“5E”教学模式下教具的自制

杨晓燕

自制教具一直是国内外教育研究领域的热点，然而现阶段大多数自制教具方面的研究都比较宽泛，对具体实践的研究较少。本文给出了与现代化技术相结合的自制教具的设计制作方法，展示了“5E”教学模式在小学科学课堂中的实践应用。

一、引言

自制教具可以提高教学质量，可以培养学生的观察能力、实践能力、设计能力、思维能力、表达能力等。它在培养学生的学习兴趣、探究能力、科学态度等方面有极其重要的作用。

“5E”教学模式是美国生物学课程研究开发的一种基于建构主义教学理论的模式，它的五个环节是吸引（engagement）、探究（exploration）、解释（explanation）、迁移（elaboration）和评价（evaluation）。运用“5E”教学模式，不仅其“吸引”环节能激发学生的学習兴趣，其余四个环节也有助于学生探究设计、证据收搜、科学解释等能力的发展。

二、教具装置图

三、教具在教学中的意义和价值

（一）教具的教学意义

该教具可以用于教科版小学科学四年级下册第二单元第7课《电路中的开关》的教学，主要通过创新自制教具“百变开关演示仪”，运用新技术，为学生展示多种与现代化技术相结合的开关。这既可以促进课堂上师生的交流，为学生提供充足的探究时间和空间，又可以让学生联系生活，把学习的新知识与现实生活相联系，更好地培养开放性思维、科学思维以及实验探究、实践创新能力，提升其科学素养，使活动更加直观、科学、有趣，达到玩中学、快乐学的效果。

（二）教具的教学价值

该实验教具设计新颖，构思巧妙，体现了新的实验活动方式、方法和内容，在应用新技术方面有创新和发展，在信息技术与传统实验的整合方面有所创意。操作简便，现象明显，元件拆卸方便，外形美观，可随时替换不同种类的元件;背景语音也可随时根据情境的不同进行切换，具有较强的实用性，便于自制推广。

四、仪器特点及用途

利用组合法，将“触摸传感器”“光敏传感器”“火焰传感器”“雨滴传感器”“酒精传感器”“声音传感器”和“灯带”等放置在一个示教板上。当用不同的触发方式如“触摸”“光”“水滴”“火焰”“烟雾”“酒精”“声音”和“磁铁”等去触发每一种开关，开关闭合后，不同性能的传感器就会播放不同情境的语音警报，使学生协同运用视觉、听觉、触觉、嗅觉、色觉等多种感官进行观察。它具有如下特点：

教学性。制作的教具与学习内容、实验内容协调一致，有利于培养学生的创新精神、实验动手能力，有利于其自主学习、合作交流。

科学性。符合科学原理，有利于学生学习科学知识，掌握科学方法和实验操作技能，有利于其树立科学思想和科学精神。

创新性。设计构思巧妙，富有新颖性，有利于激发学生的学习兴趣，促进其动脑动手。

启发性。易引发学生的学习兴趣和思考，有利于学生主动参与、互动、合作交流。

实用性。操作简便，现象明显，元件拆卸方便，可随时替换不同种类的元件。其背景语音也可随时根据情境的不同进行切换，具有较强的实用性，便于自制推广。

作品符合参与者的年龄层次、知识及能力水平，具有独立创作的真实性。

五、制作方法

首先，如图2（a）导线;（b）电压表、电焊线、喇叭等;（c）传感器、开发板、电源、灯带等，准备材料。

其次，如图3（a）设计图;（b）亚克力板散片;（c）粘贴固定好亚克力板，设计制作外壳。

第三，对开发板进行编程，加载对应每个通道的背景音乐。通过导线连接电路，将传感器与对应开发板的信号通道连接在一起。连接好音箱或者喇叭。如图4（a）灯带的组装;（b）灯带的调试，组装灯带及调试。

最后，安装电源，整理导线，接通电源调试，完成组装，如图1。

六、《电路中的开关》教学案例

（一）吸引（engagement）——听话的“魔盒”

本环节利用学生的好奇心展开课题，通过自制科技感很强的听话的“魔盒”吸引学生的眼球，点燃学生的学习热情，提高课堂活力，激发学生强烈的求知欲;设置悬念，集中学生的注意力，抓好时机，引入新课。

通过激发学生的学习热情，使学生产生主动建构知识的兴趣，为后续展示与介绍多种开关做铺垫，并引出主题。

（二）探究（exploration）——开关的作用

首先引导学生观察透明小电筒里的开关原理，有目的地指导学生观察玩具灯的开关是怎样控制电流通断的。学生不断地按动着开关，进行深入观察，“开关按下去，铜片接触，电流连通，小灯泡亮了”，“开关往上松，铜片分开，电流断开，小灯泡不亮”。学生交流着自己的观察成果，对小开关的作用有了更具体的了解。

本环节让学生经历“提出问题—提出猜想与假设—制订计划与设计实验—交流与合作”的探究过程，通过观察、讨论、交流，使学生了解开关的开和关与小电筒的亮与灭的关系，进而获得对开关在电路中的作用的认识。

（三）解释（explanation） ——“魔盒”揭秘

介绍“魔盒”原理，再次巩固开关的作用。循序渐进，引导学生学会用非接触式开关控制电路的通断，启发学生积极探究、创新，巧妙运用身边的材料来设计。

（四）迁移（elaboration）——了解各种各样的开关

通过演示自制教具“百变开关演示仪”，向学生分别讲述不同种类的开关，包括“触摸”“光”“水滴”“火焰”“酒精”和“声音”等多种触发方式开关，让学生协同运用视觉、听觉、触觉、嗅觉、色觉等多种感官进行观察，使学生对开关的理解不仅仅限于固有印象，更能亲身感受开关的多样化与实用性，明白不同形式的开关均起源于生活，可以用于生活的方方面面。例如让学生能够产生联想：当生活中发生火灾时，可能想到火灾报警器开关;遇到积水的情况时，可能用到水滴报警器开关;遇到酒精泄露时，会想到酒精报警器;当触发“声音”“光”“磁铁”时，会想到家里经常用到的声控开关如光控开关、磁性开关等。

（五）评价（evaluation）——课后动脑筋

利用本堂课所学知识，解释水位报警器的原理，并设计一个水位报警器。本环节让学生体会科学源于生活，培养学生的实践能力和创新思维能力，以此增进学生的学习能力和科学素养。

七、总结

显然，学生在科学课堂实践中的表情流露及参与度反映了他们的收获程度。教学设计的方式方法多种多样，但有一个共同点是始终不变的，那就是实验教学要建立在以学生为主体的基础上，让他们利用现有条件亲自动手设计制作最适合自己的教具，培养创新思维，从而提高小学科学课堂教学效率，最终提高每一个学生的科学素养。