談“5E學習環”教學模式在高中化學教學中的實踐與探索

孔 耀

（江蘇省沛縣中學 江蘇 沛縣 221600）

談“5E學習環”教學模式在高中化學教學中的實踐與探索

孔 耀

（江蘇省沛縣中學 江蘇 沛縣 221600）

文章通過研究闡述了5E學習環（5E Learning Cycle）教學模式的發展、內容、要點以及在高中化學教學中的探索與實踐，并提出了在實踐過程中的一些思考。

5E學習環教學模式；高中化學教學；發展；實踐；探索

由筆者主持申報的課題《新課程下“5E學習環”教學模式在高中化學教學中的應用研究》于2009年9月被江蘇省教育科學規劃領導小組辦公室批準立項，批準號為 C—b/2009/02/031。 課題立項前后，我們課題組對“5E學習環”教學模式作了大量地學習、研究、討論和具體實踐，尤其是在高中化學教學中進行了一定的探索之后，有了自己的一些理解和想法?，F把它們展現出來，期望能有一些有益的補充，并希望專家和同仁們能提出寶貴意見和建議，以使我們的研究能朝著正確的方向進行，同時更希望“5E學習環”教學模式在高中化學教學甚至整個科學課程教學中能有一定的發展。

一、“5E學習環”教學模式的發展

學習環方法是20世紀50年代末60年代初，由美國的一項關于小學科學課程的項目——科學課程改善研究（science curriculum improvement study，簡稱 SCIS）項目首次開發出來的一種科學教學策略 （Atkin＆Karplus，1962）。隨著SCIS項目的成功實施，許多科學教育者將學習環方法作為一種有效的教學和課程發展模式，并對它進行了相應的修訂和發展，使之更完善。1989年，美國的生物科學課程研究 （Biological Sciences Curriculum Study）項目組成員在他們的“科學為生活：科學、技術和健康的整合”課程項目中將科學教學過程劃分為五個緊密相連的階段，這五個階段依序為：引入（engagement） 、探索（exploration）、 解釋 （explanation） 、加工（elaboration） 、評價（evaluation） ，使學習環方法成為一套更完備、更符合學生認知特點的教學程序和教學策略。因為五個階段的首字母都是字母“E”，所以又被稱為“5E學習環”。

從查到的文獻來看，在教學中應用學習環的模式在國內的研究還非常少。學習環模式在化學中的應用，主要是宋景芬的《從歸納到演繹——元認知學習環教學模式及案例分析》，列舉了一個案例是科學課的一節“溶液為什么變紅？”由此應用了學習環的四個階段。在網絡上還發現5E學習環教學模式在我國臺灣地區小學科學教學中有一定的應用。這說明學習環這種 “以學生為中心”、“以活動為中心”的探究式教學模式在我國引起了一定的重視。

二、“5E學習環”教學模式的內容

“5E學習環”教學模式是一種含有建構主義特性的教學模式。當前科學教育改革“以探究為核心”，而“5E學習環”教學模式作為一種基于探究的教學策略和課程發展模式，有利于學生全方位科學素養的培養。內容及模式圖具體如下：

E1引入engagement E2探索exploration E3解釋explanation E4加工elaboration E5評價evaluation以活動或問題引起學生參與學習，以幫助學生連接所知和能做的事學生主動操作教具、資料，主動探索問題，并在老師的引導下澄清主要的概念和技能學生解釋他們所學習的概念和學習的過程，教師澄清學生的了解和介紹新概念與知識激發學生應用所學的概念，建構自己概念的了解，擴展知識和技能于新情境中，借此深入、并獲得更多的信息與高層次的技巧學生自評他們的知識、概念和能力，教師評價學生的進展

筆者以為在操作這種教學模式進行教學時不能把這五個環節當成步驟來執行，也就是說5E學習環教學模式的核心不在這五個看似簡單的環節上，而在于“環”上。即我們在進行具體教學時，在引入、探索、解釋 、加工四個階段后，也可依據需求重復進行探索、解釋 、加工等步驟，或評價后再次循環探索、解釋 、加工等階段，已達成教學目的。不僅如此，在如圖1進行的循環模式中，教學中如有需要可再次進行探索、解釋等過程，來幫助學生進行學習，各個階段的老師及學生活動，整理如表1所示。

表1 ：5E學習環教學模式說明

近半個世紀的研究和實踐表明，學習環方法在科學教育中尤其是中小學科學教育中取得了良好的教育效果，是一種有效的教學策略，同時也是一種有效的課程發展模式。也有人說，學習環方法是引導科學教育走出沼澤的一座燈塔。

三、“5E學習環”教學模式的指導意義

新時代的發展，知識不斷地更新，全面高效地開展素質教育，已經成為國家發展、民族振興的戰略需要。在這種時代背景下，新課程改革提出“以學生發展為本”的教學理念，其核心目標是“一切為了學生”，這就促使我們在教學方式、手段上必須要有一個較大的變革，以適應學生學習的需要。教師在教學過程中怎樣才能更好地與學生積極互動、共同發展，怎樣才能處理好傳授知識與培養能力的關系，注重培養學生的獨立性和自主性，引導學生質疑、調查、探究，在實踐中學習，促進學生在教師指導下主動地、富有個性地學習是我們迫切需要解決的問題。而如何有效地利用資源，建構基于新課程標準下的能夠體現科學教育改革核心的現代高中化學教學模式則是我們化學教育工作者所要面對的一個重大問題。

通過我們的研究，發現在這樣一種教學模式下可以更好地在新課程理念的指導下，優化課堂教學，在化學教學中培養學生的探究能力、創新能力、自主學習能力、合作學習能力，有效提高教育教學質量。有關研究專家也一致認為學習環是一種遵循科學學習規律的有效的科學學習策略，深刻揭示了科學學習的過程與規律，能夠有效地幫助學生在課堂教學中獲得和在新情境中運用新知識，對于指導我國科學課程與教學改革亦具有借鑒意義。

四、教學實例（片段）

以“鈉的性質”教學為例：

E1：創設情景，引入課題

［新聞資料］我們說生活之中有化學。如果大家平常多關注新聞，可以看到許多與化學有關的問題。閱讀下面一段新聞，思考你從中發現或想到什么化學問題？

網上信息摘錄：若干神秘“水雷”驚現珠江。2002年7月7日，在珠江石溪附近，前前后后共飄著七個白色的來歷不明的金屬桶。突然，從飄在水面上的一個金屬桶內冒起一股白煙，竄起亮黃色火苗，緊接著一聲巨響，蘑菇狀的水柱沖天而起，這個鐵桶接著又連續爆炸了多次，爆炸騰起的白色煙霧有近十米高，還有許多未燃盡的白煙飄進旁邊的公司內，這些灰白色的物體一遇到水就不停地冒泡，有時甚至還突然著火。

據悉，其中另有一鐵桶被過往船只發現，并將其打撈上船，打算清洗后使用，但當船員把蓋子打開后，桶內冒起濃濃白煙，一接觸桶內物質，雙手立即感到劇烈疼痛，于是他們又將其推入江里，一遇水，這個桶就又爆炸了。所幸該船只迅速逃離，傷亡不大。

珠江水面上尚有五個一觸即發的“水雷”漂浮著，消防隊員、民警及廣州化工集團的化學品專家趕來湊在一起，緊張地調查爆炸物的性質及研究“水雷”的處置對策。

［問題討論］

1.引起爆炸的物質是什么？

2.為什么會發生爆炸（金屬桶為什么會成為水雷）？

3.如何防止爆炸（另五個沒有爆炸的金屬桶如何處理）？

4.事故的啟示是什么？

生1：引起爆炸的物質可能是鈉，因信息中“竄起亮黃色火苗”是鈉元素的特征焰色反應。發生爆炸是因為鈉與水發生了反應。

生2：發生爆炸應該是鈉與水反應生成了大量的氣體，氣體膨脹就產生了爆炸。

生3：也有可能鈉是爆炸物。

生4：也有可能鈉與水反應的生成產物是爆炸物。

……

師：非常好，同學們提出很多的想法。鈉是什么樣的物質？它能與水反應嗎？若反應又生成什么呢？讓我們通過實驗來說明吧。

E2E3：分組實驗，科學探究

［實驗］指導取出一塊鈉，用濾紙吸干表面的煤油，再用小刀切成一小塊鈉，投入盛有滴入幾滴酚酞試液的水的玻璃器皿中。

師：實驗中我們到了什么現象？又得到什么結論？

生5：實驗現象是金屬鈉浮在水面，熔成閃亮的小球，向各個方向迅速游動，同時發生嘶嘶的響聲，溶液變為紅色。結論有：說明鈉的密度小，反應放熱且鈉的熔點低，反應有氣體生成，生成的產物呈堿性。

生6：生成的氣體可能是H2，堿性物質可能是NaOH。

師：同學們的觀察很仔細，所得結論也比較合理。請大家寫出此反應的方程式。

……

E4：新情境，新問題

教師在實驗探究的基礎上又回到問題解決上，進一步提出問題：模擬實驗證明了鈉與水能發生劇烈反應，但為什么模擬實驗中鈉與水沒有發生爆炸，而新聞中卻發生了爆炸？

生7：我覺得發生爆炸的原因應該是鈉與水反應生成大量的氫氣，氫氣在反應中燃燒從而發生爆炸。

［知識拓展］爆炸原因分析：

由于金屬鈉的化學性質非?；顫?，與自然界的很多物質都會發生反應，尤其是當它遇到水的時候，會釋放出氫氣，氫氣的著火點相當低，大量的金屬鈉在水里迅速反應就會產生劇烈的爆炸，所以必須用煤油在儲存罐里做隔離層。在珠江水面上發生爆炸的桶裝金屬鈉就是因為在鐵皮桶里起隔離作用的煤油泄漏，引起金屬鈉與空氣和水接觸造成的。

E4：聯系實際，提出解決問題的方案

師：現在運用所學的知識來試著討論解決第3個問題：3.如何防止爆炸 （另五個沒有爆炸的金屬桶如何處理）？

生8：用炸藥炸掉。

生9：用滅火器處理。

生10：把它們撈上來，再把桶浸在煤油中。

師：有三位同學提出了不同的方法，請大家以4人為一小組，討論一下他們的方法哪個更合理？或者提出自己的合理方案。

……

E5：評價歸納

歸納：各位同學的想法都有一定的合理性和科學性，但考慮都不是十分全面，實際做法：消防隊員找來一個竹制的籮筐，在上面固定好纜繩，用來打撈鐵桶。又找來一個較大的白色塑料桶，準備將打撈上來的鐵桶放在里面，再用煤油浸泡，因為金屬鈉在煤油里是不會燃燒的。

五、“5E學習環”教學模式在高中化學教學實踐中的思考

建構主義已成為現在教學的主流，各項的教學活動設計也以設計符合建構主義的精神為原則。以建構主義教學法為基礎的“5E學習環”教學模式來培養學生科學能力，將可完成新課程標準下的教學目標。而課程的安排只是一種理念，教師在教學時是否能符合建構主義的精神，才是教學能否成功的重要因素。我們進行的研究就是希望建立一種符合建構主義精神的新的化學教學模式，促進教師的專業化成長和學生的可持續發展。

“5E學習環”教學模式是一個互動的教學活動，不僅同學間、師生間有對話、分享的機會和空間，就連不同的內容之間也是相互呼應對話的，通過這樣的對話，帶領學生從被動學習到主動學習，并建立一種促使學生潛移默化的、可持續的學習方式?！?E學習環”教學模式在化學教學中的應用將在學生的心中播下對化學乃至科學學科好奇的 “種子”，并能提供良好的環境讓“種子”發芽、壯大。學生的科學探究能力、邏輯推理能力等各方面的能力會得到很大的發展。

當然，盡管學習環方法在國外已經被證明是比較有效的一種科學教育模式，符合國際科學教育發展的趨勢，能夠促進學生科學探究能力、高級推理能力等等各方面的發展；但也應該清醒地認識到，由于探究性學習在課堂教學中客觀上存在一定的局限性，不是所有學習內容都適合去探究、去發現，我們沒有必要把無需探究的內容拿來探究。同時也有研究者對學習環方法基本階段的必要性、順序性等問題提出質疑，因此，我們不能機械地把它看作科學教育的普遍法則，應該在實際的教學過程中有效地研究它、利用它，并不斷地總結經驗，進一步發展和完善，建立適合實際情況的、行之有效的一套教學方法。

1008-0546（2012）03-0043-03

G632.41

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10.3969/j.issn.1008－0546.2012.03.021