“5E”教学模式在高中物理教学中的实践应用

吴红琴

摘 要：“5E”教学模式是强调以学生探究活动为中心的教学模式，该模式能有效探查学生的前概念、培养探究能力、表述能力、合作沟通能力等，从而有效地提高不同层次学生的认知，构建科学知识体系.以“自由落体运动”为例，探讨了“5E”教学模式在物理课堂中的具体应用.

关键词：5E；内涵；实践；自由落体

1 “5E”教学模式的构成和内涵

“5E”教学模式是美国生物学课程研究（BSCS）开发的一种基于建构主义教学理论和概念转变理论的模式，该模式可分为5个环节：引入（Engagement）；探究（Exploration）；解释（Explanation）；迁移（Elaboration）；评价（Evaluation），5个环节的首字母均为“E”字符，故称为“5E”教学模式.该模式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[1].

“引入”是“5E”教学模式的起始环节，是吸引学生眼球、引起学生注意，增加其课堂有效参与度的开始.这一环节的前期，要求教师依据课程内容、学生已掌握的知识程度和学生心理发展的特点等，依托学生的生活经验、生活实例、物理实验或物理学史等创设合适的问题情境，引起学生认知冲突，从而激发学生求知欲.

“探究”环节是学生依据“前期的认知冲突”，进行合理的科学猜想、设计定性或定量的研究实验或逻辑推理，从而论证自己的猜想，最终形成结论的过程.该过程是学生建构知识、掌握科学方法的重要环节.该过程中，教师是引导者和组织者，为学生的探究指明正确的方向和组织开展小组合作，实现经验的共享，深化“探究”过程.

“解释”环节是在学生通过探究获得直接的感性体验或理性推理后，用自己的语言对相关问题作出解释.此环节中，教师要充分引导学生相互倾听和相互补充，通过适当的点拨，最终形成规范、完整、科学的知识体系.

“迁移”环节是学生利用通过自己“探究”、相互补充而形成的新的知识和方法去解答实际问题或应用于新情境的过程.该环节是学生的学习横向拓展和纵向挖掘的过程，是深化理解概念的过程，亦是学生解决实际问题能力的升华的过程.

“评价”环节分两部分：一部分是渗透在前述的四个环节里，其目的是对学生活动做出恰当的指引和鼓励，促进前述环节的顺利进行；另一部分是放在结尾处，其包括学生评价和教师评价两个方面.学生评价是学生对自己所掌握的知识、方法和过程中出现的问题等多方面的反思，并提出可进一步探讨的问题.教师评价是教师对学生掌握知识和技能情况的评定，亦是“态度、情感和价值观”的引领.

2 “5E”教学模式的实践运用举隅——自由落体运动

2.1 引入

问题情境1 小游戏——如图1，测测你的反应快不快？ 请你和周围几组同学比较，谁反应最快？你的比较角度？

反思与评价 直尺，在日常生活中主要是用来测量长度，即对应的是空间.本问题的设置，与学生的前概念不一致，引发了学生的认知冲突，大大激发了学生的学习兴趣.在学生具体操作前，教师应先做好相关释疑，如反应时间是指“发现情况——传递信息给大脑——大脑发出指令——肢体做出反应”的时间间隔.在学生具体操作中，教师应巡视全场，对学生一些错误的操作进行相关的引导.在学生表述过程中，教师应做好适当的补充，从而自然的引出本节课的课题.

问题情境2 你观察过落体运动吗？请依据你所观察到的现象，说一说“重的物体和轻的物体哪个下落的快？”

反思与评价 在实际的课堂教学中，在问题情境2的引导下，学生尝试解答，有的同学以“树叶和石子”的下落为例，认为“重物比轻物下落快”；有的同学以“大石子和小石子”的下落为例，认为“重物、轻物下落一样快”等等.本问题的设计，将学生的思绪引向他们原有物理认知和方法经验上去，让学生的原有认知展現无遗.教师在此过程中，依托学生所举实例和科学史（亚里士多德的结论），引导学生对比分析，部分同学能够很快就感知到是空气阻力对运动造成了一定的影响，从而为后继的“探究”奠定了基础.

2.2 探究

问题情境3 实验探究——①利用手边的物品（如纸片、铅笔、文具盒等）验证，重的物体一定比轻的物体下落的快吗？②此处是讨论“物体的轻重”对下落运动的影响，若你认为空气阻力对实验会产生一定的影响，请你设法消除这一干扰.③请学生表述现象？

问题情境4 逻辑推理——以学生手边两个质量不同的物体为例，现将两物体从静止开始释放，按亚里士多德的结论，两物品下落快慢的情况如何？若将两个物品连接起来，这个整体的下落快慢与前述两者又有何区别？

反思与评价 “问题3”的设置，意图利用学生熟悉的身边物品创设教学情景，充分开发其潜在的教育功能，使学生倍感亲切，从而获得有效的思维启迪和愉快的情感体验[2]，拉近了学生与物理的距离，让学生感受到物理就在身边.体验过程中，学生充分发挥想象和设计能力，有用“橡皮和纸片”的、“纸片和纸团”的等等，极大的提高了学生的参与度，增强了学生的体验性和存在感.“问题4”的设置让学生充分感受到了逻辑的力量，在推理、辨析中形成结论.教师此时再出示真空管实验，再次验证学生的结论，引出“自由落体运动”的定义.

问题情境5 在依据“自由落体运动”定义讨论该运动的特征后，教师可出示适当的例题，如“在真空中由静止开始释放的铁球的运动；在空气中静止释放的纸片；在空气中由静止开始释放的铁球的运动”，让学生去判断哪些运动可以看成是自由落体运动.然后提出新的问题——依据你的生活经验，自由落体运动是什么性质的运动？你准备如何验证你的猜想？（小组讨论、分组实验）

反思与评价 例题的出示是为了通过实例的辨析，进一步帮助学生理解自由落体运动的特征.依据生活经验，学生能够很快得出自由落体运动是一种加速度运动，此时教师立刻提出“这是匀加速直线运动吗”，从而引发新的问题“如何测定自由落体运动的加速度”.该问题建议通过小组讨论的形式进行.从课堂实践看，学生主要的测量方向有两个：（1）方案1——测下落高度和时间，讨论关系.教师在肯定学生实验思想方法的正确性后，可引导全体学生对本方案的“可操作性”进行讨论；（2）方案2——纸带法.当学生回答出这一方案后，教师进一步追问实验具体的操作等细节问题，然后进行分组实验，测量自由落体运动的加速度，并交流各自的结果；（3）具体操作中，若学生基础较好且运算情况良好的话，建议对利用“频闪照片测加速度”做简要讨论.

2.3 解釋

本节课，“学生解释”共有两部分：一是前期通过体验性实验和逻辑推理，对“物体下落的快慢与物体的轻重有无关系”作出判断；二是依据定量实验，通过具体的实验数据，计算下落过程中的加速度，从而给出自由落体运动的特征.在这两个过程中，教师要充分给予学生展示自我探究成果的舞台，鼓励学生用自己的语言表述对所探究知识、规律等的理解，分享过程中所使用的物理思想和数学处理方法等；教师要与其他学生做好一个倾听者，同时引导其他同学做好相关补充和论证，最后再针对学生的一些不完整的结果、错误的结论和方法、存在的疑问进行引导解释，使学生逐步建立起完整的、正确的科学知识体系[3]，最后出示教材上的图片，请学生观察表中数据分布的特点，从而培养学生的观察和分析能力.

2.4 迁移

问题情境6 通过前面的学习，我们认识了自由落体运动的性质，你能否说说自由落体运动中描述物体运动的物理量之间存在怎样的规律？

问题情境7 测量一下你和同桌的反应时间并计算出来.

反思与评价：“问题情境6”的设计，是让学生对新旧知识进行对比，建立联系，使学生可以把新的知识和方法纳入原有的知识系统，构建起新的知识体系，培养学生的迁移能力.“问题情境7”的设计，首尾呼应，学以致用，从而进一步加深学生对新知识的理解和运用.

2.5 评价

问题情境8 （1）这堂课，你学到了哪些物理知识？你体会到了哪些探究未知事物、规律的方法？（2）通过本节课的学习，你如何评价亚里士多德和伽利略对研究落体运动所做的贡献？你觉得科学研究的重要精神是什么？

反思与评价 第一个问题的设计，目的是希望学生对本节课所涉及的知识和方法进行梳理，同时也是对自己在本节课中的一些学习行为进行反思，以便在以后的学习中进行合理的调整；第二个问题是从“情感、态度、价值观”层面上来设计的，意图引导学生能够正确、全面的评价两位科学家所做的贡献，避免以偏概全.

3 教学反思

奥尔康、金德和申内特研究发现：学生一般能记住他们所阅读过的10%……他们边做边说的90%[4].显然，学生的参与度决定了他们的收获程度.在“5E”教学模式的课堂上，在教师的“问题支架”下，学生积极参与，通过“感知——定性体验——逻辑推理——定量探究——阐述观点”的方式，在过程中构建知识体系，体悟科学方法，获得成功的喜悦，从而逐步形成一个感知心智活动的良性循环、形成乐观向上的人生观和价值观.

参考文献：

[1]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（06）：108-112.

[2]张章录.巧用身边物质 打造高效课堂[J].课程教学研究，2013（01）：51-53.

[3]沈玉红.“5E ”教学模式的启示——让化学课堂教学更有效[J].教学月刊·中学版，2014（05）：22-24.

[4]何润伟.物理教学应改变“讲解法”一统天下的局面[EB/OL].http：//eblog.cersp.com/userlog/708/archives/2008/729763.shtml#1861063.