化学核心素养导向下的5-E 教学模式运用——以“弱电解质的电离平衡复习”为例

张小琼

（古田县第一中学，福建 宁德 352200）

作为建立化学学科核心素养与课程教学内在联系的主阵地，高中化学课堂教学积极倡导“教、学、评”一体化，促进学生学习方式和教师教学方式的转变。基于培养能力和提升素养的5-E 教学模式不失为新课程理念下化学课堂教学模式改革的一条有效路径。

一、5-E 教学模式契合化学学科核心素养培养

5-E 教学模式是由美国生命科学课程研究中心（简称BSCS）开发的基于建构主义的教学方式，21 世纪初期起盛行于欧美并于近年逐渐引入我国。该模式将课堂教学分为吸引（Engagement）、探究（Exploration）、解释（Explanation）、发散（Elaboration）和评价（Evaluation）这五个环节，取每个单词的首字母称为5-E 教学模式。［1］“吸引”是5-E 教学模式的首个环节，通过联系生活实际创设适当的问题情境，与以往掌握的知识相关联并引发认知冲突，激起学生对所提问题的思考。“探究”是5-E 教学模式的核心环节，这一环节教师充分利用“吸引”环节引发的认知冲突做适当引导，启发学生针对化学问题发现探究价值，并根据探究的目的设计进而优化探究方案，依照方案进行实验操作并处理实验信息并形成结论，交流实验探究成果并提出改进方案。“解释”是5-E 教学模式的关键一环。教师创设问题情境，引导学生在探究完成后收集证据，并对探究结果进行分析和归纳，初步形成解释。教师进一步直接或间接介绍观念、结论或阐述过程、方法，使学生更加深入地理解探究结果，更加科学地建立解决问题的思维框架。“发散”环节是在学生对已生成的新观念理解的基础上，对新观念做进一步拓展、迁移直至能关联与新观念有关的知识并能用新观念分析和解决问题，加深并强化学生对化学观念的理解和应用技巧。“评价”是5-E 教学模式的最终环节，可独立呈现也可贯穿整个教学过程。学生自评、互评并对探究过程以及探究结果有所反思总结，内化为自身知识；教师利用检测、作业、提问的方式评价学生学习情况，同时评估自身教学效果及时调整思路。

“5-E”教学模式区别于以往轻实践重理论的灌输式授课模式，强调探究式学习和遵从认知规律，由浅入深掌握重要概念，基于建构主义培养学生的主体性、主动性、创造性和合作意识，从而达到促进学生全面发展，提高学生科学素养的目的。该教学模式能很好地契合新课程以“立德树人”为目标的培养学生化学学科核心素养的理念。现以高三化学“弱电解质的电离平衡复习”一节为例，阐述“5-E”教学模式在培养化学学科核心素养方面的运用。

二、高三“电离平衡复习”的5-E 模式运用

（一）复习目标与策略

经过高二对化学反应原理知识的学习，学生已经知道弱电解质的电离是一个可逆过程，并能够从多角度设计实验证明，具备了用平衡理论解决实际问题的能力。电离平衡在化学反应原理学习中起到承前启后的作用，既是对化学平衡理论的运用、延伸和迁移，也为后面相关平衡知识的复习做好铺垫，故此选定“弱电解质的电离平衡”作为高三一轮复习的一个微专题。结合2017 版新课标有关此节内容的要求将本课的教学目标确定为：①掌握弱电解质的电离平衡相关知识与证明方法；②探究影响弱电解质的电离平衡的实验手段；③培养学生的团队合作与竞争意识、培养科学探究与创新意识等核心素养，树立科学的化学观念。

结合上述目标，运用5-E 教学模式设计教学流程，以探究甲酸酸性强弱为任务驱动，引导学生根据弱电解质电离特点及影响因素设计实验方案，分析实验数据，进而完成强、弱电解质性质的“宏观-微观-符号”三重表征的构建。

（二）教学过程

1.吸引（Engagement）环节——创设真实情境、提出问题

吸引环节一般在课堂的开始阶段，以真实情境为载体让学生对本节课产生浓厚的兴趣，主动参与到学习中。化学学科常用的引入情境包含生活中的化学、新闻热点、学术史料、化工流程、化学实验和生产环保等。

活动一：视频播放洁厕灵广告，PPT 展示被蜜蜂、蚂蚁叮咬后红肿起包的图片

意图：用熟悉的生活情境让学生积极参与到课堂活动中。培养学生宏观辨识与微观探析的素养，能根据物质的宏观特征对物质分类，进而联系物质的组成和结构用以解释宏观现象，并由两种成份引发思考：盐酸与甲酸性质的异同点。从身边的化学问题引入，让学生关注生活，感受化学源于生活、用于生活的学科魅力。

活动二：PPT 展示查阅资料“甲酸酸性很强，有很强的腐蚀性”

意图：通过查阅资料显示的信息，产生认知冲突。在学生的意识中甲酸是一种弱酸，如何理解甲酸酸性很强？到底甲酸是强酸还是弱酸？有哪些方法可以证明？通过问题串的设置引导学生依据物质微观结构，描述或预测物质的性质、分析改变条件后可能发生的变化，并评估某种解释或预测的合理性，为后面探究活动的设置铺路。培养学生分析与推理的关键能力和实事求是的科学态度。

2.探究（Exploration）环节——设计实验方案、验证猜想

活动一：设计实验探究甲酸是弱酸

根据弱电解质的特征，6 人分成一组讨论总结，写出本组设计的方案。

意图：根据吸引环节的认知冲突，让学生感受在集体氛围中倾听、交流、发散思维，培养学生合作、探究、设计等关键能力的同时实现“科学探究与创新意识”和“证据推理与归纳能力”的学科素养培养。同时，学生在具体探究活动中会暴露自身在电离平衡方面的知识、方法上的缺陷，也有利于“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”等素养的培养。

活动二：各小组展示方案

学生设计的主要实验方案有：①利用等浓度的HCOOH 和HCl 溶液，测定pH、与镁条反应的速率、对比导电性、加热溶液后pH 变化；②取一定pH 的HCOOH 溶液稀释后pH 如何变化；③滴定法对比等体积等pH 的HCOOH 与HCl 溶液消耗的NaOH 溶液的体积；④测一定浓度甲酸钠溶液的pH；⑤向HCOOH 溶液中滴入紫色石蕊溶液，再加入甲酸钠溶液，观察。

意图：由各小组派代表展示设计成果，活跃课堂气氛，通过互相评价、修正，让学生自我检测和归纳探究成果，突破思维局限，培养创新素养的同时为下一个活动做铺垫。

活动三：分析不同方案设计的理论依据，并描述预期的现象

意图：分小组阐述时，教师能及时把握学生对弱电解质与强电解质的本质区别是否应用得当，实验设计的严密性和可行性，并能适时点评纠正学生错误的表达或设计。通过类比、迁移、总结等探究活动，加深了学生对弱电解质电离的特点的认识，培养了学生处理转化、归纳总结以及预测推断等关键能力和科学素养。

活动四：选择部分易于操作的实验让学生动手，检验学生的预测

①取两支试管分别加入1 mol·L-1的盐酸、1mol·L-1的甲酸溶液，然后再分别加入等量的镁粉，结合HCl、HCOOH 与镁反应不同时间段的现象，画图分析c(H+)变化情况；②利用pH 计分别测定相同条件下1mol·L-1甲酸溶液以及0.1mol·L-1的甲酸的pH。

意图：在实验过程中，检验学生实验操作、仪器使用和报告整理等能力，让学生参与到探究中来，从中获得肯定，激起学习的热情。整个探究过程采用强、弱电解质性质的“宏观-微观-宏观”的教学策略，经历探究过程、领悟探究方法，有利于学生形成完善的化学科学实验观念。

3.解释(Explanation)环节——归纳总结、构建模型

鼓励学生用自己的语言总结探究环节的设计思路。最终归纳得出两个设计角度：其一，从弱电解质电离的本质入手，只能部分电离，离子浓度小；其二，从平衡移动角度着手：弱电解质的电离平衡遵循化学平衡移动原理，电离平衡的移动会随着溶液的浓度、温度以及离子浓度改变而发生，具体规律是：①稀释溶液电离平衡向右移动，电离程度变强；②电离过程吸热，升温电离平衡也会向右移动；③电离平衡中的同离子效应。例如，在HCOOH 溶液中加入HCOONa晶体，增大了HCOO-的浓度，平衡向左移动；加入稀盐酸，平衡也会左移；④能参与反应的物质的影响。如向HCOOH 溶液中加入锌粉或NaHCO3，平衡向右移动。再一次升华“变化观念与平衡思想”的核心素养培养。

同时引导学生统筹理想方案所具备的要素：原理正确、装置简便、操作容易、现象明显［2］，有方向有针对性地设计方案，培养学生建模并运用模型解释化学现象，建立观点、结论和证据之间的逻辑关系，培养“证据推理与模型认知”素养。

4.发散（Elaboration）环节——迁移拓展、知能并进

活动一：根据测得1mol·L-1HCOOH 和0.1mol·L-1HCOOH 的pH，计算二者电离度，比较电离度的大小

意图：除借助仪器外，还能通过计算电离度比较稀释后电离能力变化。从而得出实验和计算的角度都能得到结论，弱电解质越稀越电离。说明从定性定量角度均能得出弱电解质电离的特征。

活动二：已知相同条件下测得1mol·L-1CH3COOH的pH 约为2.4，学生通过计算对比HCOOH 与CH3COOH 在相同条件下的电离平衡常数，哪个更大

意图：锻炼学生发散思维和数据的处理能力，巩固三段式计算平衡常数的方法，并通过计算对探究结果进行佐证，加深对勒夏特列原理的理解。使学生体会可用电离度、电离常数定量评价弱电解质的电离能力，培养学生对实验数据的处理能力和严谨求实的科学态度。培养学生能通过定性分析和定量计算验证所学结论并能对自己的解题方法进行评价并改进模型，能指出所建解题模型的局限性，探寻模型优化的方法。

5.评价（Evaluation）环节——自我修正、评估效果

活动：教师引导学习小组间对学习情况、合作态度、参与表现和实验技能等进行互相评价并提出开放式问题：用肥皂水真能缓解蜜蜂或蚂蚁叮咬引起的红肿吗？能否将此情境设计成试题？课堂上所设计的方案还有哪些缺陷？还有没有更加易于操作得到结论的方案？今天的复习模式还适合哪些专题复习？

意图：新课程倡导实施“教、学、评”一体化的教学模式。化学课堂评价的目的在于激励学生反思，让学生在质疑、互评、反思、自评的过程中不断提升化学学科素养。评价环节贯穿于整个课堂并延伸到课后，在提问的设计和点评时有意识地关注化学学科核心素养的培养，实现过程性评价和结论性评价相结合，树立素养为本的评价观。

三、5-E 模式培养化学核心素养的总结与展望

与传统复习课讲练结合、满堂灌的复习方式不同，5-E 教学模式彰显学生在课堂的主体地位，能够有效提升化学学科的学习效果和兴趣，改善学生缺乏主动性的课堂状态，在无缝对接新课程背景下的化学核心素养的培养理念的同时，大大提高化学课堂教学的有效性。纵观整堂课，教师就像引路人，指引学生从认知冲突开始，经历探究、解释、发散以及贯穿整个课堂的评价活动，在与他人合作与自我反思的过程中运用多种辨识探析手段，合理利用证据建构模型，掌握并巩固所学的知识和规律，同时实现质疑、思考、讨论、实验、观察、对比、归纳等多重技能的锻炼。［3］

任何一种新的教学模式的运用效果都需要时间的检验，也需要实践者投入大量的精力去琢磨去适应去“因地制宜”“因材施教”。在运用5-E 课堂教学模式过程中也收到了众多良好提议，比如是否可将课堂延伸到课外拓展成6E、7E 教学模式，是否可以针对不同课型调整各环节的教学顺序等。笔者觉得无论是增加教学环节还是将教学模式应用于不同课型，都要把握以下两点：一是重视各环节切入点的灵活性。针对不同层次不同班级设计不同的教学环节切入点，做到计划下有变化，兼顾化学核心素养培养的个性化需求；二是重视各教学环节的过程管理。教学过程多设预案，出现问题要寻根溯源，了解问题是源自基础知识、解题方法还是思维方式，针对性地加以引导解决，进一步提升学习需要和思维参与。