面向初中生數字化學習與創新素養培養的5E教學實踐研究

摘" 要：隨著科技的迅猛發展和信息時代的到來，數字化學習與創新成為信息技術學科核心素養的重要組成部分。基于建構主義理論，構建面向初中生數字化學習與創新素養培養的5E教學模式。為驗證該教學模式的有效性，選取“可視化之美——Excel圖表制作”為教學案例進行實踐研究。研究結果表明，該模式對于提升初中生的數字化學習與創新素養具有顯著的積極作用。

關鍵詞：初中生；信息技術數字化學習與創新素養；5E教學模式；核心素養

文章編號：1671-489X（2025）03-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.03.0

0" 引言

近年來，隨著人工智能等技術的迅猛崛起，數字化學習已經成為當今教育領域的一種重要趨勢。初中生作為信息時代的原住民，具備良好的數字化學習與創新素養顯得尤為重要。2017年，教育部頒布的《普通高中信息技術課程標準》首次將“數字化學習與創新”作為單獨素養提出，標志著這一素養已成為信息技術課程價值的鮮明體現[1]；熊璋等[2]指出，深化學生數字化學習與創新素養的培養，必須勇于探索全新的教學理念與方法。顯然，傳統教育模式已難以適應當前教育的迫切需求，教育模式的創新與轉型勢在必行。以建構主義理論為基礎，強調“親身探究、主動建構”的5E教學模式成為培養學生探究與創新能力的有效途徑。因此，將5E教學模式融入信息技術學科教學，不僅是時代對教育的嶄新要求，更是落實學生核心素養培養的具體體現。

基于此，本研究旨在構建面向初中生數字化學習與創新素養培養的5E教學模式，以“可視化之美——Excel圖表制作”一節課為例，通過準實驗的方式，深入探究5E教學模式在提升初中生數字化學習與創新素養方面的有效性，以期開辟一條適合初中生數字化學習與創新素養培養的新路徑。

1" 面向數字化學習與創新素養培養的5E教學

模式

1.1" 5E教學模式

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》將數字化學習與創新描述為：個體通過評估并選用常見的數字化資源與工具，有效地管理學習過程與學習資源，創造性地解決問題，從而完成學習任務，形成創新作品的能力[3]。

5E教學模式起源于美國，是一種廣泛應用于科學教育領域的教學模式，主要是通過五個階段的循環教學，即吸引（Engage）、探究（Explore）、解釋（Explain）、遷移（Elaborate）和評價（Evaluate），促進學生深度學習和創新能力的發展。美國生物科學課程研究會（BSCE）曾進行了一次富有深度的教學實踐研究，發現5E教學模式能夠提升學生的積極性和學習效果[4]。目前，5E教學模式已擴展到其他學科、領域。

1.2" 5E教學模式培養數字化學習與創新素養的可行性

本研究通過系統梳理相關文獻資料，發現5E教學模式在培養學生數字化學習與創新素養方面具有可行性。在以往研究中，盧燕慈[5]深入剖析了5E教學模式在信息技術學科中的適用性，指出該模式對學生數字化學習與創新能力具有積極提升作用。其他研究者的成果也進一步驗證了5E教學模式在不同學段信息技術課中的適用性，如陳麗娜[6]對小學階段學生計算思維的培養進行探討；徐順芹[7]針對高中信息科技概念學習進行實證研究。這些研究不僅為后續研究提供了豐富的實踐經驗，也為在初中信息技術課堂中融入5E教學模式提供了有益的啟示。此外，王克勝等[8]詳細闡述了5E教學模式的五個環節與信息技術學科核心素養之間的對應關系，進一步揭示了5E教學模式在教學實踐中廣泛的應用價值，證明了其各個環節對信息技術學科核心素養培養具有積極作用。

綜上所述，通過深入分析和探討數字化學習與創新能力的發展與5E教學模式的映射關系，本研究認為5E教學模式在培養學生數字化學習與創新素養方面具有有效性，為初中信息技術課程教學改革提供了有力的理論支持和實踐指導。

1.3" 數字化學習與創新素養培養的5E教學模式建構

在以往研究的基礎上，在建構主義理論指引下，融合5E教學模式的核心精髓，創造性地構建數字化學習與創新素養培養的5E教學模式，如圖1所示。

課前，教師細致分析學情，基于學生現有知識體系，探尋潛在發展空間。在此基礎上，對教學內容進行深入剖析，明確教學目標，選擇合適的教學方法。同時，對現有教學資源進行全面評估，力求其價值最大化，為學生營造優質的教學環境。依據上述分析，精心設計教學過程，確保教學順利實施。

課中，5E教學模式深入實施。在吸引環節，教師巧妙創設生動情境，激發學生的好奇心和探索欲，讓他們對教學內容產生濃厚興趣與深度思考；在探究環節，教師發布一系列富有挑戰性的任務，引導學生主動探索新知，培養他們發現問題、追根溯源的能力；在解釋環節，教師解釋新知識點，幫助學生進一步理解概念，完善認知結構，并引導學生通過小組討論、協作學習等方式進行深度交流；在遷移環節，教師創設新的問題情境，鼓勵學生運用所學知識解決新問題，實現知識的靈活應用與遷移；在評價環節，教師采用多元評價方式，全面評估學生學習成果，學生通過反饋進一步鞏固知識，提升綜合素質。

課后，教師通過教學總結和反思增強教學效果，從而實現教學總流程的閉環。

通過完整的5E教學模式流程，培養學生的數字化學習環境的適應能力和數字化學習資源的收集與管理能力和數字化學習資源的應用與創新能力，全面提升學生的學習效能與綜合素質。

2" 實驗設計

運用實驗組與控制組對照進行實驗設計，旨在對比研究兩種不同教學模式下學生在數字化學習與創新能力方面的提升效果。通過實施前后測，系統收集學生在5E教學模式下的學習數據，進行深入分析與比較，驗證該教學模式的成效。

2.1" 實驗對象

實驗對象為湖北省黃石市某中學七年級的110名學生，其中男生57名，女生53名，年齡在13～14歲。為確保實驗的準確性和公正性，研究在實驗前進行了有關數字化學習與創新水平的問卷調查，旨在深入了解實驗對象的數字化學習與創新水平和當前接受的信息技術教學的基本狀況。經過仔細篩選和對比，選定了兩個水平相當的班級作為實驗對象，確保精確評估不同教學模式對他們的影響。

2.2" 實驗學習內容

實驗的學習內容為華中科技大學出版社出版的《信息技術（七年級）》教材中的“EXCEL圖表制作”一節，將其命名為“可視化之美——EXCEL圖表制作”，教學設計基于5E教學模式展開。

2.3" 實驗過程與檢測

2.3.1" 問卷調查

在廣泛查閱相關文獻的基礎上，依據《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》中對數字化學習與創新素養的詳細闡述，特別是其三種表現、三個發展階段和四個水平的劃分，參考陳明選等[9]關于數字化學習與創新素養的層級劃分，將問卷分為三個核心維度：數字化學習環境的適應（意識層）、數字化學習資源的收集與管理（能力層）、數字化學習資源的應用與創新（輸出層）。

為確保研究的全面性和準確性，參考多位學者的研究，編制了專門針對初中生數字化學習與創新素養現狀的調查問卷。問卷共包含24個問題，前4個問題主要用于收集實驗對象的基本信息，后20個問題構成問卷的主體部分。問卷采用李克特五級量表的形式，分為完全符合、符合、一般、不符合、非常不符合五種情況。對問卷結果進行數據化處理，為后續深入分析提供有力支撐。

運用SPSS 25對問卷數據進行信度、效度分析，如表1和表2所示。問卷整體的克隆巴赫系數α=0.936＞0.7，說明該問卷的信度較高，具有可靠性。KMO=0.876＞0.5，且巴特利特球形度檢驗的Sig值均為0，表示各變量間的偏相關性強，該問卷的效度較高。

問卷調查結果顯示，21.34%的學生對數字化學習與創新素養存在不了解的情況，在意識層、能力層、輸出層表現出參差不齊的水平。對5E教學模式的興趣度上，僅有2%的學生對5E教學新模式持負面態度（圖2）。據此，運用5E教學模式培養學生數字化學習與創新素養具有可行性。

2.3.2nbsp; 測量量表

在已有研究測量量表的基礎上，以陳明選等[9]的三維度劃分為依據，為使量表題項更加符合初中生的認知，更貼合量表維度劃分，結合實際課堂情況確定題項。量表采用李克特五項計分法進行量化。每道題根據選擇按1～5分統計，每個選項都被賦予了相應的分值，從“非常符合”的5分到“非常不符合”的1分。最終確定量表為18項題目，維度與題目劃分如表3所示。

為保證量表的可靠性，對量表進行信度分析，結果如表4所示。問卷整體的克隆巴赫系數α=0.942＞0.7，說明該量表的信度較高，具有可靠性。

為保證量表的有效性，對量表進行了效度分析，結果如表5所示。問卷整體的KMO=0.869＞0.5，且巴特利特球形度檢驗的Sig值均為0，表示各變量間的偏相關性強，該問卷的效度較高。

2.4" 實驗流程

實驗流程如圖3所示。

3" 實驗結果分析

教學前，本研究對兩組學生進行了統一的數字化學習與創新素養水平前測，采用SPSS軟件對兩組學生的成績進行了獨立樣本t檢驗。如表6所示，實驗組的前測素養水平均值為70.89，標準差s=12.703，控制組的前測素養水平均值為72.69，標準差s=13.286。t檢驗結果表明，兩組學生在前測成績上并未顯示出顯著性差異（t=-0.726，P=0.469＞ 0.05）。

進一步觀察表6中的前測均值成績，雖然控制組的平均成績略高于實驗組（72.69＞70.89），但差距并不明顯，再次證實了在教學實驗開始之前，兩組學生的數字化學習與創新素養水平相當，無顯著差異。

為探究不同教學模式對學生數字化學習與創新素養水平的影響，教學實驗結束后，本研究再次對兩組的學生進行后測。通過獨立樣本t檢驗分析后測成績，發現P值小于0.05，這表明兩組學生在后測成績上存在顯著差異。觀察表6中的均分結果，可以明顯看出實驗組的整體平均得分高于控制組（77.27＞73.38）。由此可見，本研究設計的5E教學模式對提升學生的數字化學習與創新素養水平具有積極而顯著的效果。

4" 結論

以建構主義理論為基礎，通過問卷調查法和測量法，深入剖析5E教學模式對初中生數字化學習與創新素養的影響。研究結果顯示，5E教學模式在提升學生數字化學習與創新素養方面發揮了積極作用。通過5E教學實踐，學生在數字化學習環境的適應性、數字化學習資源的收集與管理和數字化學習資源的應用與創新等能力上均得到了顯著提升。本研究也存在一定的局限性。由于僅選取了一節課作為教學實踐樣本，研究結果的普適性和推廣性可能受到一定影響。為確保實驗結果的準確性和有效性，后續研究應進一步擴大教學時間，以檢驗5E教學模式的實踐效果，為教育教學改革提供參考。

5" 參考文獻

[1] 楊曉哲，任友群.高中信息技術學科的價值追求：數字化學習與創新[J].中國電化教育，2017（1）：21-26.

[2] 熊璋，趙健，陸海豐，等.義務教育階段信息科技課程的時代性與科學性：《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》解讀[J].教師教育學報，2022，9（4）：63-69.

[3] 潘家琪，劉俊強.“數字化學習與創新”素養解讀與教學建議[J].中國教育信息化，2019（6）：1-4.

[4] BYBEE R W， TAYLOR J A， GARDENER A， et al.The BSCS 5E instructional model：Origins and effectiveness[R].BSCS，2006：88-98.

[5] 盧燕慈.面向核心素養提升的高中《信息技術》5E教學模式研究[D].武漢：華中師范大學，2021.

[6] 陳麗娜.5E教學模式在小學生計算思維培養中的應用研究[D].呼和浩特：內蒙古師范大學，2021.

[7] 徐順芹.基于5E教學模式下高中信息科技概念學習的實證研究[D].上海：上海師范大學，2019.

[8] 王克勝，劉林.5E教學模式在高中信息技術教學中的應用[J].教育信息技術，2019（10）：61-64.

[9] 陳明選，張寧.基于高中信息技術學科核心素養的學習活動設計[J].中國電化教育，2019（1）：87-93.

作者簡介：周霞，通信作者；楊杏本，湖北師范大學信息化建設與管理工作處處長，副教授。