谈“5E学习环”教学模式在高中化学教学中的实践与探索

孔 耀

（江苏省沛县中学 江苏 沛县 221600）

谈“5E学习环”教学模式在高中化学教学中的实践与探索

孔 耀

（江苏省沛县中学 江苏 沛县 221600）

文章通过研究阐述了5E学习环（5E Learning Cycle）教学模式的发展、内容、要点以及在高中化学教学中的探索与实践，并提出了在实践过程中的一些思考。

5E学习环教学模式；高中化学教学；发展；实践；探索

由笔者主持申报的课题《新课程下“5E学习环”教学模式在高中化学教学中的应用研究》于2009年9月被江苏省教育科学规划领导小组办公室批准立项，批准号为 C—b/2009/02/031。 课题立项前后，我们课题组对“5E学习环”教学模式作了大量地学习、研究、讨论和具体实践，尤其是在高中化学教学中进行了一定的探索之后，有了自己的一些理解和想法。现把它们展现出来，期望能有一些有益的补充，并希望专家和同仁们能提出宝贵意见和建议，以使我们的研究能朝着正确的方向进行，同时更希望“5E学习环”教学模式在高中化学教学甚至整个科学课程教学中能有一定的发展。

一、“5E学习环”教学模式的发展

学习环方法是20世纪50年代末60年代初，由美国的一项关于小学科学课程的项目——科学课程改善研究（science curriculum improvement study，简称 SCIS）项目首次开发出来的一种科学教学策略 （Atkin＆Karplus，1962）。随着SCIS项目的成功实施，许多科学教育者将学习环方法作为一种有效的教学和课程发展模式，并对它进行了相应的修订和发展，使之更完善。1989年，美国的生物科学课程研究 （Biological Sciences Curriculum Study）项目组成员在他们的“科学为生活：科学、技术和健康的整合”课程项目中将科学教学过程划分为五个紧密相连的阶段，这五个阶段依序为：引入（engagement） 、探索（exploration）、 解释 （explanation） 、加工（elaboration） 、评价（evaluation） ，使学习环方法成为一套更完备、更符合学生认知特点的教学程序和教学策略。因为五个阶段的首字母都是字母“E”，所以又被称为“5E学习环”。

从查到的文献来看，在教学中应用学习环的模式在国内的研究还非常少。学习环模式在化学中的应用，主要是宋景芬的《从归纳到演绎——元认知学习环教学模式及案例分析》，列举了一个案例是科学课的一节“溶液为什么变红？”由此应用了学习环的四个阶段。在网络上还发现5E学习环教学模式在我国台湾地区小学科学教学中有一定的应用。这说明学习环这种 “以学生为中心”、“以活动为中心”的探究式教学模式在我国引起了一定的重视。

二、“5E学习环”教学模式的内容

“5E学习环”教学模式是一种含有建构主义特性的教学模式。当前科学教育改革“以探究为核心”，而“5E学习环”教学模式作为一种基于探究的教学策略和课程发展模式，有利于学生全方位科学素养的培养。内容及模式图具体如下：

E1引入engagement E2探索exploration E3解释explanation E4加工elaboration E5评价evaluation以活动或问题引起学生参与学习，以帮助学生连接所知和能做的事学生主动操作教具、资料，主动探索问题，并在老师的引导下澄清主要的概念和技能学生解释他们所学习的概念和学习的过程，教师澄清学生的了解和介绍新概念与知识激发学生应用所学的概念，建构自己概念的了解，扩展知识和技能于新情境中，借此深入、并获得更多的信息与高层次的技巧学生自评他们的知识、概念和能力，教师评价学生的进展

笔者以为在操作这种教学模式进行教学时不能把这五个环节当成步骤来执行，也就是说5E学习环教学模式的核心不在这五个看似简单的环节上，而在于“环”上。即我们在进行具体教学时，在引入、探索、解释 、加工四个阶段后，也可依据需求重复进行探索、解释 、加工等步骤，或评价后再次循环探索、解释 、加工等阶段，已达成教学目的。不仅如此，在如图1进行的循环模式中，教学中如有需要可再次进行探索、解释等过程，来帮助学生进行学习，各个阶段的老师及学生活动，整理如表1所示。

表1 ：5E学习环教学模式说明

近半个世纪的研究和实践表明，学习环方法在科学教育中尤其是中小学科学教育中取得了良好的教育效果，是一种有效的教学策略，同时也是一种有效的课程发展模式。也有人说，学习环方法是引导科学教育走出沼泽的一座灯塔。

三、“5E学习环”教学模式的指导意义

新时代的发展，知识不断地更新，全面高效地开展素质教育，已经成为国家发展、民族振兴的战略需要。在这种时代背景下，新课程改革提出“以学生发展为本”的教学理念，其核心目标是“一切为了学生”，这就促使我们在教学方式、手段上必须要有一个较大的变革，以适应学生学习的需要。教师在教学过程中怎样才能更好地与学生积极互动、共同发展，怎样才能处理好传授知识与培养能力的关系，注重培养学生的独立性和自主性，引导学生质疑、调查、探究，在实践中学习，促进学生在教师指导下主动地、富有个性地学习是我们迫切需要解决的问题。而如何有效地利用资源，建构基于新课程标准下的能够体现科学教育改革核心的现代高中化学教学模式则是我们化学教育工作者所要面对的一个重大问题。

通过我们的研究，发现在这样一种教学模式下可以更好地在新课程理念的指导下，优化课堂教学，在化学教学中培养学生的探究能力、创新能力、自主学习能力、合作学习能力，有效提高教育教学质量。有关研究专家也一致认为学习环是一种遵循科学学习规律的有效的科学学习策略，深刻揭示了科学学习的过程与规律，能够有效地帮助学生在课堂教学中获得和在新情境中运用新知识，对于指导我国科学课程与教学改革亦具有借鉴意义。

四、教学实例（片段）

以“钠的性质”教学为例：

E1：创设情景，引入课题

［新闻资料］我们说生活之中有化学。如果大家平常多关注新闻，可以看到许多与化学有关的问题。阅读下面一段新闻，思考你从中发现或想到什么化学问题？

网上信息摘录：若干神秘“水雷”惊现珠江。2002年7月7日，在珠江石溪附近，前前后后共飘着七个白色的来历不明的金属桶。突然，从飘在水面上的一个金属桶内冒起一股白烟，窜起亮黄色火苗，紧接着一声巨响，蘑菇状的水柱冲天而起，这个铁桶接着又连续爆炸了多次，爆炸腾起的白色烟雾有近十米高，还有许多未燃尽的白烟飘进旁边的公司内，这些灰白色的物体一遇到水就不停地冒泡，有时甚至还突然着火。

据悉，其中另有一铁桶被过往船只发现，并将其打捞上船，打算清洗后使用，但当船员把盖子打开后，桶内冒起浓浓白烟，一接触桶内物质，双手立即感到剧烈疼痛，于是他们又将其推入江里，一遇水，这个桶就又爆炸了。所幸该船只迅速逃离，伤亡不大。

珠江水面上尚有五个一触即发的“水雷”漂浮着，消防队员、民警及广州化工集团的化学品专家赶来凑在一起，紧张地调查爆炸物的性质及研究“水雷”的处置对策。

［问题讨论］

1.引起爆炸的物质是什么？

2.为什么会发生爆炸（金属桶为什么会成为水雷）？

3.如何防止爆炸（另五个没有爆炸的金属桶如何处理）？

4.事故的启示是什么？

生1：引起爆炸的物质可能是钠，因信息中“窜起亮黄色火苗”是钠元素的特征焰色反应。发生爆炸是因为钠与水发生了反应。

生2：发生爆炸应该是钠与水反应生成了大量的气体，气体膨胀就产生了爆炸。

生3：也有可能钠是爆炸物。

生4：也有可能钠与水反应的生成产物是爆炸物。

……

师：非常好，同学们提出很多的想法。钠是什么样的物质？它能与水反应吗？若反应又生成什么呢？让我们通过实验来说明吧。

E2E3：分组实验，科学探究

［实验］指导取出一块钠，用滤纸吸干表面的煤油，再用小刀切成一小块钠，投入盛有滴入几滴酚酞试液的水的玻璃器皿中。

师：实验中我们到了什么现象？又得到什么结论？

生5：实验现象是金属钠浮在水面，熔成闪亮的小球，向各个方向迅速游动，同时发生嘶嘶的响声，溶液变为红色。结论有：说明钠的密度小，反应放热且钠的熔点低，反应有气体生成，生成的产物呈碱性。

生6：生成的气体可能是H2，碱性物质可能是NaOH。

师：同学们的观察很仔细，所得结论也比较合理。请大家写出此反应的方程式。

……

E4：新情境，新问题

教师在实验探究的基础上又回到问题解决上，进一步提出问题：模拟实验证明了钠与水能发生剧烈反应，但为什么模拟实验中钠与水没有发生爆炸，而新闻中却发生了爆炸？

生7：我觉得发生爆炸的原因应该是钠与水反应生成大量的氢气，氢气在反应中燃烧从而发生爆炸。

［知识拓展］爆炸原因分析：

由于金属钠的化学性质非常活泼，与自然界的很多物质都会发生反应，尤其是当它遇到水的时候，会释放出氢气，氢气的着火点相当低，大量的金属钠在水里迅速反应就会产生剧烈的爆炸，所以必须用煤油在储存罐里做隔离层。在珠江水面上发生爆炸的桶装金属钠就是因为在铁皮桶里起隔离作用的煤油泄漏，引起金属钠与空气和水接触造成的。

E4：联系实际，提出解决问题的方案

师：现在运用所学的知识来试着讨论解决第3个问题：3.如何防止爆炸 （另五个没有爆炸的金属桶如何处理）？

生8：用炸药炸掉。

生9：用灭火器处理。

生10：把它们捞上来，再把桶浸在煤油中。

师：有三位同学提出了不同的方法，请大家以4人为一小组，讨论一下他们的方法哪个更合理？或者提出自己的合理方案。

……

E5：评价归纳

归纳：各位同学的想法都有一定的合理性和科学性，但考虑都不是十分全面，实际做法：消防队员找来一个竹制的箩筐，在上面固定好缆绳，用来打捞铁桶。又找来一个较大的白色塑料桶，准备将打捞上来的铁桶放在里面，再用煤油浸泡，因为金属钠在煤油里是不会燃烧的。

五、“5E学习环”教学模式在高中化学教学实践中的思考

建构主义已成为现在教学的主流，各项的教学活动设计也以设计符合建构主义的精神为原则。以建构主义教学法为基础的“5E学习环”教学模式来培养学生科学能力，将可完成新课程标准下的教学目标。而课程的安排只是一种理念，教师在教学时是否能符合建构主义的精神，才是教学能否成功的重要因素。我们进行的研究就是希望建立一种符合建构主义精神的新的化学教学模式，促进教师的专业化成长和学生的可持续发展。

“5E学习环”教学模式是一个互动的教学活动，不仅同学间、师生间有对话、分享的机会和空间，就连不同的内容之间也是相互呼应对话的，通过这样的对话，带领学生从被动学习到主动学习，并建立一种促使学生潜移默化的、可持续的学习方式。“5E学习环”教学模式在化学教学中的应用将在学生的心中播下对化学乃至科学学科好奇的 “种子”，并能提供良好的环境让“种子”发芽、壮大。学生的科学探究能力、逻辑推理能力等各方面的能力会得到很大的发展。

当然，尽管学习环方法在国外已经被证明是比较有效的一种科学教育模式，符合国际科学教育发展的趋势，能够促进学生科学探究能力、高级推理能力等等各方面的发展；但也应该清醒地认识到，由于探究性学习在课堂教学中客观上存在一定的局限性，不是所有学习内容都适合去探究、去发现，我们没有必要把无需探究的内容拿来探究。同时也有研究者对学习环方法基本阶段的必要性、顺序性等问题提出质疑，因此，我们不能机械地把它看作科学教育的普遍法则，应该在实际的教学过程中有效地研究它、利用它，并不断地总结经验，进一步发展和完善，建立适合实际情况的、行之有效的一套教学方法。

1008-0546（2012）03-0043-03

G632.41

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10.3969/j.issn.1008－0546.2012.03.021