“5E学习环”在有机化学实验中的实践与探索

王劲草

(黑龙江科技大学环境与化工学院，黑龙江　哈尔滨　150027)



“5E学习环”在有机化学实验中的实践与探索

王劲草

(黑龙江科技大学环境与化工学院，黑龙江哈尔滨150027)

“5E-有机化学实验学习环”是一种以培养创新思维为目标的探究性教学模式。采用目标问题导向法，让学生围绕问题展开自主探究，在讨论、质疑和碰撞中进行创新思维的深化和拓展，在教师的修正、评价中完成知识的自主构建。该模式在有机化学实验课中进行了实施，采用创新能力测试强化了过程管理，使学生获得了科学的研究方法、熟练的实验操作技能和较强的分析问题、解决问题的能力，达到了有机化学实验的课程改革目标。

5E-有机化学实验学习环；有机化学实验；创新能力

面对日益严峻的大学生就业形势，如何在本科教育阶段培养大学生创新意识和能力，增强学生的创业创新能力，成为目前高等院校教学改革的重要内容。创新能力是在各种实践活动中不断提供具有经济价值、社会价值、生态价值的新思想、新理论、新方法和新发明的能力[1-3]。创新能力的核心就是质疑和求异的创新思维。因此采取有效的教学模式培养学生创新思维是教学改革的手段之一。

“5E”学习环模式(The 5E Learning Cycle model)的一般程序是参与(Engage)-探究(Explore)-解释(Explain)-精制(Elaborate)-评价(Evaluate)，是一种致力于引起学生学习兴趣的有效的教学模式和教学方法[2,4]。本文针对有机实验教学特点，将“5E”学习环模式引入到有机实验教学中，将创新思维的培养架构于有机化学实验教学模式设计之中，打破原有的有机化学实验教学中的条块分割模式，以实验目的为引领，采用目标问题导向法，通过合理建构教学模块，将相关知识、能力等组成一个有内在联系、逻辑层次分明的系统，建成适合学生思维发展，满足观察力、记忆力、想象力和思维力等创新能力培养目标需求的主题课程，对于有机化学实验教学改革的探索具有明显的意义。

1　“5E-有机化学实验学习环”教学模块的构建

“5E”学习环模式体现着所有认知过程的规律，因此过于精炼和概念化。笔者结合有机化学实验教学的特点及课堂教学的一些体会,进行了如下细化和改进：

(1)参与：围绕实验目的创设一系列有联系、有逻辑、有层次的问题情境，问题设计既要联系生活实际，建立自主探索动机的最佳心理[4]，又要创设自主探究的情境，引导学生逐层深入地围绕问题展开探究，分析实验操作的可行性。以预习报告的形式提前下达给学生，分小组完成。

(2)探究：在此环节，教师引导学生透过表象去深入挖掘事物的本质和联系。即在实验探究过程中，从原料及产物的组成及理化性质入手，遵循有机化合物的性质决定实验原理及方法的研究思路，搭建新旧知识的联系，便于学生实现知识迁移，获得解决问题的思路和途径。

(3)解释：解释就是要将探究获得的感性的零散的知识进行理论概括，抽象出条理清晰、切实可行的实验原理及方法。教师可组织学生分小组进行讨论、阐述和比较，检验实验方法是否正确，是否具有可行性，从而完成实验方法的优化。此过程中教师将对学生提出实验方法进行甄别和比较，指出其推理过程中的缺欠及实际操作中存在的问题，从而完成学生自我构建理论的修正、检验和评价[5-6]。

(4)精制。以教师为主导，引导学生扩展自己的概念和知识结构。教师将对实验涉及的理论和方法进行归纳总结，引导学生运用所建构的新知识，并适时引入学科研究前沿，探索新工艺、新方法。

(5)评价。作为“5E-有机化学实验学习环”的最终环节，学生将通过收集数据和利用数据对科学现象做出解释，依据实验结果和对实验原理及方法的理解程度和能力，对实验产品的质量和产率进行讨论，找出产品质量差或产率低的原因，进而进入下一轮的探究、解释和精制。通过学习环的反复训练，在碰撞、质疑和争论中锤炼学生的智慧[6]，最终完成学生的创新思维训练。

2　“5E-有机化学实验学习环”在有机实验教学中的应用

实验题目：从茶叶中提取咖啡因。

实验目的：学习从茶叶中提取咖啡因的基本原理和方法，了解咖啡因的一般性质；掌握用索氏提取器提取有机物的原理和方法；熟悉萃取、蒸馏、升华等基本操作。

表1　“5E-有机化学实验学习环”教学法的应用Table 1　The application of “5E-organic chemistry experiment learning ring”teaching method

3　“5E-有机化学实验学习环”教学模式的实验效果分析

(1)学生基本掌握了科学研究的方法。能够根据实际问题进行由表及里的逐层探究，思路较为清晰，推理符合逻辑，能够进行较为准确的理论概括，能自觉实现知识迁移和运用，解决问题方法多样，可操作性强。

(2)学生的创新思维能力增强。为了考察学生的创新思维能力，进行了创新能力测试。测试包括三部分：一是预习报告，学生能够围绕下达的题目广泛查阅资料，撰写预习报告，进行理论探究；二是课堂讨论，能够在教师的引导下，进行实验原理及方法的归纳总结，并大胆质疑，依据有机化学理论提出不同于教材的实验方法，在课堂讨论和教师评价下加以改进，制定出切实可行的实验方案。三是实验抽测，实验抽测题目分为两部分，一部分是有机化学基本操作，考察学生的实验操作基本技能；另一部分是口试部分，涉及实验原理、方法运用及产品产率和质量分析。将此测试成绩加入到课程成绩中，学生的创新思维能力和实验操作能力都明显提升。

(3)学生的分析和解决问题能力增强。学生可将课堂讨论过并经教师审定的实验方案，在课余时间进行实验操作和验证，在教师指导下加以补充和完善，完成实验方法的优化。在此过程中，极大地锻炼了学生实验操作能力、分析问题和解决问题的能力，也极大地激发了学生学习化学的热情。

4　结　语

“5E-有机化学实验学习环”是以问题为载体，让学生围绕问题展开自主探究，在讨论、阐述和比较中进行创新思维的深化和拓展，在教师的修正和评价中完成知识的自主构建，通过创新能力测试强化了创新能力培养的过程管理，从而获得了科学的研究方法、熟练的实验操作技能和较强的分析问题、解决问题的能力，达到了创新能力培养目标。但创新能力的培养是一项系统工程，不仅要考虑智力因素，还要加强非智力因素的培育，在有机实验教学中要注意激发学生的创新兴趣，鼓励学生不拘泥于教材，大胆质疑，勇于表达自己的观点，善于与教师和同学交流，在碰撞中拓宽创新思维的深度和广度，在理性的思维下把想法转变为现实，大胆尝试，不怕失败。有了这样的文化和氛围，才会源源不断地培养出适合社会需求和实现自我价值的创新人才。

[1]潘健,叶书有,夏日红.《树木学》实践教学对大学生创新意识与能力培养的探讨[J].黄山学院学报,2012,14(5):127-129.

[2]袁维新,吴庆麟.关于学习环模式的研究综述[J].心理科学,2007,30(3):632-635.

[3]李录锋.实验教学在大学生创新能力培养中的作用[J].中国校外教育,2013(7):68-69.

[4]吴成军,张敏.美国生物学“5E”教学模式的内涵、实例及其本质特征[J].课程·教材·教法, 2010,30(6):108-112.

[5]王宇航,廖志刚,季春阳."5E学习环”在化学教学中的应用[J].学理论,2013(33):287-288.

[6]岳宏望,朱团.化学实验教学中创新能力的培养[J].科技创新导报,2011(24):166.

Practice and Exploration of “5E Learning Cycle” in Organic Chemistry Experiment

WANGJing-cao

(College of Environmental and Chemical Engineering, Heilongjiang University of Science and Technology, Heilongjiang Harbin 150027, China)

"5E-Organic Chemistry Experiment Learning Ring" is a kind of inquiry teaching mode which aims at cultivating innovative thinking. Using target problem oriented approach, the students were allowed to carry out independent inquiry around the problem, deepen and expand innovative thinking in the discussion, question and collision. With the teacher’s revision and evaluation，the knowledge structure was constructed independently. The model was implemented in the course of Organic Chemistry experiment. By testing innovative ability of students and strengthening the process management, the students had obtained a scientific research method, a practiced experimental operation skill and strong ability of analyzing and solving problems, finally the goal of curriculum reform of organic chemistry experiment was reached.

5E-Organic Chemistry Experiment Learning Ring; Organic Chemistry experiment; innovation ability

G424.21

A

1001-9677(2016)015-0214-03