例析5E學習環強化評估過程
——觀“機械能守恒”課堂實錄有感

徐 俐

(江蘇省南通特殊教育中心,江蘇 南通 226000)

例析5E學習環強化評估過程
——觀“機械能守恒”課堂實錄有感

徐 俐

(江蘇省南通特殊教育中心,江蘇 南通 226000)

5E學習環教學模式的應用有助于學生提升科學探究的能力.本文分析了杭慶祥老師的“機械能守恒定律”教學過程,思考利用課堂所學理論與實驗素材,讓學生更多參與實驗、創新實驗，檢驗、完善5E學習環中的評估過程.

5E學習環;評估;機械能守恒

在建構主義思想的指導下,人們構建了很多以探究為基礎的建構主義教學方式，5E學習環模式是其中的一種[1].5E學習環是由美國科學教育專家Bybee于1989年提出的，該模式分為五個基本環節:參與(Engagement)、探索(Exploration)、解釋(Explanation)、精致或拓展(Elaboration)以及評價(Evaluation)(如圖1).由于這五個階段的首字母都是字母E,所以被稱為“5E學習環”[2].

圖1

五個階段的學習給學生提供了充分的對新概念進行同化、順應的空間.學生在認知體系中經歷了一個“平衡—失衡—再平衡”及“有序—無序—更高層次的有序”的過程(如圖2),親身參與到了概念的建構過程.所學的概念被真正理解、吸收后,又將成為后續新概念學習的固定點,使概念的意義學習呈現連續的循環上升過程,最終讓學生建構起完整的概念系統[3].5E學習環強調科學探究與知識主動建構的統一,重視學生已有知識和經驗的作用,是一種比較有效的科學教學模式和教學策略.

圖2

1 5E學習環教學模式分析

近期觀看了南京師范大學附屬中學江寧分校杭慶祥老師的“機械能守恒定律”教學實錄，杭老師從六個問題出發,與學生進行深度的討論.通過問題的搭建,杭老師與學生一起一步步進行了機械能守恒知識的建構[4].在這節課中,杭老師出色地完成了參與、探索、解釋、精致、評價的過程.如若對評估過程進行進一步強化,思考利用課堂所學理論與實驗素材,讓學生更多參與實驗、創造實驗并去檢驗,教學效果可能會更好些.

1.1 參與

參與環節是整個教學過程的起始環節,其目的是使學生明確學習的主題和探究的方向,并且激發學生的學習興趣和好奇心,使學生能夠主動參與到教學活動中來,并且將課程內容與學生已有的經驗相聯系.

杭老師在教學中首先帶領學生做了一個小活動:把懸掛在細線下面的蘋果拉至鼻尖處,靜止釋放,小球來回擺動,觀察蘋果是否會砸到學生的鼻子.這個小游戲可以吸引學生的注意力,邀請學生參與活動過程,自然而然地引出機械能守恒定律的學習.我們知道,學生在前面幾節以及初中已經學習過機械能,杭老師讓學生利用以前學過的知識分析蘋果運動過程中能量的變化,緊接著又以瀑布、撐竿跳、自行車下坡、彈弓、蹦床、跳高、彈簧下掛重物為例，說明其中的能量轉化,從生活中體會動能與勢能之間的轉化.從舉例中發現問題,由機械能的分析轉而猜想機械能守恒,進入探究的環節.

1.2 探究

探究階段是5E學習環模式的主體,主要是以學生為中心開展探索活動.在此過程中,教師的主要角色是學習的促進者,為學生提供探究活動所需要的實驗器材,給予學生充分的時間以及學習機會,協助他們完成探究活動.鼓勵學生操作,不直接給出答案,扮演聆聽、觀察的角色.此過程可幫助學生獲得探索概念的實際經驗與技能,以收集足夠多的可靠的感性材料,從而對所學概念產生新的認識,對進一步的概念學習與應用起著關鍵的作用.

杭老師在列舉了生活中許多動能、勢能轉化的例子后,引導學生分析動能與勢能兩者一個增大一個減小,進而提出猜想:動能和勢能的總和有可能不變，那到底對不對呢？杭老師提供了DIS實驗器材,引導學生根據所學知識提出需要測量的物理量,接著邀請同學共同完成實驗.學生知道了DIS能測出速度,又不難得出A、B、C、D、E五點的高度,學生改變高度進行幾次實驗后便可以在圖中畫出對應點的Ek、Ep,進而看出Ek+Ep是一個定值(圖3),探究得到機械能守恒的結論.

圖3

在探究的過程中,教師讓學生動手實驗，自主解釋Ek與Ep的關系,“從做中學”去感悟物理概念及規律,注重知識的形成過程,讓學生體會成功的喜悅,進而轉化為進一步學習的動力.

1.3 解釋

解釋階段是指學生對探索階段收集到的證據進行解釋并說明理由,教師適時引導學生澄清錯誤觀念,并用通俗的語言解釋探索過程中的相關科學概念,讓學生對學習的主題知識和過程技能形成正確的理解，也稱為概念建立階段,因為在這個階段,證據以及新發展的概念被同化到學生的認知結構之中.

學生們在進行了DIS實驗之后,探究得到機械能守恒的結論.在老師的帶領下用了兩個步驟進行了概念的建構:理論驗證和守恒條件補充.

(1) 理論驗證

圖4

(2) 守恒條件補充

昌樂的藍寶石礦可分為原生礦和次生礦，所謂原生礦就是含有藍寶石礦體的石頭，多富集在2米至4米的浮土層及古河床。經過千百萬年的地殼運動，裸露在曠野中的原生礦逐漸被風化，礦石中的藍寶石晶體被剝離出來，隨著洪水的沖刷與搬運，在火山附近的山溝河床、農田村莊里形成了藍寶石的次生礦，當地人也叫沙礦。

學生舉例：① 存在空氣阻力時機械能不守恒；② 人用力推秋千時機械能不守恒.從而完善機械能守恒的條件:在研究的系統中,如果只有重力和彈力做功時,此系統機械能守恒.

1.4 精致

在精致階段,學生要擴展自己的概念,使其與其他概念相互聯系,并運用建構的新概念,解釋周圍世界或新情境問題.該階段重視學生對知識與技能的實際應用,其目的也是為了讓學生對所學概念有更深層次的理解.教師要設置新的情境,要提供給學生將新掌握的概念加以應用的機會,讓學生發掘新概念的豐富性,實現對新概念的精細加工并加以內化,進一步加深對新概念的理解和掌握.

杭老師在此階段讓學生用所學的機械能概念分析在課程一開始做的“蘋果砸鼻子”活動分析:蘋果下擺過程中受到重力和繩子的拉力.只有重力做功,機械能守恒.再一次回來的時候,在最高點的時候,它的機械能等于mgh′,這個mgh′和剛才的mgh一樣.接著拓展到“單擺模型”(如圖5),分析說明從能量角度解決問題的優勢.

圖5

1.5 評價

評價貫穿于整個物理概念教學過程的始終,包括教師對學生的知識掌握情況、能力發展情況、學習過程表現情況的評價以及學生的自我評價等,學生的自我評價與反思將有助于學生元認知策略的發展.

在杭老師的這節課中,學生的評價主要有三個部分:

① 對原有知識的評價.學生在前面幾節中已經學習過動能、重力勢能、彈性勢能.在一開始的舉例過程中,學生就利用前面的知識對瀑布、撐竿跳、自行車下坡、彈弓、蹦床、跳高等情況進行分析.

③ 小結性評價.在課堂結束的時候,教師將本節課的探索思路進行梳理,使學生對本節教學內容有了整體把握.

2 在5E學習環中強化評估過程

杭老師在進行“機械能守恒”的教學中,雖然對學生知識掌握情況、認識建構過程、學生探究和學習的結果進行了評價,但卻沒有對探究活動的態度、方式和效果、合作的情況、學習的感受以及學生的自我評價等進行評估.筆者認為可以在以下兩個方面進行進一步改進.

2.1 開放性的探究實驗

在杭老師的課堂中,雖然說學生也參與到了機械能守恒的實驗中,但教師指導還是占了較大比例.對探究活動的態度、方式、效果、合作情況的評估比較少.可以在課前將利用光電門測速度等知識以參考資料的形式發給學生預習,探究實驗放手讓學生們自主進行.學生們分小組實驗探究,然后小組匯報,在匯報的時候評價探究效果、合作成果.

2.2 作業設計中的自我評價

這節課布置的作業是書本上78頁的3、4兩題，我們可以通過批改學生作業，對評價進行改進.學生學習了機械能守恒的定義、概念之后,可以在學生作業中增加兩條自編的題目,盡可能多地用到所學的知識點.題目出好后,不同小組的同學交換題目作答.在做題的時候,檢驗出題的合理性,完成之后,思考可做哪些修改、完善，在這一過程中加強了學生自我評價意識.

5E學習環將傳統的實驗教學方式轉變成了一種以學生為中心、主體的探究式建構主義教學方式,在教學過程中,我們要充分了解理論的內容及適用范圍，有效進行物理知識的構建.

[1]林鳳琦,姚大衛.“5E”建構式教學新探[J].教學實踐與研究,2007,(10):51-53.

[2]林蕓,張軍朋.“5E學習環”在物理教學中的應用[J].中學物理教學參考,2010,(9):29-31.

[3]張文林,胡志剛,李衡鵬.基于“5E學習環”的化學概念教學初探[J].中學化學教學參考,2015,(8):12-15.

[4]王健,李秀菊.5E教學模式的內涵及其對我國理科教育的啟示[J].生物學通報,2012,(3):39-42.