“5E”教學模式在高中物理新授課中的應用與反思
——以“法拉第電磁感應定律”教學為例

(江蘇省啟東市第一中學，江蘇 啟東 226200)

1 “5E”教學模式簡介

基于建構主義理論和概念轉變理論，美國生物學課程研究會開發了“5E”教學模式,該模式可分為5個步驟：引入——探究——解釋——遷移——評價。這五個步驟在具體的課堂教學應用中不是分割、離散的，而應是依據課堂教學的內容和進程的需要，有機地進行整合，部分步驟在一堂課中可反復使用。這五個步驟的英文首字母均為“E”，故簡稱其為“5E”模式。該模式的意圖在于引起學生的學習興趣，提高學生的課堂參與度，實現課堂教學效果的最優化。筆者以“法拉第電磁感應定律”一節的新授課為例，談談該模式的具體應用和使用的注意事項。

2 “5E”教學模式的應用

2.1 引入

教師出示實驗器材(條形磁鐵、螺線管、導線、電流表G等)，按圖1所示連接好電路。將條形磁鐵的N極插入或拔出。

圖1

圖2

問題1：請學生判斷上述兩種情景下，感應電流的方向如何？

生A：當N極插入線圈時，穿過線圈的磁感線方向向下，且磁通量在變大，由楞次定律可知，感應磁場阻礙原磁通量的增加，即感應磁場方向向上，由安培定則可以判斷線圈中感應電流方向為a到b；當N極拔出線圈時，穿過線圈的磁感線方向向下，且磁通量在變小，由楞次定律可知，感應磁場阻礙原磁通量的減小，即感應磁場方向向下，由安培定則可以判斷感應電流方向為b到a。

問題2：對于某一個導體而言，怎樣才能在導體內形成電流？

生B：在導體兩端加上一個電源。

教師出示如圖2所示電路圖。

問題3：無論何種電流都是因為自由電荷的定向移動才形成的。圖2中電源有何作用？類比圖1和圖2，從等效的角度看，線圈充當了何種作用？

生C：電源的作用是給導體兩端以持續的電壓，從而使得導體中的自由電荷能夠持續地做定向移動，線圈相當于電源。

師：在電磁感應問題中，感應電流的產生亦是由于自由電荷的定向移動形成的，要有持續的電流，導體兩端必須加有持續的電壓。從兩張圖的比較看，圖1中有磁通量變化的那部分線圈充當了電源的作用，產生了電動勢，該電動勢又稱為感應電動勢。

問題4：當N極插入線圈時，線圈的a和b兩端，哪一端相當于電源的正極？你判斷的物理依據是什么？

生D：b端相當于電源的正極，依據是電源內部電流從負極流向正極。

反思：“引入”步驟是“5E”教學模式的第一步，其目的是聚焦學生的目光，把學生的思緒引回課堂。上述設計中，問題1起到了溫故、啟新的作用，既復習了上一節課所學習的感應電流方向判斷的方法，又為引出新問題打下鋪墊。問題2的設計起到銜接的作用，通過問題3中兩圖的對比，學生能夠很快找到等效電源，明確感應電動勢的概念。問題4是本部分教學內容的遷移和拓展。從上述4個問題的設計看，通過圖片展示、復習舊知等方式，引發學生認知沖突，利用比較等方法，幫助學生構建和理解相關概念。

2.2 探究

問題：請猜想影響E感大小的因素有哪些？你如何判斷E感的大小？

師：E同學關于感應電動勢大小的判斷方法很好，具有簡單、顯化的特點，且可操作性較強。影響E感大小的因素到底是與“磁通量大小”還是“磁通量變化”甚至是“磁通量變化快慢”有關呢？請利用你手邊的實驗器材進行定性的驗證。

反思：“探究”是學生根據前期的猜想，通過實驗或邏輯推理，從而驗證自己的猜測，尋找結論的過程。對于這一過程的處理，可按以下兩種方式進行：①教師應做好相應的指導，及時糾正學生的錯誤，以便探究實驗順利開展；②觀察和統計學生錯誤點，依托典型性錯誤展開討論，幫助學生建構正確的知識體系，形成清晰明了的認知。

2.3 解釋

學生依據實驗所得，驗證前期的猜想，形成結論：E感的大小與磁通量的變化快慢有關，且Φ變化越快，E感越大。在這一過程中，教師可以插入“磁通量的大小”“磁通量變化量的大小”和“磁通量變化率”的辨析，以幫助學生正確區分以上三個相近概念。

師：我們定性研究了E感的大小與磁通量的變化快慢的關系，那E感的大小與線圈匝數的關系呢？

一個個線圈串聯在一起，當穿過線圈的磁通量變化時，在每一個線圈上都要激發出E感，從等效的角度看，相當于n個小電源的串聯。

反思：“解釋”是對“探究”所獲結論的闡述，這一過程包含學生的自我表達和教師的引導、總結等，培養了學生歸納總結、語言組織、分析整合等多方面的能力。從上述分析看，本環節分三段進行：① 學生先對前期的定性探究實驗進行總結，得出相關的結論；② 從理論分析的角度，利用相關電路的知識進一步探討“匝數對E感的影響”，初步培養了學生理論探究的能力。

2.4 遷移

問題1：如圖3所示，設導體棒勻速運動速度為v、運動時間為t，有效切割長度為L，請利用法拉第電磁感應定律推導切割情景下的E感的表達式。

圖3

投影學生作答情況，指出其推導中所出現的典型錯誤。

問題2：比較E感的兩個表達式，請分組討論各式的研究對象、適用情景。

反思：“遷移”是指在教學中將前面所獲得的規律或結論應用于問題解決中，從而加深對概念和規律的理解。通過縱橫拓展、比較，實現概念的深化和能力的提升。

3 結語

從上述設計看，以尋找E感為主問題，通過一個個問題的設計和鋪墊，為問題解決搭好“腳手架”，在問題解決中逐步引導學生的思維向縱深延伸；通過“5E”模式，創設真實的情景，激發學生學習的興趣，在探究中逐步幫助學生形成正確的物理觀念，掌握正確的科學方法，使其獲得問題解決的關鍵能力。當然，5個步驟不是獨立的，而應視教學所需有機融合，如上文中并沒有將“評價”步驟單獨列出，而是將該步驟滲透在前面的教學過程中，為“教”和“學”雙邊活動的開展提供了支撐。

參考文獻：

[1] 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，(6).

[2] 吳紅琴.“5E”教學模式在高中物理教學中的實踐應用[J].中學物理，2017，(5).