“5E學習環”在有機化學實驗中的實踐與探索

王勁草

(黑龍江科技大學環境與化工學院，黑龍江　哈爾濱　150027)

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“5E學習環”在有機化學實驗中的實踐與探索

王勁草

(黑龍江科技大學環境與化工學院，黑龍江哈爾濱150027)

“5E-有機化學實驗學習環”是一種以培養創新思維為目標的探究性教學模式。采用目標問題導向法，讓學生圍繞問題展開自主探究，在討論、質疑和碰撞中進行創新思維的深化和拓展，在教師的修正、評價中完成知識的自主構建。該模式在有機化學實驗課中進行了實施，采用創新能力測試強化了過程管理，使學生獲得了科學的研究方法、熟練的實驗操作技能和較強的分析問題、解決問題的能力，達到了有機化學實驗的課程改革目標。

5E-有機化學實驗學習環；有機化學實驗；創新能力

面對日益嚴峻的大學生就業形勢，如何在本科教育階段培養大學生創新意識和能力，增強學生的創業創新能力，成為目前高等院校教學改革的重要內容。創新能力是在各種實踐活動中不斷提供具有經濟價值、社會價值、生態價值的新思想、新理論、新方法和新發明的能力[1-3]。創新能力的核心就是質疑和求異的創新思維。因此采取有效的教學模式培養學生創新思維是教學改革的手段之一。

“5E”學習環模式(The 5E Learning Cycle model)的一般程序是參與(Engage)-探究(Explore)-解釋(Explain)-精制(Elaborate)-評價(Evaluate)，是一種致力于引起學生學習興趣的有效的教學模式和教學方法[2,4]。本文針對有機實驗教學特點，將“5E”學習環模式引入到有機實驗教學中，將創新思維的培養架構于有機化學實驗教學模式設計之中，打破原有的有機化學實驗教學中的條塊分割模式，以實驗目的為引領，采用目標問題導向法，通過合理建構教學模塊，將相關知識、能力等組成一個有內在聯系、邏輯層次分明的系統，建成適合學生思維發展，滿足觀察力、記憶力、想象力和思維力等創新能力培養目標需求的主題課程，對于有機化學實驗教學改革的探索具有明顯的意義。

1　“5E-有機化學實驗學習環”教學模塊的構建

“5E”學習環模式體現著所有認知過程的規律，因此過于精煉和概念化。筆者結合有機化學實驗教學的特點及課堂教學的一些體會,進行了如下細化和改進：

(1)參與：圍繞實驗目的創設一系列有聯系、有邏輯、有層次的問題情境，問題設計既要聯系生活實際，建立自主探索動機的最佳心理[4]，又要創設自主探究的情境，引導學生逐層深入地圍繞問題展開探究，分析實驗操作的可行性。以預習報告的形式提前下達給學生，分小組完成。

(2)探究：在此環節，教師引導學生透過表象去深入挖掘事物的本質和聯系。即在實驗探究過程中，從原料及產物的組成及理化性質入手，遵循有機化合物的性質決定實驗原理及方法的研究思路，搭建新舊知識的聯系，便于學生實現知識遷移，獲得解決問題的思路和途徑。

(3)解釋：解釋就是要將探究獲得的感性的零散的知識進行理論概括，抽象出條理清晰、切實可行的實驗原理及方法。教師可組織學生分小組進行討論、闡述和比較，檢驗實驗方法是否正確，是否具有可行性，從而完成實驗方法的優化。此過程中教師將對學生提出實驗方法進行甄別和比較，指出其推理過程中的缺欠及實際操作中存在的問題，從而完成學生自我構建理論的修正、檢驗和評價[5-6]。

(4)精制。以教師為主導，引導學生擴展自己的概念和知識結構。教師將對實驗涉及的理論和方法進行歸納總結，引導學生運用所建構的新知識，并適時引入學科研究前沿，探索新工藝、新方法。

(5)評價。作為“5E-有機化學實驗學習環”的最終環節，學生將通過收集數據和利用數據對科學現象做出解釋，依據實驗結果和對實驗原理及方法的理解程度和能力，對實驗產品的質量和產率進行討論，找出產品質量差或產率低的原因，進而進入下一輪的探究、解釋和精制。通過學習環的反復訓練，在碰撞、質疑和爭論中錘煉學生的智慧[6]，最終完成學生的創新思維訓練。

2　“5E-有機化學實驗學習環”在有機實驗教學中的應用

實驗題目：從茶葉中提取咖啡因。

實驗目的：學習從茶葉中提取咖啡因的基本原理和方法，了解咖啡因的一般性質；掌握用索氏提取器提取有機物的原理和方法；熟悉萃取、蒸餾、升華等基本操作。

表1　“5E-有機化學實驗學習環”教學法的應用Table 1　The application of “5E-organic chemistry experiment learning ring”teaching method

3　“5E-有機化學實驗學習環”教學模式的實驗效果分析

(1)學生基本掌握了科學研究的方法。能夠根據實際問題進行由表及里的逐層探究，思路較為清晰，推理符合邏輯，能夠進行較為準確的理論概括，能自覺實現知識遷移和運用，解決問題方法多樣，可操作性強。

(2)學生的創新思維能力增強。為了考察學生的創新思維能力，進行了創新能力測試。測試包括三部分：一是預習報告，學生能夠圍繞下達的題目廣泛查閱資料，撰寫預習報告，進行理論探究；二是課堂討論，能夠在教師的引導下，進行實驗原理及方法的歸納總結，并大膽質疑，依據有機化學理論提出不同于教材的實驗方法，在課堂討論和教師評價下加以改進，制定出切實可行的實驗方案。三是實驗抽測，實驗抽測題目分為兩部分，一部分是有機化學基本操作，考察學生的實驗操作基本技能；另一部分是口試部分，涉及實驗原理、方法運用及產品產率和質量分析。將此測試成績加入到課程成績中，學生的創新思維能力和實驗操作能力都明顯提升。

(3)學生的分析和解決問題能力增強。學生可將課堂討論過并經教師審定的實驗方案，在課余時間進行實驗操作和驗證，在教師指導下加以補充和完善，完成實驗方法的優化。在此過程中，極大地鍛煉了學生實驗操作能力、分析問題和解決問題的能力，也極大地激發了學生學習化學的熱情。

4　結　語

“5E-有機化學實驗學習環”是以問題為載體，讓學生圍繞問題展開自主探究，在討論、闡述和比較中進行創新思維的深化和拓展，在教師的修正和評價中完成知識的自主構建，通過創新能力測試強化了創新能力培養的過程管理，從而獲得了科學的研究方法、熟練的實驗操作技能和較強的分析問題、解決問題的能力，達到了創新能力培養目標。但創新能力的培養是一項系統工程，不僅要考慮智力因素，還要加強非智力因素的培育，在有機實驗教學中要注意激發學生的創新興趣，鼓勵學生不拘泥于教材，大膽質疑，勇于表達自己的觀點，善于與教師和同學交流，在碰撞中拓寬創新思維的深度和廣度，在理性的思維下把想法轉變為現實，大膽嘗試，不怕失敗。有了這樣的文化和氛圍，才會源源不斷地培養出適合社會需求和實現自我價值的創新人才。

[1]潘健,葉書有,夏日紅.《樹木學》實踐教學對大學生創新意識與能力培養的探討[J].黃山學院學報,2012,14(5):127-129.

[2]袁維新,吳慶麟.關于學習環模式的研究綜述[J].心理科學,2007,30(3):632-635.

[3]李錄鋒.實驗教學在大學生創新能力培養中的作用[J].中國校外教育,2013(7):68-69.

[4]吳成軍,張敏.美國生物學“5E”教學模式的內涵、實例及其本質特征[J].課程·教材·教法, 2010,30(6):108-112.

[5]王宇航,廖志剛,季春陽."5E學習環”在化學教學中的應用[J].學理論,2013(33):287-288.

[6]岳宏望,朱團.化學實驗教學中創新能力的培養[J].科技創新導報,2011(24):166.

Practice and Exploration of “5E Learning Cycle” in Organic Chemistry Experiment

WANGJing-cao

(College of Environmental and Chemical Engineering, Heilongjiang University of Science and Technology, Heilongjiang Harbin 150027, China)

"5E-Organic Chemistry Experiment Learning Ring" is a kind of inquiry teaching mode which aims at cultivating innovative thinking. Using target problem oriented approach, the students were allowed to carry out independent inquiry around the problem, deepen and expand innovative thinking in the discussion, question and collision. With the teacher’s revision and evaluation，the knowledge structure was constructed independently. The model was implemented in the course of Organic Chemistry experiment. By testing innovative ability of students and strengthening the process management, the students had obtained a scientific research method, a practiced experimental operation skill and strong ability of analyzing and solving problems, finally the goal of curriculum reform of organic chemistry experiment was reached.

5E-Organic Chemistry Experiment Learning Ring; Organic Chemistry experiment; innovation ability

G424.21

A

1001-9677(2016)015-0214-03