“5—E”教学模式在化学校本课程教学中的应用探索

刘廷婷++王后雄

教学研究湖北武汉华中师范大学化学教育研究所 430079

“5-E”教学模式（5-E Instructional Model）是由美国科学教育家罗杰·贝比（Roger Bybee）开发的一种基于建构主义理论和概念转变理论的教学模式，描述了一种能用于总课程、具体学科课程或校本的教学程序。在当前的基础教育课程改革中，加强了课程内容与学生生活以及现代社会和科学技术发展的联系，

注重培养学生的搜集和处理信息能力、获取新知识的能力、分析问题、解决问题的能力。所以基于建构主义的“5-E”教学模式在化学校本课程中的应用能够帮助我们实现基础教育课程改革的这些目标。

一、“5-E”教学模式的基本环节

“5-E”教学模式的一般环节是参与（Engagement）、探究（Exploration）、解释（Explanation）、迁移（Elaboration）以及评价（Evaluate）。

“5-E”教学模式注重学生的活动，学生要在与自然、社会、教师和同学等环境因素的相互作用中不断修正、重组以及优化他们原来的认知，运用“5-E”教学模式可以培养学生的思维能力、逻辑推理能力和探究能力。

二、“5-E”教学模式的案例应用

《普通高中化学课程标准》中指出，课程应以进一步提高学生的科学素养为宗旨，激发学生学习化学的兴趣，尊重学生的个性发展，提高学生的科学探究能力。校本课程开发是在对本校学生的需求进行科学的评估，充分利用当地资源和学校课程资源的基础上开展的。化学校本课程可以拓宽化学教师的教育视野，强化化学教师的教育行为，更好地激发教师教学的创造性和学生学习的积极性。下面以“探究酸雨对建筑物的腐蚀原因”的校本课程为例，展示“5-E”教学模式在化学校本课程中的应用。

1.参与环节

（1）创设情境：教师通过PPT展示世界上著名建筑物被酸雨腐蚀的图片。

教师讲解：随着工业化和现代化进程的加剧，环境污染日趋严重，看到曾经人类智慧的结晶产物——著名的建筑物，被酸雨腐蚀，我们在感到惋惜的同时还能想到什么呢？

（2）学生通过观察图片，听教师讲解，做出思考，提出问题：

①酸雨为什么会腐蚀建筑物？

②是酸雨的什么成分会腐蚀建筑物？

③我们生活的地方是否有酸雨的存在？

（3）教师思考：学生对酸雨腐蚀现象有了一定的感性认识，但是缺乏理性认识。由于酸雨并不是日常生活中经常关注的，学生对酸雨的认识也大多停留在书本或者新闻之中，通过电视、网络等可以了解到酸雨是由于空气中的一些气体溶于雨水中形成，但对于酸雨产生的具体过程以及酸雨腐蚀建筑物原因缺乏分析。

2.探究环节

（1）学生通过查阅相关资料，得知我国的酸雨区以华中地区为主，它的酸雨污染在全国范围最广。酸雨的形成是一种复杂的大气化学与大气物理的现象。它的组成绝大部分是硫酸和硝酸，还有少量灰尘。由此，学生经过初步分析，做出假设：酸雨会腐蚀建筑物是因为其中含有酸性物质。

（2）为了使学生开展实验探究，对酸雨有较为直观的认识，教师准备相关实验材料：

实验材料：三种水体的样本，雨水（下雨时用烧杯接取），稀硫酸和稀硝酸混合溶液，纯净水，分别标注A、B、C。火柴和表面光滑的水泥片（准备三份）。

实验器材：烧杯，玻璃棒，pH试纸（准备三份），烧杯，玻璃棒，铁架台，石棉网。

（3）学生通过自己提出的假设，结合教师提供的实验材料、仪器，设计出适合的探究实验。

实验步骤：

①观察三份样本情况。（雨水需要是新鲜的）

②让三份样本均静止1 h～2 h，观察样本情况。

③分别用pH试纸来测量每份样品中的pH。

④学生通过观察每一份样本，开展实验活动。

⑤记录实验结果。

A样本澄清、无色，无气味，没有任何杂质，用pH试纸测得其pH小于7，可以确定为稀硫酸和稀硝酸的混合物；B样本澄清、无色无味，没有任何杂质，用pH试纸测得其pH为7，可以确定为纯水；C样品浑浊，略带气味，静置之后烧杯底部有少量沉淀，用pH试纸测得其pH小于5.6，可以确定为雨水（酸雨）。

⑥通过实验观察，学生对酸雨有了更深的理解，也证明了假设“酸雨会腐蚀建筑物是因为其中含有酸性物质”部分成立，即酸雨中含有酸性物质。但是这时候学生会有疑问：酸能不能腐蚀建筑材料呢？

⑦通过前一部分的实验，解决了一部分疑问，但是同时又有了新问题。学生对新问题做出了假设：酸能腐蚀建筑物。

⑧学生结合教师提供的实验器材、材料，设计实验。

实验步骤：将准备的水泥片放在三个烧杯中，每个烧杯中分别加入同等量的A，B，C溶液，为了使实验效果更加迅速和明显，我们对三个烧杯每天进行加热2小时，并每天更换新制的A，B，C三种溶液，通过为期一周的对水泥片表面观察，学生将观察到实验现象记录在表2中。

一周之后，学生通过对比三组实验的实验现象，来判断自己的猜想是否正确。

⑨通过对实验结果的分析，得出结论：假设“酸能腐蚀建筑物”是正确的。由此证明学生最初的假设“酸雨会腐蚀建筑物是因为其中含有酸性物质”是正确的。

3.解释环节

学生根据在实验中所观察的进行解释，其中教师进行适当的引导，鼓励学生分析问题，逻辑推理，如果能够观察到A组中的水泥片无明显变化，而B，C组有明显变化，证明学生的猜想成功，如果不成功学生就需要重新查阅资料，根据酸雨的性质来假设建筑物被酸雨腐蚀的其他原因。对于如何提出酸雨腐蚀建筑物的原因是酸性物质，这里是根据中学化学中的知识的结合点来提出的，中学化学必修1中学习硫酸和硝酸的性质时提到，酸性物质具有腐蚀性。

4.迁移环节

（1）设置新的情境：汽车尾气排放标准越来越严格；很多汽车都装有实用汽车尾气净化器；燃煤脱硫处理；很多企业煤炭燃烧改造为天然气燃烧。

教师提供相关的视频资料，学生通过观看视频，进一步思考：

①国家为什么会对汽车尾气排放标准控制得越来越严格？

②为什么需要汽车尾气净化器？

③煤炭燃烧为什么要进行脱硫处理？

（2）学生做出假设：汽车尾气、工业废气会污染大气。

①学生通过图书资料、网络资料等进行学习，验证这一假设是正确的。

②学生进行进一步思考，汽车尾气排放会污染大气，导致酸雨。那么汽车尾气净化器是怎么工作的呢？

③学生做出假设：某种化学物质对尾气中的氮化物进行了的还原。

④学生通过走访汽车修理厂或汽车制造厂，了解汽车尾气排放原理，验证假设。

（3）探究活动之后，学生的思维得到了发散，探究能力都能得到锻炼，同时在活动的过程中也能够培养学生的科学素养以及环保意识。这符合目前所倡导的STSE教育。

5.评价环节

教师可以根据学生在实验和教学的过程中的表现，进行评价。着重点在于学生的参与意识，小组合作精神，语言表达能力以及思维是否得到发散。同时，学生也可以根据自己的表现，参考其他同学的表现来进行自我评价。评价点着重于在本次教学课程中所学到的知识点，自己的动手能力是否得到锻炼，与其他同学相比，还有哪些不足。另外还可以进行同学之间的互评。

评价的过程不需要过多注重学生掌握知识的程度，更多的在于关注学生是否掌握了获得知识的过程和方法，为下一步的学习进行适当的评估。

三、“5-E”教学模式的总结和启示

自“5-E”教学模式在美国生物学课程研究（BSCS）被应用以来，“5-E”教学模式就凭借着建构主义的理论体系和实践研究的基础受到了广泛地关注，并在其他学科中普及与推广，在化学校本课程的学习中，“5-E”教学模式很好的改变了传统的传授式教学，提高了学生对学习的注意力，同时拉近了社会、生活与课堂教学之间的距离，使学生不再一味的捧着书本学习。

1.“5-E”教学模式有助于学生构建能力的提高

建构主义学习观认为，学习者总是以自身已有的知识经验来理解和建构新的知识和信息，必须强调的是学生对外部信息进行主动的选择、加工和处理，从而获得自己的意义。在“探究酸雨对建筑物的腐蚀原因”中，通过“5-E”教学模式在校本课程中应用，强化化学实验研究的同时进行探索式学习，培养学生的探究能力。

2.“5-E”教学模式有助于学生科学思维的拓展

科学认识的一般过程包括：提出问题-收集资料和事实-整理加工资料和事实-提出和验证假说-发现规律。在“5-E”教学模式中，探究

和迁移环节注重化学思维中的假说-验证方法，这是科学探究中的一种重要认识活动，学生通过已有的知识和经验来提出假设，然后通过运用资料查阅、实验等方法来收集问题解决所需要的证据，然后对证据进行加工和整理，判断事实证据与假说之间的关系。在这个过程中，学生的思维得到发散，并且学到科学探究的这种思维方法。

3.“5-E”教学模式有助于学生科学概念的形成

在“5-E”教学模式的探究和迁移的环节中，学生会接触到很多新的科学知识和概念，并进一步通过这些概念和知识帮助学生灵活运用和拓展来解决新的问题，使新概念能够同化到原有的认知中，从而构建科学概念。“5-E”教学模式是科学教育领域中能够体现现代科学教育理论的重要教学模式之一，它的最终目的是指向学生科学概念的构建，这也是理科教育的核心任务。

总之，“5-E”教学模式作为探究式教学模式的重要方法之一，能够很好的运用于各级各类课程中，并有助于学生科学知识和科学技能的掌握，科学思维、科学方法的养成。帮助学生学会运用自己的观点和收集到的证据对现象和情境进行分析和解释，培养学生的创造力。

（收稿日期：2014-05-08）