以學科核心素養目標為導向的5E教學模式

李紅梅 鞏利潔

【摘要】《普通高中物理課程標準（2017版）》中提出要注重學生學科核心素養的培養，在實際教學中注重學生科學思維的發展，科學探究能力的提高，并采用5E教學模式貫穿教學，最后對教學案例設計進行評估.

【關鍵詞】高中物理；核心素養；5E教學模式

教學目標是課堂教學的出發點和歸宿.課堂教學目標的設計方式直接關系到課堂教學的效率和目標完成的質量，還直接影響學生知識和能力的發展，學科核心素養的提升.學科核心素養目標應該具有科學性、可行性，這就需要課堂教學的設計要面對全體學生，使每個學生都能得到全面發展.《普通高中物理課程標準（2017版）》明確要求必須把培養物理學科核心素養作為教學的重要目標，將“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”作為核心素養在課堂中具體落實.為保證教學目標在課堂教學環節中都能實現，現采用5E教學模式，結合新課程標準要求創造性完成學科核心素養在教學中的實施.

5E教學模式是美國生物學課程研究開發的一種基于建構主義教學理論的模式，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.5E教學模式共分為五步，分別是引入（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、擴展（Elaboration）、評價（Evaluation）.這五個環節十分注重教師的教學行為與學生的學習行為協調一致，始終保障學生是學習的主體，是活動的中心.教師只充當指導者和幫助者.這種模式才能夠更好地幫助學生在課堂中完成學科核心素養的提升.

1 創設生活情境，引出研究主題

根據《普通高中物理課程標準（2017版）》要求，課堂內容的設計應從核心素養的視角，貼近生產生活，在與時俱進的真實問題中發展學生分析問題和解決問題的能力.為此，教師在引入環節從學生熟悉的生活中的用電器出發，循序漸進鍛煉學生的科學思維.

1.1 舉出常見用電器，說說電能轉化的形式

教師展示多種電器，學生輕松說出電能可以轉化成內能、機械能等多種不同形式的能.

1.2 從電能轉化的形式上對用電器進行分類

學生可以將電燈、熱水器、電飯煲等分為一類，都是電能轉化成內能；將洗衣機、電風扇、電吹風、充電電池分為一類，是電能轉化成內能和其他形式的能.

設計意圖 從生活實例出發，增加學生的感性認識，降低學習難度，為后面學習非純電阻打下基礎.

2 科學推理，從電場的角度建立能量觀

2.1 回顧功能關系的知識點，得出電功的概念

問題1：功與能量有怎樣的關系？舉例說明.（功是能量轉化的量度）

問題2：電能的轉化就應該對應誰做功？（電流做功）

問題3：電流做功的實質是什么？（自由電荷在恒定電場中靜電力做的功）

問題4：靜電力做功有什么特點？（靜電力做功與重力做功類似，只與起點和終點有關，與運動的路徑無關）（Wab=qUab）

問題5：電荷量與電流有怎樣的關系？（q=It）

問題6：電流做功的表達式？（W=UIt引出電功的概念、公式和單位）

2.2 創設生活實例，引出電功率的概念

問題1：班級燒水器加熱相同的水，快燒和慢燒的區別？（相同的水加熱到沸騰的時間不一樣）

問題2：水吸收的熱量相同，水吸收的熱量來自于哪里？（電流做功——電功）

問題3：說明快燒與慢燒有什么不同？（電流做功的快慢不同）

問題4：觀察銘牌上功率的大小，思考含義.（額定功率是正常工作的功率，實際功率原則上不會超過額定功率）

設計意圖 通過層層遞進的設計問題串，自然引出電功率的概念、公式和單位.符合學生的思維習慣.

3 結合生活實例，引出電熱的概念

問題1：燒水器中水的熱量是由誰傳來的？（燒水器里面的電熱絲）

問題2：電熱絲產生的熱量跟什么有關呢？（與電熱絲的電阻大小有關）

問題3：熱量與電阻有怎樣的關系？（根據歐姆定律I=UR，推出Q=I2Rt引出電熱和熱功率）

至此，通過上述問題的推理，完成素養目標的第一個環節，物理概念的建立，從生活實際出發，輕松完成知識提煉.

4 科學探究，比較電功和電熱的區別（難點）

4.1 融合科學探究，觸發科學論證

問題1：從電能轉化的形式上對常見用電器進行分類.（電飯鍋、熱水器等一組，洗衣機、電風扇、充電電池一組）

問題2：分類的依據是什么？（電飯鍋一類將電能全部轉化為內能，洗衣機等將電能轉化為內能和機械能）

問題3：從功能關系上可以怎樣表述？（電飯鍋一類：電功等于電熱W=Q=UIt=I2Rt.電風扇一類：電功等于電熱加上其他能，W>Q，UIt>I2Rt）

總結 引出純電阻電器和非純電阻電器，這樣的設計使學生在第一環節已經有大量的感性認識，能夠輕松突破難點，完成知識的內化.

4.2 實驗探究：定性分析非純電阻電路電能轉換的特點

問題1：大家連接如圖1的電路，讓小燈泡與風扇串聯，閉合電路后看到什么？（風扇轉動，小燈泡微微發光）

問題2：這里風扇消耗的電能怎樣轉化？（消耗的電能轉化成機械能和內能）

問題3：按住風扇會怎樣？見圖2.（風扇停止轉動，小燈泡變亮）

問題4：為什么會出現這種現象呢？

引導學生從非純電阻電路的特點入手，得出按住風扇，電能不再轉化為機械能，內能增大，燈泡變亮.對非純電阻電路電能轉化的特點進行驗證.

4.3 DIS實驗探究：定量探究非純電阻電路電能轉化

（引導學生猜測三個能量的關系，如何設計實驗呢？）

問題1：用電動機提升重物，串聯滑動變阻器組成閉合回路，這里需要測量哪些物理量？（物體重力做的功、電動機兩端的電壓和電流以及電動機的內阻）

問題2：三個能量轉換中所用的時間都是相同的，可以約去時間，比較三個功率的大小，怎么表示三個功率呢？（重力的功率是mgv，電功率是UI，熱功率是I2R）

問題3：重力的功率中的速度應該是什么時候的速度？（學生們討論應該是重物勻速以后的速度）

問題4：怎么能證明物體是勻速運動的呢？（利用位移傳感器測出物體上升的位移時間圖像，如果圖像是一條傾斜的直線，就代表物體是勻速上升，斜率代表物體的速度）

問題5：各小組連接電路，完成學案上問題總結結論.

5 科學解釋，總結規律

學生連接實際電路，討論總結規律，最終得出：在誤差允許的范圍內，電動機兩端的電功率等于機械功率和熱功率之和，驗證學生的猜想，突破本節的難點，總結學案上的規律.

6 擴展生活實踐情境，知識遷移應用

問題1：觀看生活中有關智能電表的視頻，思考為什么機械電表換成智能電表以后，居民的電費增加？

問題2：學生可以得出兩種猜測：智能電表很靈敏，能夠檢測到機械電表檢測不到的電流；當電路中電壓過大時，智能電表讀數不準確.

課后分組調查：通過學生調查會發現，當實際電壓在智能電表額定值±10%的范圍內都不會影響電表的穩定性.通過學生調查還會發現，生活中有很多容易被忽視的耗電現象.比如，電視機的機頂盒待機一天要耗電0.4 kw·h，中央空調在不制冷不拔插座的情況下，一天就要耗電1.44 kw·h，這些微弱的電流，機械電表檢測不到，智能電表可以檢測，從而明確答案.

這樣設計：讓學生關心身邊的能源問題，滲透物理核心素養，培養學生的社會責任意識，在課堂中滲透德育，完成知識的升華.

7 科學評價，完善知識結構

通過智慧課堂交互式學習，各小組對實驗方案進行自我評價、他人評價、教師評價，自我評價占30%，他人評價占30%，教師評價占40%，最后合成總分，以供小組之間交流、借鑒、學習.

8 以實際生活為背景，最后設置開放式問題，促進知識的靈活遷移

問題：調查家中的用電器，比如電冰箱一天耗電多少，怎樣做更省電，寫成一份調查報告，下節討論.

9 結語

知識生成的過程不是一蹴而就的，必須是經過合理有效地構建、強化，才使學科核心素養在課堂中落地生根.根據新課程標準的要求，結合5E教學模式，分別從引入、探究、解釋、拓展、評價五個環節，使學習活動有條理、有依據地發展，使學科核心素養目標的落實有著力點和依據，更好地幫助學生在課堂中完成學科核心素養的提升，達到育人的最終目標.

參考文獻：

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