高中物理“5E教學模式\"下培養學生科學探究能力

物理學作為一門基礎自然科學，承擔著讓學生作為教學主體來學習探究自然規律的基本方法的任務[].在保持必要的物理學知識的同時，其課程標準、學科內容、教學模式等方面也在發生變化，由于時代的新要求、更好的教育環境的發展和越來越多的創造性教育理念的引入，使得教育環境正變得越來越有活力.5E教學模式作為一種創新的教學方法，旨在通過一系列有序的學習活動，引導學生主動參與科學探究過程.其特點在于以學生為中心，強調實踐操作與思維訓練相結合，有助于培養學生的自主學習能力和創新思維.與傳統方法相比，5E模式更注重思維可視化與過程性評價，能有效彌補傳統教學在能力培養上的短板，為科學探究能力的系統性培養提供可操作的實踐框架.

1“5E教學模式”的構成及教學目標

“5E教學模式”由五個階段構成，分別為參與、探究、解釋、遷移和評價，該模式的教學目標在于促進學生深度理解理論知識、發展高階思維能力和培養科學探究精神[2.在參與階段，主要激發學生興趣，引導學生主動投入學習，明確學習方向；探究階段鼓勵學生自主觀察、實驗，培養其探究能力和科學思維；解釋階段，師生共同分析探究結果，構建知識體系，加深對知識的理解；遷移階段讓學生運用所學知識解決實際問題，鍛煉其知識運用和創新能力；評價階段則貫穿整個教學過程，通過多元方式檢驗學生學習成果，促進學生反思與改進，實現知識、能力與態度全面發展，最終達成培養學生自主學習、實踐應用和終身學習能力的教育目標.

2高中物理科學探究能力培養的價值探析

在物理教學中通過培養學生的科學探究能力，能夠激發學生的興趣和好奇心，驅動其主動思考和質疑，從而加深其對物理現象的理解[3].培養科學探究能力能夠增強學生的創新精神和實踐能力，使學生能夠在解決實際問題時運用所學的理論知識，提升綜合素質.這種能力不僅局限于物理學科本身，還能延伸到其他學科，讓學生在學習物理知識的過程中，逐漸形成跨學科思維方式和解決問題的能力.而在當前素質教育背景下，培養學生的科學探究能力，尤其是通過實驗、觀察和分析等方式，能夠幫助學生更加深入地理解科學探究的流程，培養批判性思維和邏輯推理能力.因此，高中物理教育中強化對學生科學探究能力的培養，不僅是知識學習的需求，更是培養學生綜合素質、適應未來社會挑戰的必要途徑.

3基于“5E教學模式”培養學生科學探究能力

3.1創設\"矛盾”情境，引發探究意識

在“5E教學模式”中，教師需要設計能夠引發學生思考和質疑的情境，激發學生對物理現象背后原因的探索欲望，從而實現科學探究能力的培養.例如教師要根據教學內容，通過提出與學生已有知識不一致或難以解答的問題來創造“矛盾”情境，使學生產生認知沖突.這個過程中，教師的角色是問題的引導者，重點是通過創設問題情境，使學生自發地產生探索的需求，進而激發其科學探究興趣

例如以人教版高中物理必修第一冊第一章“運動的描述”為例，教師可以向學生展示一個物體從高空自由下落的情境，并提出問題：“我們可以用什么方法來描述這個物體的運動？它的速度在不斷變化，但我們為什么不覺得它的速度很快？為什么會有‘下落的物體加速’這樣的規律？”此時，學生的知識經驗會與實際情境產生沖突，尤其是對速度和加速度的理解尚不完全，學生會對“下落物體加速”這一物理現象產生疑問，進而形成矛盾情境.

在該矛盾情境下，教師可引導學生提出問題，如“速度為什么變化？如何量化這個變化？”接著，教師可以通過動畫向學生演示物體在自由下落過程中的加速度，引導學生觀察并比較不同時間點的速度變化情況.通過這一系列的探索，促使學生逐漸理解速度與時間的關系，并形成加速度的概念，

在這種矛盾情境下，學生將不再被動接受知識，而是主動進行思考，提出疑問并通過實驗探究來解決問題，從而激發學生的探究意識，使其形成獨立解決問題的能力.

3.2設計實驗實踐環節，探索物理規律

物理實驗實踐環節的目的在于通過實際操作，讓學生親身參與物理現象發生的過程，從而探索物理規律.設計實驗實踐環節時，教師不僅要考慮實驗的可行性，還要注重培養學生在實驗中的思維.教師在設計實驗時，應該基于學生的知識背景和實驗能力，選取適當的實驗內容.

例如以人教版高中物理必修第一冊第二章“勻變速直線運動的研究”為例，設計一個簡單的勻變速直線運動實驗，要求學生通過滑塊沿斜面下滑的實驗探究勻變速直線運動的規律.實驗中，教師可要求學生調整不同的傾斜角度，改變滑塊的初速度，收集時間和位移數據，并讓學生通過實驗數據繪制位置一時間圖像，并根據圖像分析出物體的運動規律.在勻變速直線運動的實驗中，教師可以讓學生自行選擇實驗所需的工具，并設計測量時間和位移的方式，以此培養學生的實驗設計能力，幫助學生更好地理解物理量之間的關系.

最終，教師要引導學生對實驗結果進行總結，引導學生通過觀察位置一時間圖像的曲線形態，發現勻變速直線運動的基本規律.教師通過總結學生的實驗發現，將實驗結果與物理公式進行對比，從而加深學生對物理規律的理解和掌握，幫助學生通過實驗探索物理規律，培養其科學探究能力，最終提高學生的物理素養.

3.3合作討論探究結果，構建概念框架

在\"5E教學模式”下，合作討論探究結果屬于“解釋”環節，通過學生之間的合作與交流，將探究過程中獲得的經驗和發現轉化為科學概念，最終形成科學的概念框架.在探究實驗或活動結束后，教師應鼓勵學生在小組內討論各自的實驗結果，分析實驗過程中遇到的問題，并提出不同的假設和解釋.

例如 以人教版高中物理必修第一冊第三章“相互作用一力”為例，在實驗后，教師可以組織學生分組討論，詢問每個小組成員關于力的來源和作用的看法，鼓勵學生對比不同的實驗數據，探討是否存在共性規律.同時，教師應指導學生在討論過程中互相交流思路和看法，進行集體反思，幫助學生更深刻地理解實驗結果與物理概念之間的關系.在“力”這一主題中，教師可以引導學生比較不同的觀點，促使其從現象出發，逐步歸納出力的基本性質與分類.

接著，教師可以通過引導式提問幫助學生進一步厘清概念架，如：“在剛才的實驗中，力是如何作用到物體上的？”“力的作用是否總是表現為接觸？為什么？”用這些問題引導學生思考力的定義和分類，促使學生從具體的實驗結果上升到抽象的物理概念.在學生經過討論后，清楚地理解力的不同種類，如重力、彈力、摩擦力等，以及這些力如何相互作用并影響物體的運動狀態.最后，教師可以通過板書或圖示，將不同的力之間的關系和作用機制圖示出來，幫助學生形成系統的知識網絡，使學生能夠將不同實驗現象和抽象的物理規律有機結合起來，同時，還能在討論中培養學生合作探究、批判性思維和系統思考的能力.

3.4講解實際應用案例，橫縱遷移知識

“5E教學”強調學生是知識的主動建構者，而教師的作用是引導和支持，不僅要幫助學生直觀、深入地學習掌握物理知識，還需要幫助學生將課堂所學知識與實際生活或更廣泛的科學領域聯系起來，進而提高其科學探究能力.基于以上原則，教師在選擇實際應用案例時，應圍繞學生已經掌握的基礎知識，挑選具有挑戰性和啟發性的案例.

例如以人教版高中物理必修第一冊第四章“運動和力的關系”為例，教師可以選取汽車行駛中剎車的實際情境作為案例，引導學生討論剎車時的力學原理，幫助學生認識到汽車的剎車過程與牛頓第二定律密切相關.實際教學中，教師可以通過引導學生分析剎車時，汽車的減速與剎車力的關系，以及剎車距離的變化，幫助學生從實際應用中理解力與運動的關系，并讓學生動手計算剎車所需的時間和距離，結合實際情況，討論如何通過改變剎車力的大小來影響汽車的停止過程.

接著，教師不僅要幫助學生理解剎車過程中的力學原理，還應鼓勵學生將學到的知識遷移到其他情境中.因此，需要讓學生思考飛機在降落過程中如何利用剎車系統來減速，或是討論火車剎車的力學原理.通過思索不同的情境，促使學生將“力與運動”這一概念在不同的實際情境中進行應用，從不同角度，探討剎車力、速度、質量等因素之間的關系，進一步加深學生對物理定律的理解.

3.5多元評價與反思，強化科學探究能力

多元評價與反思是強化學生科學探究能力的關鍵環節，教師在這一過程中，需要靈活運用不同的評價方式，從多個維度關注學生的科學探究過程與成果.

在課堂上，教師不僅要通過傳統的測試與考試評估學生的學習成果，還需要觀察學生在小組實驗中的角色分工、問題解決的思維方式、實驗設計的科學性等，了解學生在探究過程中的思考深度、操作規范及其團隊協作能力.在學生進行科學探究活動時，教師還需要引導學生根據預設的標準進行自評，并鼓勵學生互評，讓學生從他人角度獲得反饋的同時，進行自我反思改進，進一步培養學生的批判性思維.

在反思環節，教師要關注每個學生在探究活動中的亮點與不足，為每位學生創建一個成長檔案，記錄其在不同階段的表現和發展情況.教師可以根據這些資料對學生的學習歷程進行全面分析，識別出需要加強的領域，并制定個性化的輔導計劃，這種方法不僅能幫助學生清晰地看到自己的進步軌跡，還能激勵學生不斷追求更高的目標，有效提升全體學生的科學探究能力.

4“5E教學模式”應用案例分析

例如以人教版高中物理必修第二冊第五章“拋體運動”一節的講解為例，教師引入一段精彩的體育賽事視頻片段，激發學生對拋體運動的興趣與好奇心.接著進人探究階段，教師設計實驗活動讓學生實際操作，如使用小型發射裝置進行不同角度和初速度下的小球發射實驗，鼓勵學生記錄數據并觀察拋體的軌跡特點.在解釋階段，學生基于收集的數據進行討論，并結合牛頓運動定律等理論知識，嘗試解釋影響拋體運動軌跡的因素.教師在此過程中幫助學生理解拋體運動的基本原理及其數學表達.隨后，在遷移階段，引導學生將所學知識應用于解決實際問題.最后，在評價階段，教師需要采用多元化的評價方式評估學生的探究過程與成果，形式可以是實驗報告撰寫、課堂展示和小組項目，通過這種方式，全面了解學生在科學探究中的表現，

5結語

本文以“5E教學模式”為向導，探討在高中物理教學中培養學生科學探究能力的實踐路徑與策略.通過引入“5E教學模式”的五個階段，闡述如何通過創設情境、設計實驗、合作討論、案例遷移及多元評價等方式，有效激發學生的探究意識，培養其實踐能力和創新思維.未來研究人員應進一步探索“5E教學模式”在不同學科中的應用，優化教學設計和評價體系，整合教育技術，以更好地適應新時代教育發展需求.

參考文獻：

[1]馮達添，洪展韜，高永偉.5E教學模式在初中物理教學中的應用研究—以“流體壓強與流速的關系”為例［J].物理通報， 2024(5):43-47+52.

[2]趙宏，杜小勇，郭蘊.以“教學之道”御“教學之術”—以認知為目標的教學新范式[J].中國大學教學，2024(5)：10-15+66

[3]張帆.“三新”背景下高中生物理科學探究能力培養模式[J」新課程教學（電子版），2024(7)：70-72.