“5—E”教學模式在化學校本課程教學中的應用探索

劉廷婷++王后雄

教學研究湖北武漢華中師范大學化學教育研究所 430079

“5-E”教學模式（5-E Instructional Model）是由美國科學教育家羅杰·貝比（Roger Bybee）開發的一種基于建構主義理論和概念轉變理論的教學模式，描述了一種能用于總課程、具體學科課程或校本的教學程序。在當前的基礎教育課程改革中，加強了課程內容與學生生活以及現代社會和科學技術發展的聯系，

注重培養學生的搜集和處理信息能力、獲取新知識的能力、分析問題、解決問題的能力。所以基于建構主義的“5-E”教學模式在化學校本課程中的應用能夠幫助我們實現基礎教育課程改革的這些目標。

一、“5-E”教學模式的基本環節

“5-E”教學模式的一般環節是參與（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、遷移（Elaboration）以及評價（Evaluate）。

“5-E”教學模式注重學生的活動，學生要在與自然、社會、教師和同學等環境因素的相互作用中不斷修正、重組以及優化他們原來的認知，運用“5-E”教學模式可以培養學生的思維能力、邏輯推理能力和探究能力。

二、“5-E”教學模式的案例應用

《普通高中化學課程標準》中指出，課程應以進一步提高學生的科學素養為宗旨，激發學生學習化學的興趣，尊重學生的個性發展，提高學生的科學探究能力。校本課程開發是在對本校學生的需求進行科學的評估，充分利用當地資源和學校課程資源的基礎上開展的。化學校本課程可以拓寬化學教師的教育視野，強化化學教師的教育行為，更好地激發教師教學的創造性和學生學習的積極性。下面以“探究酸雨對建筑物的腐蝕原因”的校本課程為例，展示“5-E”教學模式在化學校本課程中的應用。

1.參與環節

（1）創設情境：教師通過PPT展示世界上著名建筑物被酸雨腐蝕的圖片。

教師講解：隨著工業化和現代化進程的加劇，環境污染日趨嚴重，看到曾經人類智慧的結晶產物——著名的建筑物，被酸雨腐蝕，我們在感到惋惜的同時還能想到什么呢？

（2）學生通過觀察圖片，聽教師講解，做出思考，提出問題：

①酸雨為什么會腐蝕建筑物？

②是酸雨的什么成分會腐蝕建筑物？

③我們生活的地方是否有酸雨的存在？

（3）教師思考：學生對酸雨腐蝕現象有了一定的感性認識，但是缺乏理性認識。由于酸雨并不是日常生活中經常關注的，學生對酸雨的認識也大多停留在書本或者新聞之中，通過電視、網絡等可以了解到酸雨是由于空氣中的一些氣體溶于雨水中形成，但對于酸雨產生的具體過程以及酸雨腐蝕建筑物原因缺乏分析。

2.探究環節

（1）學生通過查閱相關資料，得知我國的酸雨區以華中地區為主，它的酸雨污染在全國范圍最廣。酸雨的形成是一種復雜的大氣化學與大氣物理的現象。它的組成絕大部分是硫酸和硝酸，還有少量灰塵。由此，學生經過初步分析，做出假設：酸雨會腐蝕建筑物是因為其中含有酸性物質。

（2）為了使學生開展實驗探究，對酸雨有較為直觀的認識，教師準備相關實驗材料：

實驗材料：三種水體的樣本，雨水（下雨時用燒杯接取），稀硫酸和稀硝酸混合溶液，純凈水，分別標注A、B、C?；鸩窈捅砻婀饣乃嗥蕚淙荩?。

實驗器材：燒杯，玻璃棒，pH試紙（準備三份），燒杯，玻璃棒，鐵架臺，石棉網。

（3）學生通過自己提出的假設，結合教師提供的實驗材料、儀器，設計出適合的探究實驗。

實驗步驟：

①觀察三份樣本情況。（雨水需要是新鮮的）

②讓三份樣本均靜止1 h～2 h，觀察樣本情況。

③分別用pH試紙來測量每份樣品中的pH。

④學生通過觀察每一份樣本，開展實驗活動。

⑤記錄實驗結果。

A樣本澄清、無色，無氣味，沒有任何雜質，用pH試紙測得其pH小于7，可以確定為稀硫酸和稀硝酸的混合物；B樣本澄清、無色無味，沒有任何雜質，用pH試紙測得其pH為7，可以確定為純水；C樣品渾濁，略帶氣味，靜置之后燒杯底部有少量沉淀，用pH試紙測得其pH小于5.6，可以確定為雨水（酸雨）。

⑥通過實驗觀察，學生對酸雨有了更深的理解，也證明了假設“酸雨會腐蝕建筑物是因為其中含有酸性物質”部分成立，即酸雨中含有酸性物質。但是這時候學生會有疑問：酸能不能腐蝕建筑材料呢？

⑦通過前一部分的實驗，解決了一部分疑問，但是同時又有了新問題。學生對新問題做出了假設：酸能腐蝕建筑物。

⑧學生結合教師提供的實驗器材、材料，設計實驗。

實驗步驟：將準備的水泥片放在三個燒杯中，每個燒杯中分別加入同等量的A，B，C溶液，為了使實驗效果更加迅速和明顯，我們對三個燒杯每天進行加熱2小時，并每天更換新制的A，B，C三種溶液，通過為期一周的對水泥片表面觀察，學生將觀察到實驗現象記錄在表2中。

一周之后，學生通過對比三組實驗的實驗現象，來判斷自己的猜想是否正確。

⑨通過對實驗結果的分析，得出結論：假設“酸能腐蝕建筑物”是正確的。由此證明學生最初的假設“酸雨會腐蝕建筑物是因為其中含有酸性物質”是正確的。

3.解釋環節

學生根據在實驗中所觀察的進行解釋，其中教師進行適當的引導，鼓勵學生分析問題，邏輯推理，如果能夠觀察到A組中的水泥片無明顯變化，而B，C組有明顯變化，證明學生的猜想成功，如果不成功學生就需要重新查閱資料，根據酸雨的性質來假設建筑物被酸雨腐蝕的其他原因。對于如何提出酸雨腐蝕建筑物的原因是酸性物質，這里是根據中學化學中的知識的結合點來提出的，中學化學必修1中學習硫酸和硝酸的性質時提到，酸性物質具有腐蝕性。

4.遷移環節

（1）設置新的情境：汽車尾氣排放標準越來越嚴格；很多汽車都裝有實用汽車尾氣凈化器；燃煤脫硫處理；很多企業煤炭燃燒改造為天然氣燃燒。

教師提供相關的視頻資料，學生通過觀看視頻，進一步思考：

①國家為什么會對汽車尾氣排放標準控制得越來越嚴格？

②為什么需要汽車尾氣凈化器？

③煤炭燃燒為什么要進行脫硫處理？

（2）學生做出假設：汽車尾氣、工業廢氣會污染大氣。

①學生通過圖書資料、網絡資料等進行學習，驗證這一假設是正確的。

②學生進行進一步思考，汽車尾氣排放會污染大氣，導致酸雨。那么汽車尾氣凈化器是怎么工作的呢？

③學生做出假設：某種化學物質對尾氣中的氮化物進行了的還原。

④學生通過走訪汽車修理廠或汽車制造廠，了解汽車尾氣排放原理，驗證假設。

（3）探究活動之后，學生的思維得到了發散，探究能力都能得到鍛煉，同時在活動的過程中也能夠培養學生的科學素養以及環保意識。這符合目前所倡導的STSE教育。

5.評價環節

教師可以根據學生在實驗和教學的過程中的表現，進行評價。著重點在于學生的參與意識，小組合作精神，語言表達能力以及思維是否得到發散。同時，學生也可以根據自己的表現，參考其他同學的表現來進行自我評價。評價點著重于在本次教學課程中所學到的知識點，自己的動手能力是否得到鍛煉，與其他同學相比，還有哪些不足。另外還可以進行同學之間的互評。

評價的過程不需要過多注重學生掌握知識的程度，更多的在于關注學生是否掌握了獲得知識的過程和方法，為下一步的學習進行適當的評估。

三、“5-E”教學模式的總結和啟示

自“5-E”教學模式在美國生物學課程研究（BSCS）被應用以來，“5-E”教學模式就憑借著建構主義的理論體系和實踐研究的基礎受到了廣泛地關注，并在其他學科中普及與推廣，在化學校本課程的學習中，“5-E”教學模式很好的改變了傳統的傳授式教學，提高了學生對學習的注意力，同時拉近了社會、生活與課堂教學之間的距離，使學生不再一味的捧著書本學習。

1.“5-E”教學模式有助于學生構建能力的提高

建構主義學習觀認為，學習者總是以自身已有的知識經驗來理解和建構新的知識和信息，必須強調的是學生對外部信息進行主動的選擇、加工和處理，從而獲得自己的意義。在“探究酸雨對建筑物的腐蝕原因”中，通過“5-E”教學模式在校本課程中應用，強化化學實驗研究的同時進行探索式學習，培養學生的探究能力。

2.“5-E”教學模式有助于學生科學思維的拓展

科學認識的一般過程包括：提出問題-收集資料和事實-整理加工資料和事實-提出和驗證假說-發現規律。在“5-E”教學模式中，探究

和遷移環節注重化學思維中的假說-驗證方法，這是科學探究中的一種重要認識活動，學生通過已有的知識和經驗來提出假設，然后通過運用資料查閱、實驗等方法來收集問題解決所需要的證據，然后對證據進行加工和整理，判斷事實證據與假說之間的關系。在這個過程中，學生的思維得到發散，并且學到科學探究的這種思維方法。

3.“5-E”教學模式有助于學生科學概念的形成

在“5-E”教學模式的探究和遷移的環節中，學生會接觸到很多新的科學知識和概念，并進一步通過這些概念和知識幫助學生靈活運用和拓展來解決新的問題，使新概念能夠同化到原有的認知中，從而構建科學概念?！?-E”教學模式是科學教育領域中能夠體現現代科學教育理論的重要教學模式之一，它的最終目的是指向學生科學概念的構建，這也是理科教育的核心任務。

總之，“5-E”教學模式作為探究式教學模式的重要方法之一，能夠很好的運用于各級各類課程中，并有助于學生科學知識和科學技能的掌握，科學思維、科學方法的養成。幫助學生學會運用自己的觀點和收集到的證據對現象和情境進行分析和解釋，培養學生的創造力。

（收稿日期：2014-05-08）