基于5E模式的微課教學

張鑫

5E教學模式是一種基于建構主義的探究式教學模式，近年來在科學教育領域備受關注，該模式主要包括引入（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、遷移（Elaboration）和評價（Evaluation）5個環節，在培養學生自主探究、學習等科學能力方面起著重要作用。

隨著后疫情時代的到來，人們的學習方式發生了改變，一些線下課程逐步轉為線上形式。作為一種新型教學形態，微課短小精悍，能滿足不同需求的學生進行移動化和碎片化學習，大大提高了學習時間和空間的自由度。將5E教學模式融入微課設計，注重在有限的時間內把握教學主題、內容和活動設計與組織，能激發學生的學習興趣，促使學生動手實踐，培養其自主學習和構建核心概念的能力。

因此，筆者以微課設計為著眼點，設計了基于5E教學模式的“亦剛亦柔的神奇流體”的教學設計，分析和展示了5E模式在探究性微課中的具體應用。

在一些綜藝節目和科學表演秀的舞臺現場，我們經常會看到表演者在一個裝滿白色流體的池子里跑來跑去，輕松表演“水上輕功”。難道真的存在“水上漂”這類武功絕學？走近后你會發現，這些白色流體物質竟像酸奶一樣柔軟。白色流體究竟是什么物質？

它的名字聽上去有點高端，叫作“非牛頓流體”，通過將淀粉和水混合就可以獲得。下面我們一同探究如何用淀粉和水制備“亦剛亦柔的神奇流體”！

以上是“引入”環節中的相關內容。

“引入”是5E教學模式的起始環節。“亦剛亦柔的神奇流體”教學主題的設計是基于生活科普理念的科學探究活動，通過觀察生活現象，利用生活中的材料探究生活中的科學。

通過視頻中有趣的發現引發學生思考：為什么表演者可以在看似“酸奶”的物質上表演而不會沉下去？這一現象與學生已有的生活經驗發生沖突，能激發他們的研究興趣。

探究是5E模式的中心環節，也是本節課的重點和難點。在科學課中，僅僅觀看視頻和圖片并不能滿足學生動手探究的欲望，因此筆者在科學微課中同樣設計了探究環節。

該環節主要分三個層次進行。教師先提供主要參考的材料（淀粉、水、攪拌棒、量杯、容器），引導學生設計實驗方案以探究非牛頓流體的特性。隨后，教師演示如何制作非牛頓流體并測試其性質，再指導學生進行探究。

1.合成非牛頓流體

根據提供的材料，教師示范將淀粉和水以3∶1的比例混合并攪拌均勻。

2.測試非牛頓流體的特性

合成淀粉溶液后，抓一把淀粉溶液握在手里，用力捏一捏再松開，會發現淀粉溶液可以在固體和液體間切換。

為進一步測試非牛頓流體“遇強則強”的特性，師生進行對比實驗。通過對比用木棒捶打水溶液和淀粉溶液后產生的不同現象，發現木棒可以直接穿透水溶液，使水花四濺，而快速捶打淀粉溶液時卻感覺硬如墻壁。此外，將玻璃珠分別從同一高度扔進水溶液和淀粉溶液時，玻璃珠會直接穿入水面，但碰到淀粉溶液時會在微小反彈后再次下沉，如圖2。

3.探究不同比例的淀粉和水對非牛頓流體特性的影響

在體驗過非牛頓流體的特性后，教師提出疑問：“為什么淀粉和水的體積比是3∶1？”“淀粉和水的體積比會影響非牛頓流體的特性嗎？”用這些問題進一步激發學生對淀粉溶液的濃度進行探究。

學生設計了淀粉和水的體積比為1∶1、2∶1、3∶1、4∶1進行實驗，最終得到合適的濃度配比，見圖3。

解釋是5E模式的關鍵環節。在微課設計中，雖然仍以教師講授為主，但在引出解釋環節時應給予學生更多的時間進行思考與整理。學生可用自己的語言對實驗現象作出初步解釋，教師再對學生的解釋進行提煉或補充，在知識與技能層面更好地完善概念。當學生出現多元化的探究結果時，教師也可以在微課中給予提醒與修正。

在本節課中，學生通過觀察實驗、描述現象、記錄數據等方式，對相關概念或探究現象進行規律總結、科學解釋。

通過對比實驗，學生發現淀粉溶液多變的“性格”來源于流體的粘度，而流體的粘度會因受到的壓力不同而變化。當表面沒有壓力時，它像液體一樣柔軟;當受到壓力時，它就會產生粘度。非牛頓流體受到擊打的速度越快，產生的力越大，反彈的力也就越大，這就導致在壓力極強的情況下，非牛頓流體會暫時變成固體。

得到這一解釋后，學生進行了淀粉溶液的濃度實驗，在改變淀粉用量的同時，發現溶液很稀或很稠的情況下，都無法明顯體現非牛頓流體的特性，說明淀粉溶液要在一定粘度范圍內才具有良好的非牛頓流體特性。

遷移是5E模式的拓展環節。在繼續實踐中，學生對已知概念的理解得到進一步升華，收獲了新的知識與技能，更好地鍛煉了理論聯系實際的科學思維。

基于淀粉溶液“遇強則強”的特點，引導學生思考如何利用剩余的淀粉溶液，將教學活動從“探究”層面落實到“應用”層面。還可以進行概念的遷移，如教師向學生提問：“生活中除了淀粉溶液，還有哪些非牛頓流體？”

學生借助網絡等，發現生活中除了水和空氣，絕大部分的流體都是非牛頓流體，如番茄汁、口香糖、蘋果漿、牙膏、膠水等。并且非牛頓流體這種忽軟忽硬的特性不但有趣還有很多應用，比如減速帶，當車輛緩慢駛過，它就像液體一樣柔軟;當車輛快速駛過，它就會變得堅硬。科學家也利用它的“臭脾氣”研制了“非牛頓流體”防彈衣，它比舊式防彈衣舒適柔軟，且防彈性能更加優秀。

評價是 5E 模式的總結環節。

微課的評價可以分兩種方式進行，一是通過錄制學員實際的實踐情況，根據課堂實踐過程（例如實驗操作過程中的規范性、實驗習慣、方案設計、數據記錄、合作交流過程等）和結果（知識概念的理解和判斷、成果的創新意識、自我收獲的表達與交流等）進行結果性點評，如圖4。二是評價學生通過觀看微課后完成學習單的反饋情況。教師可以在學習單上設計相應的“自評”和“互評”環節，鼓勵學生在課下合作探究并完成互評。

總之，在評價環節鼓勵學生表達和交流，除了能鍛煉學生的能力，也能讓教師了解學生的探究效果和教學目標的達成情況。

“亦剛亦柔的神奇流體”科學微課融合了5E教學模式，可滿足學生移動化學習，拓寬了學習的空間，使碎片化時間得以利用，提高了學習效率。此外，該課程更加注重學生自主學習習慣的養成和自主探究能力的培養，為5E 模式在微課程設計中提供了有效的、新的實踐與參考。