例析5E学习环强化评估过程——观“机械能守恒”课堂实录有感

徐 俐

(江苏省南通特殊教育中心,江苏 南通 226000)

例析5E学习环强化评估过程
——观“机械能守恒”课堂实录有感

徐 俐

(江苏省南通特殊教育中心,江苏 南通 226000)

5E学习环教学模式的应用有助于学生提升科学探究的能力.本文分析了杭庆祥老师的“机械能守恒定律”教学过程,思考利用课堂所学理论与实验素材,让学生更多参与实验、创新实验，检验、完善5E学习环中的评估过程.

5E学习环;评估;机械能守恒

在建构主义思想的指导下,人们构建了很多以探究为基础的建构主义教学方式，5E学习环模式是其中的一种[1].5E学习环是由美国科学教育专家Bybee于1989年提出的，该模式分为五个基本环节:参与(Engagement)、探索(Exploration)、解释(Explanation)、精致或拓展(Elaboration)以及评价(Evaluation)(如图1).由于这五个阶段的首字母都是字母E,所以被称为“5E学习环”[2].

图1

五个阶段的学习给学生提供了充分的对新概念进行同化、顺应的空间.学生在认知体系中经历了一个“平衡—失衡—再平衡”及“有序—无序—更高层次的有序”的过程(如图2),亲身参与到了概念的建构过程.所学的概念被真正理解、吸收后,又将成为后续新概念学习的固定点,使概念的意义学习呈现连续的循环上升过程,最终让学生建构起完整的概念系统[3].5E学习环强调科学探究与知识主动建构的统一,重视学生已有知识和经验的作用,是一种比较有效的科学教学模式和教学策略.

图2

1 5E学习环教学模式分析

近期观看了南京师范大学附属中学江宁分校杭庆祥老师的“机械能守恒定律”教学实录，杭老师从六个问题出发,与学生进行深度的讨论.通过问题的搭建,杭老师与学生一起一步步进行了机械能守恒知识的建构[4].在这节课中,杭老师出色地完成了参与、探索、解释、精致、评价的过程.如若对评估过程进行进一步强化,思考利用课堂所学理论与实验素材,让学生更多参与实验、创造实验并去检验,教学效果可能会更好些.

1.1 参与

参与环节是整个教学过程的起始环节,其目的是使学生明确学习的主题和探究的方向,并且激发学生的学习兴趣和好奇心,使学生能够主动参与到教学活动中来,并且将课程内容与学生已有的经验相联系.

杭老师在教学中首先带领学生做了一个小活动:把悬挂在细线下面的苹果拉至鼻尖处,静止释放,小球来回摆动,观察苹果是否会砸到学生的鼻子.这个小游戏可以吸引学生的注意力,邀请学生参与活动过程,自然而然地引出机械能守恒定律的学习.我们知道,学生在前面几节以及初中已经学习过机械能,杭老师让学生利用以前学过的知识分析苹果运动过程中能量的变化,紧接着又以瀑布、撑竿跳、自行车下坡、弹弓、蹦床、跳高、弹簧下挂重物为例，说明其中的能量转化,从生活中体会动能与势能之间的转化.从举例中发现问题,由机械能的分析转而猜想机械能守恒,进入探究的环节.

1.2 探究

探究阶段是5E学习环模式的主体,主要是以学生为中心开展探索活动.在此过程中,教师的主要角色是学习的促进者,为学生提供探究活动所需要的实验器材,给予学生充分的时间以及学习机会,协助他们完成探究活动.鼓励学生操作,不直接给出答案,扮演聆听、观察的角色.此过程可帮助学生获得探索概念的实际经验与技能,以收集足够多的可靠的感性材料,从而对所学概念产生新的认识,对进一步的概念学习与应用起着关键的作用.

杭老师在列举了生活中许多动能、势能转化的例子后,引导学生分析动能与势能两者一个增大一个减小,进而提出猜想:动能和势能的总和有可能不变，那到底对不对呢？杭老师提供了DIS实验器材,引导学生根据所学知识提出需要测量的物理量,接着邀请同学共同完成实验.学生知道了DIS能测出速度,又不难得出A、B、C、D、E五点的高度,学生改变高度进行几次实验后便可以在图中画出对应点的Ek、Ep,进而看出Ek+Ep是一个定值(图3),探究得到机械能守恒的结论.

图3

在探究的过程中,教师让学生动手实验，自主解释Ek与Ep的关系,“从做中学”去感悟物理概念及规律,注重知识的形成过程,让学生体会成功的喜悦,进而转化为进一步学习的动力.

1.3 解释

解释阶段是指学生对探索阶段收集到的证据进行解释并说明理由,教师适时引导学生澄清错误观念,并用通俗的语言解释探索过程中的相关科学概念,让学生对学习的主题知识和过程技能形成正确的理解，也称为概念建立阶段,因为在这个阶段,证据以及新发展的概念被同化到学生的认知结构之中.

学生们在进行了DIS实验之后,探究得到机械能守恒的结论.在老师的带领下用了两个步骤进行了概念的建构:理论验证和守恒条件补充.

(1) 理论验证

图4

(2) 守恒条件补充

昌乐的蓝宝石矿可分为原生矿和次生矿，所谓原生矿就是含有蓝宝石矿体的石头，多富集在2米至4米的浮土层及古河床。经过千百万年的地壳运动，裸露在旷野中的原生矿逐渐被风化，矿石中的蓝宝石晶体被剥离出来，随着洪水的冲刷与搬运，在火山附近的山沟河床、农田村庄里形成了蓝宝石的次生矿，当地人也叫沙矿。

学生举例：① 存在空气阻力时机械能不守恒；② 人用力推秋千时机械能不守恒.从而完善机械能守恒的条件:在研究的系统中,如果只有重力和弹力做功时,此系统机械能守恒.

1.4 精致

在精致阶段,学生要扩展自己的概念,使其与其他概念相互联系,并运用建构的新概念,解释周围世界或新情境问题.该阶段重视学生对知识与技能的实际应用,其目的也是为了让学生对所学概念有更深层次的理解.教师要设置新的情境,要提供给学生将新掌握的概念加以应用的机会,让学生发掘新概念的丰富性,实现对新概念的精细加工并加以内化,进一步加深对新概念的理解和掌握.

杭老师在此阶段让学生用所学的机械能概念分析在课程一开始做的“苹果砸鼻子”活动分析:苹果下摆过程中受到重力和绳子的拉力.只有重力做功,机械能守恒.再一次回来的时候,在最高点的时候,它的机械能等于mgh′,这个mgh′和刚才的mgh一样.接着拓展到“单摆模型”(如图5),分析说明从能量角度解决问题的优势.

图5

1.5 评价

评价贯穿于整个物理概念教学过程的始终,包括教师对学生的知识掌握情况、能力发展情况、学习过程表现情况的评价以及学生的自我评价等,学生的自我评价与反思将有助于学生元认知策略的发展.

在杭老师的这节课中,学生的评价主要有三个部分:

① 对原有知识的评价.学生在前面几节中已经学习过动能、重力势能、弹性势能.在一开始的举例过程中,学生就利用前面的知识对瀑布、撑竿跳、自行车下坡、弹弓、蹦床、跳高等情况进行分析.

③ 小结性评价.在课堂结束的时候,教师将本节课的探索思路进行梳理,使学生对本节教学内容有了整体把握.

2 在5E学习环中强化评估过程

杭老师在进行“机械能守恒”的教学中,虽然对学生知识掌握情况、认识建构过程、学生探究和学习的结果进行了评价,但却没有对探究活动的态度、方式和效果、合作的情况、学习的感受以及学生的自我评价等进行评估.笔者认为可以在以下两个方面进行进一步改进.

2.1 开放性的探究实验

在杭老师的课堂中,虽然说学生也参与到了机械能守恒的实验中,但教师指导还是占了较大比例.对探究活动的态度、方式、效果、合作情况的评估比较少.可以在课前将利用光电门测速度等知识以参考资料的形式发给学生预习,探究实验放手让学生们自主进行.学生们分小组实验探究,然后小组汇报,在汇报的时候评价探究效果、合作成果.

2.2 作业设计中的自我评价

这节课布置的作业是书本上78页的3、4两题，我们可以通过批改学生作业，对评价进行改进.学生学习了机械能守恒的定义、概念之后,可以在学生作业中增加两条自编的题目,尽可能多地用到所学的知识点.题目出好后,不同小组的同学交换题目作答.在做题的时候,检验出题的合理性,完成之后,思考可做哪些修改、完善，在这一过程中加强了学生自我评价意识.

5E学习环将传统的实验教学方式转变成了一种以学生为中心、主体的探究式建构主义教学方式,在教学过程中,我们要充分了解理论的内容及适用范围，有效进行物理知识的构建.

[1]林凤琦,姚大卫.“5E”建构式教学新探[J].教学实践与研究,2007,(10):51-53.

[2]林芸,张军朋.“5E学习环”在物理教学中的应用[J].中学物理教学参考,2010,(9):29-31.

[3]张文林,胡志刚,李衡鹏.基于“5E学习环”的化学概念教学初探[J].中学化学教学参考,2015,(8):12-15.

[4]王健,李秀菊.5E教学模式的内涵及其对我国理科教育的启示[J].生物学通报,2012,(3):39-42.