.L.康坦特.教作為探究的科學(xué)[M].北京：人民教育出版社，2008.2.endprint