借鑒5E教學模式 培養化學學科核心素養—以“化學反應速率”為例

王 麗

（福建省福清第一中學，福建福清 350300）

引 言

本文在化學學科核心素養提出的背景下探討素養在課堂上的落地生根，主要借鑒美國“5E”教學模式——將課堂劃分為五個環節：引入、探究、解釋、精致、評價，在推進這五個環節的過程中落實化學學科核心素養。

一、課程設計背景

（一）化學學科核心素養

進入21 世紀以來，核心素養成為世界教育領域的聚焦點，世界各國紛紛啟動學生核心素養的項目研究，建立了具有各國特色的學生核心素養體系。2016年9月，《中國學生發展核心素養》正式發布，代表著以核心素養為指向的新一輪基礎教育課程改革已然啟動。筆者通過研讀文獻，將學科核心素養界定為：通過對某一學科的系統學習，從而獲得的應用于未來學習和個體發展的該學科特有的核心知識、思維品質和關鍵能力[1]。化學核心素養包括宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、科學探究與創新意識以及科學精神與社會責任[2]。化學核心素養為化學課堂指明了目標與方向。如何在化學課堂上切實地落實培養學生的化學學科核心素養的任務，成為化學教師需要關注和用心思考的重點內容。

（二）5E 教學模式

5E 教學模式主要起源于美國科學課程改善研究。該項目開發出一種學習策略，稱為“學習環”，包括三個環節：初步探究、概念引入和概念應用。1989年，經美國生物科學課程研究項目小組對“學習環”的三個環節進行改進，最終將課堂劃分為五個環節：引入、探究、解釋、精致、評價。“5E教學模式”源自上述五個課堂環節的英文首字母“E”。

二、教材及學情分析

（一）教材分析

本節課“化學反應速率”選自蘇教版化學必修2 專題二第一單元，是高中化學動力學的開端，是化學的核心知識，同時對實際的生產生活具有理論指導意義。“化學反應速率”是在物質的量以及化學反應計量比例等基礎上更深入理解化學反應，是后續學習平衡知識點的基礎，也是關鍵的化學原理性知識。

（二）學情分析

學生學習本節課的知識點之前，對化學反應有快有慢已經有了基本的了解，但是對于化學反應的快慢暫時還停留在主觀定性描述上，沒有定量客觀的數據描述比較。所以，本節知識點引入“化學反應速率”的概念，建立科學客觀的分析比較思維。同時，學生雖然知道化學反應速率有快慢之分，然而并未系統學習哪些因素會影響化學反應速率，以及外在因素是如何影響化學反應速率快慢的。本節課首先要解決的問題就是充分理解影響化學反應速率的內因與外因，化學反應速率的快與慢取決于化學物質本身的性質，這是影響化學反應速率的內因；外在因素主要探討溫度、濃度、催化劑等，通過實驗探究這些外在因素是如何對化學反應速率產生影響的。

三、教學過程

（一）引入—暴露—解釋階段，培養嚴謹定量思維

【教師活動】請學生觀看選自《瘋狂動物城》的視頻。

【學生活動】觀看視頻。

【教師活動】我們知道，化學反應有快有慢，那么，描述化學反應快與慢的詞匯有哪些呢？

【學生活動】快、慢、非常快、非常慢、超級快、超級慢、超級無敵快、超級無敵慢……

【教師活動】這樣的詞匯我們充其量能想出100 個，肯定不足以描述那么多的化學反應。同時，你描述的“很慢”與同桌的“很慢”是否一樣呢？

【學生活動】不一樣。

【教師活動】定性描述轉向定量描述，引入新物理量。

【學生活動】類比物理學中的“速度”，引出“化學反應速率”這一量。

【教師活動】介紹“化學反應速率”的定義、數學表達式、單位等。布置一道基礎習題：

在2L 容積不變的容器中，發生N2+3H22NH3的反應。現 通3mol H2和1mol N2后生成了0.4mol NH3，求V(H2)、V(N2)、V(NH3)。

【學生活動】認真解題，從中發現問題，關注化學反應速率的注意事項。

【教師活動】小結“化學反應速率”的概念及注意事項。

【學生活動】理解記憶。

【設計理念】以《瘋狂動物城》中樹懶的快與慢為引入，激發學生的學習興趣，同時引發學生聯系舊知，明白化學反應速率有快有慢。通過學生聯想描述化學反應快與慢的詞匯，從而暴露出以往對化學反應快慢均是主觀定性描述。這樣的描述不僅詞匯量有限，且不具備科學性。通過實際運用，更深入理解化學反應速率的概念[3]。在此教學階段，通過引入，暴露出學生的知識矛盾區，教師再進行引導解釋，培養學生的嚴謹定量思維，深入理解新概念。

（二）探究—解釋階段，培養證據推理能力

【教師活動】影響化學反應速率的因素有哪些呢？類比個人的身高，身高的影響因素有內因（基因）與外因（飲食、運動等），化學反應速率的影響因素也有內因與外因。展示相同大小的鎂條與鐵片，與同濃度鹽酸反應的視頻。

【學生活動】觀看視頻，掌握影響化學反應速率的內因是反應物本身的性質。

【教師活動】判斷化學反應快與慢的實驗現象依據：冒氣泡快慢；顏色變化快慢等。利用酸性高錳酸鉀溶液與草酸的反應，可以根據反應顏色褪色的時長宏觀判斷化學反應的快與慢。反應原理：

【實驗1】探究溫度對化學反應速率的影響（見圖1）

圖1 探究溫度對化學反應速率的影響

【學生活動】認真觀察實驗現象，明顯觀察到熱水浴中反應褪色極快，得出結論：其他條件不變時，升高溫度，可以增大反應速率。

【教師活動】強調實驗過程中要控制變量單一，這是對照實驗能否得出科學結論的關鍵。

【設計理念】通過探究—解釋階段，實驗探究培養學生的觀察力和證據推理能力。

（三）精致—拓展階段，培養知識遷移能力

【教師活動】給出信息：Mn2+對KMnO4的氧化作用有催化作用。提供實驗藥品與儀器，小組合作，讓學生自主設計實驗并探究，思考反應物濃度、催化劑對化學反應速率的影響。

藥品：0.01mol·L-1KMnO4溶液、0.05mol·L-1H2C2O4溶液、0.025mol·L-1H2C2O4溶液、MnSO4固體。

儀器：10ml 量筒、試管、滴管。

圖2 學生設計方案之一

【學生活動】2 人一組進行實驗設計。學生展示實驗方案及實驗結果。圖2 為學生設計的方案之一。

【設計理念】經過探究—解釋階段的學習，教師給出信息與實驗條件讓學生自主設計實驗，充分了解控制變量法，進行知識的遷移應用，這是一個“精致”過程，讓學生更加透徹認識控制變量法。同時，通過實驗探究，了解催化劑以及濃度對化學反應速率的影響。經過精致—拓展階段，培養學生的知識遷移能力。

（四）評價階段，培養自我認知能力

【教師活動】習題：

反應A+3B=2C+2D 在四種不同條件下的反應速率為：

(1)υ(A)=0.3mol/(L·s)

(2)υ(B)=36mol/(L·min)

(3)υ(C)=0.4mol/(L·s)

(4)υ(D)=0.45mol/(L·s)

該反應速率的快慢順序為？

【學生活動】應用所學知識，解決問題。

【設計理念】通過解決經典習題，教師能了解學生對知識的掌握程度。同時，學生也能通過此過程進行自我評價。此評價階段可以培養學生的自我認知能力。

結 語

本文借鑒美國的“5E”教學模式，以“化學反應速率”一課為例，通過引入—暴露—解釋階段，培養學生的嚴謹定量思維；通過探究—解釋階段，培養學生證據推理能力；通過精致—拓展階段，培養學生知識遷移能力；通過評價階段，培養學生自我認知能力，在課堂上潤物細無聲地落實化學學科核心素養的培養。