化學核心素養導向下的5-E 教學模式運用
——以“弱電解質的電離平衡復習”為例

張小瓊

（古田縣第一中學，福建 寧德 352200）

作為建立化學學科核心素養與課程教學內在聯系的主陣地，高中化學課堂教學積極倡導“教、學、評”一體化，促進學生學習方式和教師教學方式的轉變。基于培養能力和提升素養的5-E 教學模式不失為新課程理念下化學課堂教學模式改革的一條有效路徑。

一、5-E 教學模式契合化學學科核心素養培養

5-E 教學模式是由美國生命科學課程研究中心（簡稱BSCS）開發的基于建構主義的教學方式，21 世紀初期起盛行于歐美并于近年逐漸引入我國。該模式將課堂教學分為吸引（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、發散（Elaboration）和評價（Evaluation）這五個環節，取每個單詞的首字母稱為5-E 教學模式。［1］“吸引”是5-E 教學模式的首個環節，通過聯系生活實際創設適當的問題情境，與以往掌握的知識相關聯并引發認知沖突，激起學生對所提問題的思考。“探究”是5-E 教學模式的核心環節，這一環節教師充分利用“吸引”環節引發的認知沖突做適當引導，啟發學生針對化學問題發現探究價值，并根據探究的目的設計進而優化探究方案，依照方案進行實驗操作并處理實驗信息并形成結論，交流實驗探究成果并提出改進方案。“解釋”是5-E 教學模式的關鍵一環。教師創設問題情境，引導學生在探究完成后收集證據，并對探究結果進行分析和歸納，初步形成解釋。教師進一步直接或間接介紹觀念、結論或闡述過程、方法，使學生更加深入地理解探究結果，更加科學地建立解決問題的思維框架。“發散”環節是在學生對已生成的新觀念理解的基礎上，對新觀念做進一步拓展、遷移直至能關聯與新觀念有關的知識并能用新觀念分析和解決問題，加深并強化學生對化學觀念的理解和應用技巧。“評價”是5-E 教學模式的最終環節，可獨立呈現也可貫穿整個教學過程。學生自評、互評并對探究過程以及探究結果有所反思總結，內化為自身知識；教師利用檢測、作業、提問的方式評價學生學習情況，同時評估自身教學效果及時調整思路。

“5-E”教學模式區別于以往輕實踐重理論的灌輸式授課模式，強調探究式學習和遵從認知規律，由淺入深掌握重要概念，基于建構主義培養學生的主體性、主動性、創造性和合作意識，從而達到促進學生全面發展，提高學生科學素養的目的。該教學模式能很好地契合新課程以“立德樹人”為目標的培養學生化學學科核心素養的理念。現以高三化學“弱電解質的電離平衡復習”一節為例，闡述“5-E”教學模式在培養化學學科核心素養方面的運用。

二、高三“電離平衡復習”的5-E 模式運用

（一）復習目標與策略

經過高二對化學反應原理知識的學習，學生已經知道弱電解質的電離是一個可逆過程，并能夠從多角度設計實驗證明，具備了用平衡理論解決實際問題的能力。電離平衡在化學反應原理學習中起到承前啟后的作用，既是對化學平衡理論的運用、延伸和遷移，也為后面相關平衡知識的復習做好鋪墊，故此選定“弱電解質的電離平衡”作為高三一輪復習的一個微專題。結合2017 版新課標有關此節內容的要求將本課的教學目標確定為：①掌握弱電解質的電離平衡相關知識與證明方法；②探究影響弱電解質的電離平衡的實驗手段；③培養學生的團隊合作與競爭意識、培養科學探究與創新意識等核心素養，樹立科學的化學觀念。

結合上述目標，運用5-E 教學模式設計教學流程，以探究甲酸酸性強弱為任務驅動，引導學生根據弱電解質電離特點及影響因素設計實驗方案，分析實驗數據，進而完成強、弱電解質性質的“宏觀-微觀-符號”三重表征的構建。

（二）教學過程

1.吸引（Engagement）環節——創設真實情境、提出問題

吸引環節一般在課堂的開始階段，以真實情境為載體讓學生對本節課產生濃厚的興趣，主動參與到學習中。化學學科常用的引入情境包含生活中的化學、新聞熱點、學術史料、化工流程、化學實驗和生產環保等。

活動一：視頻播放潔廁靈廣告，PPT 展示被蜜蜂、螞蟻叮咬后紅腫起包的圖片

意圖：用熟悉的生活情境讓學生積極參與到課堂活動中。培養學生宏觀辨識與微觀探析的素養，能根據物質的宏觀特征對物質分類，進而聯系物質的組成和結構用以解釋宏觀現象，并由兩種成份引發思考：鹽酸與甲酸性質的異同點。從身邊的化學問題引入，讓學生關注生活，感受化學源于生活、用于生活的學科魅力。

活動二：PPT 展示查閱資料“甲酸酸性很強，有很強的腐蝕性”

意圖：通過查閱資料顯示的信息，產生認知沖突。在學生的意識中甲酸是一種弱酸，如何理解甲酸酸性很強？到底甲酸是強酸還是弱酸？有哪些方法可以證明？通過問題串的設置引導學生依據物質微觀結構，描述或預測物質的性質、分析改變條件后可能發生的變化，并評估某種解釋或預測的合理性，為后面探究活動的設置鋪路。培養學生分析與推理的關鍵能力和實事求是的科學態度。

2.探究（Exploration）環節——設計實驗方案、驗證猜想

活動一：設計實驗探究甲酸是弱酸

根據弱電解質的特征，6 人分成一組討論總結，寫出本組設計的方案。

意圖：根據吸引環節的認知沖突，讓學生感受在集體氛圍中傾聽、交流、發散思維，培養學生合作、探究、設計等關鍵能力的同時實現“科學探究與創新意識”和“證據推理與歸納能力”的學科素養培養。同時，學生在具體探究活動中會暴露自身在電離平衡方面的知識、方法上的缺陷，也有利于“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”等素養的培養。

活動二：各小組展示方案

學生設計的主要實驗方案有：①利用等濃度的HCOOH 和HCl 溶液，測定pH、與鎂條反應的速率、對比導電性、加熱溶液后pH 變化；②取一定pH 的HCOOH 溶液稀釋后pH 如何變化；③滴定法對比等體積等pH 的HCOOH 與HCl 溶液消耗的NaOH 溶液的體積；④測一定濃度甲酸鈉溶液的pH；⑤向HCOOH 溶液中滴入紫色石蕊溶液，再加入甲酸鈉溶液，觀察。

意圖：由各小組派代表展示設計成果，活躍課堂氣氛，通過互相評價、修正，讓學生自我檢測和歸納探究成果，突破思維局限，培養創新素養的同時為下一個活動做鋪墊。

活動三：分析不同方案設計的理論依據，并描述預期的現象

意圖：分小組闡述時，教師能及時把握學生對弱電解質與強電解質的本質區別是否應用得當，實驗設計的嚴密性和可行性，并能適時點評糾正學生錯誤的表達或設計。通過類比、遷移、總結等探究活動，加深了學生對弱電解質電離的特點的認識，培養了學生處理轉化、歸納總結以及預測推斷等關鍵能力和科學素養。

活動四：選擇部分易于操作的實驗讓學生動手，檢驗學生的預測

①取兩支試管分別加入1 mol·L-1的鹽酸、1mol·L-1的甲酸溶液，然后再分別加入等量的鎂粉，結合HCl、HCOOH 與鎂反應不同時間段的現象，畫圖分析c(H+)變化情況；②利用pH 計分別測定相同條件下1mol·L-1甲酸溶液以及0.1mol·L-1的甲酸的pH。

意圖：在實驗過程中，檢驗學生實驗操作、儀器使用和報告整理等能力，讓學生參與到探究中來，從中獲得肯定，激起學習的熱情。整個探究過程采用強、弱電解質性質的“宏觀-微觀-宏觀”的教學策略，經歷探究過程、領悟探究方法，有利于學生形成完善的化學科學實驗觀念。

3.解釋(Explanation)環節——歸納總結、構建模型

鼓勵學生用自己的語言總結探究環節的設計思路。最終歸納得出兩個設計角度：其一，從弱電解質電離的本質入手，只能部分電離，離子濃度小；其二，從平衡移動角度著手：弱電解質的電離平衡遵循化學平衡移動原理，電離平衡的移動會隨著溶液的濃度、溫度以及離子濃度改變而發生，具體規律是：①稀釋溶液電離平衡向右移動，電離程度變強；②電離過程吸熱，升溫電離平衡也會向右移動；③電離平衡中的同離子效應。例如，在HCOOH 溶液中加入HCOONa晶體，增大了HCOO-的濃度，平衡向左移動；加入稀鹽酸，平衡也會左移；④能參與反應的物質的影響。如向HCOOH 溶液中加入鋅粉或NaHCO3，平衡向右移動。再一次升華“變化觀念與平衡思想”的核心素養培養。

同時引導學生統籌理想方案所具備的要素：原理正確、裝置簡便、操作容易、現象明顯［2］，有方向有針對性地設計方案，培養學生建模并運用模型解釋化學現象，建立觀點、結論和證據之間的邏輯關系，培養“證據推理與模型認知”素養。

4.發散（Elaboration）環節——遷移拓展、知能并進

活動一：根據測得1mol·L-1HCOOH 和0.1mol·L-1HCOOH 的pH，計算二者電離度，比較電離度的大小

意圖：除借助儀器外，還能通過計算電離度比較稀釋后電離能力變化。從而得出實驗和計算的角度都能得到結論，弱電解質越稀越電離。說明從定性定量角度均能得出弱電解質電離的特征。

活動二：已知相同條件下測得1mol·L-1CH3COOH的pH 約為2.4，學生通過計算對比HCOOH 與CH3COOH 在相同條件下的電離平衡常數，哪個更大

意圖：鍛煉學生發散思維和數據的處理能力，鞏固三段式計算平衡常數的方法，并通過計算對探究結果進行佐證，加深對勒夏特列原理的理解。使學生體會可用電離度、電離常數定量評價弱電解質的電離能力，培養學生對實驗數據的處理能力和嚴謹求實的科學態度。培養學生能通過定性分析和定量計算驗證所學結論并能對自己的解題方法進行評價并改進模型，能指出所建解題模型的局限性，探尋模型優化的方法。

5.評價（Evaluation）環節——自我修正、評估效果

活動：教師引導學習小組間對學習情況、合作態度、參與表現和實驗技能等進行互相評價并提出開放式問題：用肥皂水真能緩解蜜蜂或螞蟻叮咬引起的紅腫嗎？能否將此情境設計成試題？課堂上所設計的方案還有哪些缺陷？還有沒有更加易于操作得到結論的方案？今天的復習模式還適合哪些專題復習？

意圖：新課程倡導實施“教、學、評”一體化的教學模式。化學課堂評價的目的在于激勵學生反思，讓學生在質疑、互評、反思、自評的過程中不斷提升化學學科素養。評價環節貫穿于整個課堂并延伸到課后，在提問的設計和點評時有意識地關注化學學科核心素養的培養，實現過程性評價和結論性評價相結合，樹立素養為本的評價觀。

三、5-E 模式培養化學核心素養的總結與展望

與傳統復習課講練結合、滿堂灌的復習方式不同，5-E 教學模式彰顯學生在課堂的主體地位，能夠有效提升化學學科的學習效果和興趣，改善學生缺乏主動性的課堂狀態，在無縫對接新課程背景下的化學核心素養的培養理念的同時，大大提高化學課堂教學的有效性。縱觀整堂課，教師就像引路人，指引學生從認知沖突開始，經歷探究、解釋、發散以及貫穿整個課堂的評價活動，在與他人合作與自我反思的過程中運用多種辨識探析手段，合理利用證據建構模型，掌握并鞏固所學的知識和規律，同時實現質疑、思考、討論、實驗、觀察、對比、歸納等多重技能的鍛煉。［3］

任何一種新的教學模式的運用效果都需要時間的檢驗，也需要實踐者投入大量的精力去琢磨去適應去“因地制宜”“因材施教”。在運用5-E 課堂教學模式過程中也收到了眾多良好提議，比如是否可將課堂延伸到課外拓展成6E、7E 教學模式，是否可以針對不同課型調整各環節的教學順序等。筆者覺得無論是增加教學環節還是將教學模式應用于不同課型，都要把握以下兩點：一是重視各環節切入點的靈活性。針對不同層次不同班級設計不同的教學環節切入點，做到計劃下有變化，兼顧化學核心素養培養的個性化需求；二是重視各教學環節的過程管理。教學過程多設預案，出現問題要尋根溯源，了解問題是源自基礎知識、解題方法還是思維方式，針對性地加以引導解決，進一步提升學習需要和思維參與。