核心素養視域下“7E”教學模式的應用實踐

鄒燕

［摘 要］“7E”教學模式由激發、參與、探究、解釋、精細、評價和延伸7個環節構成。文章以“磁場對通電導線的作用力”的教學為例，探索核心素養視域下“7E”教學模式在高中物理教學中的應用實踐。

［關鍵詞］“7E”教學模式；核心素養；磁場；通電導線；作用力

［中圖分類號］? ? G633.7? ? ? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）09-0030-04

隨著課程改革的不斷深入，培養學生的核心素養已成為當前學科教學的重要任務之一。《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》提出，高中物理課程應在義務教育的基礎上，進一步促進學生物理學科核心素養的養成和發展［1］。

“7E”教學模式由美國教育專家Eisenkraft提出，該模式基于建構主義教學理論，在學習環模式、“5E”教學模式的基礎上逐步發展而來，由激發（Elicit）、參與（Engage）、探究（Explore）、解釋（Explain）、精細（Elaborate）、評價（Evaluate）和延伸（Extend）共7個環節（如圖1）構成［2］。“7E”教學中，學生是課堂學習的主體，教師引領、協助學生進行探究并完成知識的建構。

本文以“磁場對通電導線的作用力”為例，探索核心素養視域下 “7E”教學模式在高中物理教學中的應用實踐。

一、激發環節：創設真實情境，促進主動學習

此環節是教學活動的起始環節，教師在此環節中通過創設真實情境，激發學生的學習興趣，促進學生主動學習。

［情境一］電磁炮。

［教師活動］播放我國研制的電磁軌道炮的相關視頻和央視節目《軍武零距離》中介紹消防專用電磁炮的視頻（如圖2），提出問題：電磁炮受到哪種力的作用而加速？

［學生活動］觀看視頻，思考討論。

［情境二］電動小秋千實驗（學生實驗）

［教師活動］引導學生將鋁箔紙卷成細長條狀，將其兩端掛在回形針上，制成“秋千”，并懸在磁鐵上方。讓學生將“秋千”左端的回形針緊貼在電池的正極，用“秋千”右端的回形針接觸電池的負極，觀察現象（如圖3），并要求學生思考現象產生的原因。

［學生活動］完成實驗，觀察實驗現象并思考實驗現象產生的原因。

設計意圖：在本環節中，“情境一”展示的是我國在科技領域的最新成果，在吸引學生注意力的同時也增強了學生的愛國情懷和社會責任感；“情境二”中的小實驗趣味性強，通過讓學生動手實驗，激發學生的學習興趣和求知欲，使學生積極主動地投入后續的學習中，促進學生主動學習能力的提升。

二、參與環節：理解情境內容，建立知識聯系

在“參與”環節中，教師基于“激發”環節中所創設的真實情境，引導學生建立前概念和新知識的聯系，為“探究”環節的開展做好準備。

師：在剛才的電動小秋千實驗中，大家觀察到了什么現象？

生：鋁箔卷擺動。

師：導線放在磁場中不通電是否受力？導線通電了但不放在磁場中是否受力？請同學們利用桌上的實驗器材驗證自己的觀點。

（學生利用實驗器材開展通電導線在磁場中受力的實驗，如圖4所示）

師：為了紀念安培在通電導線在磁場中的受力研究方面所做出的杰出貢獻，把通電導線在磁場中受到的力稱為安培力。請同學們先認真閱讀教材，學習關于安培力的歷史背景及基本概念。

（學生活動：閱讀教材）

師：在實驗中觀察到磁場對電流有力的作用，這個力的施力物體是磁鐵，這種相互作用是如何發生的？

生：通過磁場發生。

（教師通過問題鏈引導學生復習磁場的產生、磁感應強度的定義、安培定則等內容；學生回答問題，復習磁場的相關內容）

設計意圖：本環節中，學生通過動手參與、閱讀教材和復習已學內容，建立前概念與新知識的聯系。這一過程有助于學生主動形成物理概念，了解相關物理學史，培養學生的科學態度與責任素養。

三、探究環節：開展主動探究，促進合作學習

探究環節是“7E”教學的核心環節，在此環節中，教師提出探究的建議和要求，讓學生通過小組合作完成猜想、實驗方案的設計，并進行實驗和觀察現象，記錄實驗結果。

［實驗探究1］安培力的方向與哪些因素有關。

師：請同學們猜想安培力的方向與哪些因素有關，并根據現有的實驗器材設計實驗來驗證猜想（實驗器材：鐵架臺、矩形多匝線圈、磁鐵、金屬桿、金屬支架、電池組、導線、細線等）。

（學生以小組為單位進行實驗探究，得出結論：安培力的方向與磁感應強度方向和電流方向有關）

［實驗探究2］安培力的方向與磁場和電流的方向有何關系。

師：要判定安培力的方向該如何進一步開展研究？如何記錄實驗結果？

生：采用控制變量法，通過設計表格（如表1），把實驗結果記錄在表格中方便對比和尋找規律。

學生仍以小組為單位進行實驗探究，并將實驗結果記錄到表格中，根據表格中的信息，尋找出安培力的方向的特點。

設計意圖：本環節中，教師引導學生對所研究的問題提出猜想和假設，制訂實驗方案，并運用控制變量法進行實驗驗證。該過程中，學生開展深度學習和合作學習，同時對探究過程進行交流和總結，學生的物理學科核心素養得到了有效提升。

［實驗探究3］安培力的大小與哪些因素有關。

師：能否在前面的實驗裝置的基礎上加以改進，用以研究安培力大小的影響因素？請設計實驗并完成。

（學生改進實驗，通過觀察現象和實驗操作，得出結論：安培力的大小與電流的大小有關，同理可得出和磁場的強弱、導線的長度有關）

設計意圖：本環節要求學生明確研究的問題，完成實驗方案的設計、實驗現象的記錄和對比研究，在培養學生的實驗技能和探究能力的同時提升了學生的物理學科核心素養。

四、解釋環節：總結實驗現象，得出物理規律

在此環節中，教師引導學生總結實驗現象，得出相關的物理規律，進一步完善知識結構。

師：請同學們結合剛才的實驗探究，總結實驗結論。

生：當磁場的方向垂直穿進板面，電流的方向水平向右時，所受的安培力豎直向上；安培力垂直于磁場與電流所構成的平面。

師：非常好！以上規律我們可以借助左手來表示，這就是判斷安培力方向的左手定則。

設計意圖：本環節讓學生組織語言闡述觀點和結論，使學生的表達能力和知識獲取能力得到鍛煉。在這個環節中，教師主導，學生參與，有效促進了學生對物理知識的建構及物理概念的形成。

師：請同學們總結影響安培力大小的因素，并通過閱讀教材了解安培力大小的定量公式及其適用條件。

（學生總結影響安培力大小的因素并閱讀教材）

師：磁感應強度是如何定義的？由此我們可以得到什么？

生：由磁感應強度的定義式可推得安培力的小公式[F=ILB]。

設計意圖：本環節通過引導學生分析與歸納安培力大小的影響因素，從教材中獲取信息，并從磁感強度的定義式推導進行驗證，有效培養學生獲取信息、分析推理論證的能力。

五、精細環節：引發認知沖突，完善認知結構

在此環節中，教師通過引發學生的認知沖突，使學生強化對新概念的理解和認識，擴展其內涵的深度和廣度，從而完善其認知結構。

師：請同學們觀察下面兩幅圖（如圖5、圖6），思考通電導線所受安培力的方向如何。

學生運用左手定則判斷安培力的方向，但在分析圖6時遇到了困難；教師引導學生運用安培定則對圖5做進一步的分析，并得出結論：安培力既與磁場垂直，又與電流垂直，即垂直于磁場和電流所構成的平面，但磁場與電流方向并不一定垂直。具體應用時應先判斷磁場與電流所構成的平面，再利用左手定則判定安培力的方向）

師：請同學們繼續思考圖5中通電導線所受的安培力的大小怎么表示。

生：由于安培力公式中要求電流方向與磁感應強度垂直，故安培力[F=ILBcosθ]。

師：非常好！我們把通電導線在垂直磁場方向的投影長度稱為有效長度。

設計意圖：本環節通過引發學生的認知沖突，激發學生進一步探究的欲望，促進學生深度學習，從而達到學生主動建構知識的目的，加深了學生對所學知識的理解，進一步完善了他們的認知結構。同時，在該過程中學生的科學思維也得到了鍛煉。

六、評價環節：進行多元評價，培養科學態度

評價環節用以評價學生對新知識的掌握情況、學科素養的發展以及教師的教學成效。

［教師活動］呈現例題：根據磁場對電流會產生作用力的原理，人們研制出一種新型的發射炮彈的裝置——電磁炮，其原理如圖7所示：把待發炮彈（導體）放置在強磁場中的兩平行導軌上，給導軌通以大電流，使炮彈作為一個通電導體在磁場作用下沿導軌加速運動，并以某一速度發射出去。現要提高電磁炮的發射速度，你認為下列方案在理論上可行的是（? ? ? ?）。

A.增大磁感應強度B的值

B.增大電流I的值

C.減小磁感應強度B的值

D.改變磁感應強度B的方向，使之與炮彈前進方向平行

［學生活動］分析解決問題。

［教師活動］提問：請同學們總結這節課如何開展探究學習？我們學到了什么？

［學生活動］完成對本節課課堂表現的自我總結和評價。

設計意圖：評價并不只是在此環節中出現，在教學實施的過程中教師的評價、學生自評和互評始終貫穿其中。在評價環節中 的情境與課堂開始時引入的情境相呼應，在檢驗學生學習成效的同時讓學生體會到運用所學知識解決問題的愉悅，同時幫助教師掌握學情、及時調整課堂教學，從而很好地培養學生的科學態度與責任素養。學生的自我總結和評價是學生本人就課堂表現和學習成果進行總結評價，有利于正向反饋的形成。

七、延伸環節：創設全新情境，提升遷移能力

此環節將所學的新知識應用于新的情境中，促進新概念的內化及學生遷移能力的提升。

［教師活動］提出問題“如圖8所示，把一根柔軟的彈簧懸掛起來，使它的下端剛好跟槽中的水銀接觸，請分析通電后會發生怎樣的現象”，并進行實驗演示。

［學生活動］通過分析得出結論，并觀察實驗現象與所得結論是否相同。

設計意圖：通過創設全新的情境，讓學生運用新知識解決實際問題。該過程不僅促進了知識的建構和內化，還提升了學生解決問題的能力和知識遷移能力。

與傳統的講授式教學模式相比，“7E”教學模式能夠在開放探究的環境中幫助學生建構和獲取知識，探索提出問題、建構模型、設計實驗、觀察實驗現象和記錄實驗結果、得出結論、分析總結這一科學探究的過程和方法，使學生的科學探究能力和學科核心素養得到有效提高。“7E”教學模式的7個環節并不一定是線性的，環節與環節之間相互聯系，可以形成閉環重復進行。“7E”教學模式是師生互動的、加強合作學習的教學模式，課堂開放度高，因此需要教師精選教學內容，引導好課堂教學，并在教學實踐中不斷完善原有模式，使其更符合教學實際。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準：2017年版2020年修訂［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］? 劉建.基于“5E”教學模式的生物學核心概念教學策略研究［D］.武漢：華中師范大學，2019.

［3］? 符譯丹，陳立萬.基于“5E”教學模式的高中物理教學設計探究：以人教版“液體的表面張力”教學為例［J］.物理教師，2022（1）：6-11.