運用“5E學習環”教學模式培養高中生化學學科核心素養

李思瑤 王海燕 徐愛菊

[摘要]培養高中生化學學科核心素養是《普通高中化學課程標準（2017年版）》的基本理念之一，而“SE學習環”教學模式是一種探究式教學模式，由引入、探索、解釋、精致化和評價5個環節組成。在該教學模式下，學生積極參與探索過程，突出學習自主性。將該模式應用于高中化學教學中，更有利于培養高中生的化學學科核心素養。

[關鍵詞]“SE學習環”教學模式;高中化學;學科核心素養

[中圖分類號]G633.8

[文獻標識碼] A

[文章編號] 1674-6058（ 2020）35-0068-03

2017年版課程標準明確指出，提升高中生綜合素質，關鍵是發展學科核心素養。培養學生化學學科核心素養是高中化學教學的重要目標，應予以落實。“5E學習環”教學模式中的引入、探索、解釋、精致化和評價環節，更有利于培養學生的化學學科核心素養，且與高中化學課程標準要求的“教、學、評”一體化契合度較高。因此，有必要對該教學模式的應用進行深入探討。

一、“5E學習環”教學模式簡介

1989年，美國人貝比（Bybee）提出了“SE學習環”教學模式，其包含引入（Engage）、探索（Explore）、解釋（ Explain）、精致化（Elaborate）、評價（Evaluate）5個環節，各環節緊密聯系，環環相扣。“引入一探索一解釋一精致化”可以重復進行，在任何環節中都可以進行評價，可以是教師對學生進行評價，也可以是學生自評或互評。“5E學習環”好比四葉草，評價似連接四片葉子的十字莖，又似串“糖葫蘆”的竹簽。（如圖1）

二、基于“5E學習環”教學模式培養高中生的化學學科核心素養

1.宏觀辯識與微觀探析

“宏觀辨識與微觀探析”化學學科核心素養（簡稱“素養1”）是指能從不同層次認識物質，并對物質進行分類;能從符號及微觀粒子水平認識物質，形成“結構決定性質”的觀念;能從宏觀和微觀相結合的視角分析與解決實際問題。該素養強調要使學生認識到結構與性質的宏微觀之間的聯系，能從辯證的角度學習化學。此維度是五個核心素養維度的基石，屬于認知基礎，貫穿于整個高中階段的學習，是化學學科最具本質特點的核心素養。

結合此素養的特點發現，“5E學習環”教學模式中的“探索”、“解釋”和“精致化”環節很切合該素養的培養。例如，化學必修1第二章《化學物質及其變化》中的第二節《離子反應》、第三節《氧化還原反應》都是較為典型的可發展學生素養1的內容。

在學習《氧化還原反應》這一節內容時，可通過實驗探究由表及里、由宏觀現象到微觀本質、由化合價的變化到電子的得失，從三個不同的角度分析氧化反應與還原反應之間的關系。學生通過解釋實驗現象及內在變化，從而獲得氧化還原反應的本質與特征。在“精致化”環節，教師引導學生發現生活中的氧化還原反應，并剖析其發生的內在變化，使學生了解到氧化還原反應與生活、生產息息相關，意識到氧化還原反應對社會的重要性。可見，在“探索”“解釋”“精致化”環節均可發展學生的素養1。

2.變化觀念與平衡思想

“變化觀念與平衡思想”化學學科核心素養（簡稱“素養2”）是指能認識到物質運動和變化是永恒的、化學變化伴隨著能量的變化，理解化學反應中量變和質變的關系;能根據觀察實驗獲得的現象歸納化學變化的特征與規律;能對具體物質的性質和化學變化做出解釋或預測，通過分析說明生活、生產中的化學變化。

“5E學習環”教學模式中的“探索”環節就要求學生能通過觀察現象，發現規律并建立事物間的聯系;“解釋”環節則要求學生能用自己的話來解釋新知識;“精致化”環節要求學生學會應用新知識來分析、解決實際問題。因此，這三個環節對該素養的培養有著促進作用。例如，化學必修2中的《化學反應與能量》、選修4中的《化學反應速率和化學平衡》，這兩個章節的內容最能體現和發展學生的素養2。

“5E學習環”教學模式在《平衡移動原理》中的應用參見圖2，在“引入”環節中用實驗展示了鹽酸和醋酸在稀釋前后的pH變化的程度不同，引導學生思考原因并設計探究實驗，通過改變外界條件來體會pH的變化。學生將實驗結果和化學平衡概念相結合，解釋并總結平衡移動的原理。在學生獲得原理之后創設新情境，結合物理學中的慣性原理，跨學科類比教學并導出勒夏特列原理。可見，在“引入”“探索”“解釋”“精致化”等環節均可發展學生的素養2。

3.證據推理與模型認知

“證據推理與模型認知”化學學科核心素養（簡稱“素養3”）是指能基于證據對物質組成、結構及其變化提出可能的假設，通過分析推理加以證實或證偽，并建立觀點、結論和證據之間的邏輯關系;能通過分析、推理等方法認識到研究對象的本質特征、構成要素及其相互關系，建立認知模型;能運用模型解釋化學現象，揭示現象的本質和規律。此素養要求培養的證據意識，是化學學科的思維方法，屬于認知范疇。

科學的思維方法包括歸納與演繹、分析與綜合、證明與反駁等。從“5E學習環”教學模式的內在來看，“探究”“解釋”和“精致化”這三個環節都充分體現了對學生素養3的培養。學生主動參與“探索”環節，積極觀察，互相交流和評價，判斷預測和假設的真偽，并對知識進行歸納、概括、演繹、推理等，從而修正并最終獲得結論。在“精致化”環節，要求學生運用得到的結論去解決新的問題，教師可以此驗證學生的學習結果。例如，化學必修1中的《金屬及其化合物》《非金屬及其化合物》的內容，都需要學生在學習過程中推理、演繹、歸納、整合、構建模型。將“5E學習環”教學模式運用到教學中，會更有利于培養學生的素養3。

“5E學習環”教學模式在《氫氧化鋁的制備和性質》中的應用見圖3。在學習氫氧化鋁的制備和性質時，學生通過對鋁單質和氧化鋁的相關知識的歸納，推理、預測氫氧化鋁的相關反應，實驗探究氫氧化鋁的制備方法，掌握氫氧化鋁的化學性質，并通過實驗得出的結論解釋兩性氫氧化物的概念。在“精致化”環節將舊知與新知即鋁離子、偏鋁酸根、氫氧化鋁三者之間的關系以“鋁三角”的形式聯系起來，建立鋁的相關知識模型。可見，在“探索”“解釋”“精致化”環節均可發展學生的素養3。

4.科學探究與創新意識

“科學探究與創新意識”化學學科核心素養（簡稱“素養4”）是指能進行科學的解釋，并能創造和應用科學實踐活動，發現和提出有探究價值的問題，并依據探究目的設計出探究方案，運用調查方法、化學實驗等進行探究。“創新意識”是要學生在探究過程中敢于質疑、善于合作、勇于創新。此素養屬于實踐范疇。

“5E學習環”教學模式將“探索”環節作為該模式的主體，并貫穿于整個教學過程中。有研究者將“5E學習環”教學模式和科學探究的對應關系進行了分析（如圖4）。從圖4中可以看出，“5E學習環”教學模式和科學探究在理論和實施方面都有高度的一致性，“5E學習環”的各個環節都與科學探究中的要素相對應。“解釋”環節要求學生能夠在相互討論的過程中碰撞出思維的火花，“評價”環節中學生的互評就是在促進學生敢于質疑。可見，“探索”“解釋”“評價”環節可以有效地培養學生的素養4。

例如，化學必修1《非金屬及其化合物》中的“氯”這部分內容，在提出問題后，小組合作設計實驗方案，并進行實驗探究，最后得出實驗結論。這樣一系列的探究步驟，可以提高學生的實驗探究水平，發展學生的發散性思維，從而培養學生的素養4。

5.科學態度與社會責任

“科學態度與社會責任”化學學科核心素養（簡稱“素養5”）是指學生要有嚴謹求實的科學態度和社會安全意識，能深刻認識到化學對創造物質和精神財富、滿足人們對美好生活的需要具有重大貢獻。學生在學習了化學之后，就應該具備保護環境、節約資源等意識，形成低碳的生活方式。不僅如此，還要有正確的價值觀、批判性思維，能辯證地看待社會問題，能積極參與社會實踐活動。

素養5是通過化學課程的學習逐漸滲透到學生的思維和意識之中的，它不是一個具體的教學內容，而是一種潛移默化的學習結果。事實上，它是其他四個素養形成之后的延展性學習結果，是學生能將所學知識應用并造福社會的成果，也是化學課程的終極目標。從“5E學習環”教學模式的內涵來看，在“引入”和“精致化”環節可以直接融人科學態度和社會責任的因素，教師可把與化學相關的社會性議題直接作為引入的內容和開展探索的背景，使學生多加關注與化學相關的社會熱點問題，感受生活中的化學，形成正確的觀念。可見，“引入”“精致化”環節可以有效地培養學生的素養5。

例如，在教學化學必修1中硫和氮的相關內容時，可在“引入”環節安排空氣污染、環境保護等相關社會熱點問題，讓學生通過“探索”“解釋”環節學習硫、氮的相關知識后，在“精致化”環節再次創設生活、生產中的實際問題情境，并讓學生運用之前所學的知識解決真實問題。由此，可以發展學生的問題解決能力，增強學生的環保意識、科學態度和社會責任感。

通過上述分析，“5E學習環”教學模式有很強的可操作性，有促進化學學科核心素養形成的作用。筆者將二者的關系通過圖5來展現。由此可見，將“5E學習環”教學模式用于高中化學課堂教學中，能夠全方位地幫助學生形成和發展化學學科核心素養，實現化學課程目標的要求。

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（責任編輯 羅艷）