5E 教學模式在初中化學實驗教學中的應用策略

文/范加文

《義務教育化學課程標準（2022 年版）》（以下簡稱《課程標準》）要求教師重視開展核心素養導向的化學教學，注重開展以化學實驗為主的多樣化的探究活動，注重引導學生探究實驗，使學生在建構化學知識、掌握實驗方法的同時，發展化學學科核心素養。由此可見，實驗是化學教學的重中之重，探究式教學是實施化學實驗教學的“法寶”[1]。在化學教學改革深入發展之際，探究式教學模式層出不窮，而5E 教學模式是其中之一。所謂5E 教學模式，是美國生物學課程研究（BSCS）研究者之一的貝爾提出的一種建構主義教學模式，描述了一種用于學科課程或某一課時的教學程序——引入、探究、解釋、遷移、評價，是一種以學生為中心、以學生探究為主的教學模式。在《課程標準》的指引下，教師可嘗試應用5E 教學模式實施化學實驗教學。具體地，在實施實驗教學時，教師可依據5E 教學模式的程序，引導學生逐步探究。以人教版化學九年級（上冊）第二單元“實驗活動1：氧氣的實驗室制取與性質”為例，教師可如此實施教學。

一、引入：創設情境，引入實驗

引入是5E 教學模式的第一個環節。該環節重在激發學生興趣，引入新知。學習情境是教師依據教學內容，選取適宜資源，應用多樣手段，精心創設的真實的教學場景[2]。在體驗真實場景之際，學生會產生興趣，同時自覺遷移已有經驗，積極探究，順其自然地理解新知。因此，在應用5E 教學模式實施化學實驗教學時，教師可以引入環節為立足點，依據實驗內容，創設情境，借此激發學生興趣，引入實驗。

“實驗活動1：氧氣的實驗室制取與性質”這節課的內容與現實生活聯系密切。于是，教師挖掘生活資源。在引入環節，教師直接在電子白板上展現生活資源，如賣魚大姐利用管子向魚缸中吹氣泡的視頻，賣熟食的大叔用鼓風機向爐子中吹氣的圖片。學生在多種感官的作用下自發走進生活場景中。教師則需要把握時機，提出問題：“此前，我們學習了氧氣的性質。生活場景中涉及哪些‘氧氣的性質和用途’呢？”在問題的作用下，學生遷移已有化學認知，分析生活場景，積極作答，如“氧氣不溶于水，且不與水發生反應。用管子向魚缸中吹氣泡是為了給魚缸中的魚輸送氧氣，避免魚死掉?！苯處熂皶r地給予學生肯定，并追問：“氧氣在生活中有這么多的用途，那么我們如何制備氧氣呢？”此時，大部分學生陷入迷茫。于是，教師開門見山地引出本節課的內容——實驗室常用高錳酸鉀制取氧氣的方法。學生對此尤為感興趣，積極探究具體方法。由此可見，創設情境不僅可以引發學生的探究興趣，還可以促使學生積極探究新知內容，有利于推動實驗教學順利開展。

二、探究：動手操作，探究實驗

探究是5E 教學模式的第二個環節，也是中心環節。在探究環節，教師要引導學生用適宜的方式進行探究，使學生一步步地建構認知。在應用5E 教學模式實施化學實驗教學時，教師應立足探究環節，應用適宜方式，引導學生動手操作，自然而然地探究實驗內容，建構良好認知。

在“實驗活動1：氧氣的實驗室制取與性質”課堂上，教師先提出任務：“與小組成員一起閱讀教材，梳理用高錳酸鉀制取氧氣的方法，歸納制取氧氣的實驗儀器和藥品?！痹谔岢鋈蝿蘸?，教師給予學生充足的探究時間。在探究之際，學生先自讀教材，有所發現，接著與小組成員共享各自發現，并就此進行討論。在討論過程中，學生不斷地碰撞思維，逐步地總結出用高錳酸鉀制取氧氣實驗的方法、儀器和藥品。于是，教師組織展示活動，鼓勵小組毛遂自薦，呈現任務成果。教師可以小組的任務成果為依據進行引導，如提出問題：“怎樣用排水法收集氧氣？”“怎樣拿出導氣管？”等。在一個個問題的驅動下，學生從細節入手，深入探究具體的操作方法，由此準確掌握實驗方法。教師把握時機，總結用高錳酸鉀制取氧氣的方法及原理、制取氧氣的實驗儀器和藥品，幫助學生完善認知?；诖?，教師繼續提出任務：“與小組成員按照總結的成果，選取合適的實驗裝置，操作完成實驗任務。”初中生本就對實驗感興趣，在此任務的驅動下，他們興致高昂，踴躍地動手操作。在學生合作操作的過程中，教師巡視課堂，發現問題，及時地進行點撥。在組員的通力合作和教師的點撥下，各小組都完成了氧氣收集任務。對此，教師向學生提問：“怎樣檢驗制滿了氧氣？”在實驗操作經驗的支撐下，學生踴躍作答，如：“氧氣有氧化性，支持燃燒，將帶有火星的木條靠近集氣瓶瓶口，如果木條上的火星復燃，這說明積滿了氧氣?！苯處熢诮o予學生贊賞后，追問道：“怎樣驗證氧氣的性質呢？”受到問題的驅動，學生繼續與小組成員合作，查閱相關資料，獲取有價值的信息，并設計實驗，動手操作。同樣，教師應用如上方法，提出問題，驅動學生探究實驗現象，建構實驗認知。實踐證明，在不斷操作化學實驗的過程中，學生不斷探究，透過實驗現象，一步步地總結相關內容，建構了化學認知。同時，大部分學生因此積累了化學實驗操作經驗，鍛煉了溝通能力和實驗操作能力等，提高了化學實驗學習質量。

三、解釋：依據實驗，解釋知識

解釋是5E 教學模式的第三個環節，是教師聯系教學內容，引導學生不斷解釋，增強知識認知的活動。合作解釋是合作探究的具體表現。在合作解釋的過程中，學生會提出不同的看法，由此碰撞思維，迸發出思維火花，從而建構深刻認知，增強學習效果。同時，通過合作解釋，學生會鍛煉思維能力和語言表達能力等。由此，在應用5E 教學模式實施實驗教學時，教師應立足解釋環節，以學生實驗操作情況為依據，應用適宜方式引導學生進行合作解釋。

（一）依據實驗內容，解釋知識

實驗現象具有直觀性，為學生提供了形象思維便利[3]。在解釋環節，教師依據實驗內容，向學生提問，引導學生合作解釋，便于學生進行形象思維，透過實驗現象解釋化學知識，由此形成良好的化學認知能力。

在“實驗活動1：氧氣的實驗室制取與性質”課堂上，學生通過不斷實驗，探究到了實驗方法、實驗原理、氧氣的性質等內容?；趯W生的探究所得，教師聯系實驗內容，向他們發問：“木條燃盡，將其伸進瓶子的原因是什么？”“硫黃在氧氣中燃燒，為什么要在瓶子底部放入一些水呢？”在提出問題后，教師組織小組辯論活動。在辯論活動中，各小組成員先與本組成員進行交流，提出不同看法，積極討論，達成統一認知。然后，教師組織集體辯論活動。在辯論的過程中，學生踴躍表達。如有的小組提道：“鐵絲溫度升高。”有的小組則就此提出反對意見：“不是，是怕火柴燃燒消耗氧氣。”在各小組你一言我一語的表述下，課堂教學氛圍異?；钴S。同時，學生也因此不斷地碰撞出思維火花，增強對所學的認知。在學生結束辯論后，教師做出解釋，促使學生建構完善的認知。實踐證明，學生通過進行合作解釋，加深了對化學實驗的理解，順其自然地鍛煉了思維能力、語言表達能力。

（二）依據實驗練習，解釋知識

實驗練習是實驗教學不可缺少的一部分，是學生解釋化學知識、增強認知的重要途徑。在解釋環節，教師可以依據學生的化學認知情況，創設實驗練習活動，借此引導學生繼續解釋化學知識，切實增強認知。

在“實驗活動1：氧氣的實驗室制取與性質”課堂解釋環節，教師在電子白板上呈現如下圖片：

圖1

結合圖片內容，教師提出練習要求：“請大家觀察圖片中的實驗裝置，指出錯誤之處?！痹诖艘蟮尿寗酉?，大部分學生遷移已有認知，認真觀察，發現不同的錯誤之處，并就此展開表述。在學生表述之際，教師認真傾聽，并把握有價值的內容，提出問題，如“利用排水法收集氧氣，為什么要先移除導管，再移除酒精燈呢？”在問題的驅使下，學生自覺地與小組成員進行交流。學生大都遷移已有認知，認真解釋。學生交流后，教師沒有引導他們展現交流成果，而是在電子白板上展示反面操作。同時，在展示反面操作時，教師提出問題：“先移除酒精燈，此時導管中發生了怎樣的現象？產生了怎樣的后果呢？”學生認真觀看反面操作，積極思考，有所發現，如“先移除酒精燈，導管會遇冷，此時其中的氣體壓強變小，水槽中的水倒吸入導管中，致使導管炸裂?！痹谌绱税l現的作用下，學生自主地完善之前的解釋結果，由此加深對所學的理解。

四、遷移：拓展課堂，遷移應用

遷移是5E 教學模式的第四個環節，是應用所學的重要環節。檢驗學生探究成果的方式之一是引導學生遷移并應用探究結果，解決實際問題[4]。此外，用新知識解決新問題，可以使學生加深對所學的理解，同時鍛煉問題解決能力、知識應用能力。所以，在應用5E 教學模式實施化學實驗教學時，教師以學生的探究所得為基礎，提出具有拓展性的問題或任務，驅動學生遷移應用所學，用新知識解決新問題。

在學生了解了用高錳酸鉀制取氧氣的相關內容后，教師做出引導：“除了使用高錳酸鉀制取氧氣外，還可以使用過氧化氫。那么，所需要的其他藥品和儀器是否可以用生活中的其他物品替代呢？”在教師的引導下，學生拓展思維，遷移實驗認知，走進現實生活探尋其他可用的實驗藥品和儀器。在探尋的過程中，學生主動地與小組成員進行交流。通過不斷交流，大部分小組確定了實驗藥品和儀器，如“將水泥塊、舊電池作為催化劑，將注射器作為分液漏斗，將塑料瓶作為錐形瓶，將吸管作為導管，將罐頭瓶作為集氣瓶等?！痹谀承〗M展示實驗藥品和儀器之際，其他小組進行補充，如“可以將二氧化錳作為催化劑。”于是，教師鼓勵學生繼續與小組成員交流，探究使用各種替代物操作實驗的方法及可能產生的現象。實際上，學生如此交流的過程，正是對制取氧氣實驗增強認知的過程。基于學生的交流情況，教師提問：“與用高錳酸鉀制取氧氣相比，使用過氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣有哪些優點呢？”在問題的驅動下，學生進一步探究，遷移已有認知，認真比較，發現使用過氧化氫溶液制取氧氣和使用二氧化錳制取氧氣的優點。實踐證明，學生通過遷移應用課堂所學，不僅及時地解決了化學問題，增強了對所學的認知，還便于在生活中主動進行實驗探究，提升實驗探究水平。

五、評價

評價雖是5E 教學模式的第五個環節，但實際上貫穿5E 教學始終[5]。在應用5E 教學模式實施化學教學時，教師要立足引入、探究、解釋、遷移這些環節，靈活地進行教學評價。

比如，“實驗活動1：氧氣的實驗室制取與性質”課堂解釋環節，教師以實驗內容為基礎，引導學生解釋化學知識。在此之際，教師提出互評要求：“請大家在小組中互相監督，了解彼此提出的看法，判斷彼此是否踴躍參與合作探究活動，在合作探究活動中有哪些良好表現。”在如此要求的指引下，小組成員互相監督。部分學生端正學習態度，踴躍地參與合作探究活動，做出化學解釋，助推了合作探究活動順利開展。在學生做出化學解釋后，教師鼓勵他們依據了解的情況，填寫合作評價表，實事求是地評價每一個組員的表現。在他人的評價下，組員們了解自身情況，自覺地查漏補缺。

六、結束語

綜上所述，有效應用5E 教學模式實施化學實驗教學，可以使學生切實體驗實驗探究活動，掌握化學知識，獲取實驗方法，鍛煉探究能力，增強實驗學習效果。鑒于此，在實施初中化學實驗教學時，教師應以《課程標準》為指導，以探究式教學為重點，應用5E 教學模式，引導學生通過引入、探究、解釋、遷移、評價環節進行探究，一步步地建構良好的化學認知，掌握實驗方法，積累實驗經驗，發展探究能力，做到探有所得，進而提高初中化學教學質量。