基于5E教学模式的生活化物理教学研究

郑雅欣 陈晓琪 王方标

摘  要  基于5E教学模式，与生活化教学相结合，以新人教版高中物理必修二第六章第四节“生活中的圆周运动”为例，进行生活化的物理教学设计，同时阐释在核心素养背景下5E教学模式与生活化教学相结合的重要性及意义，以期为一线教学提供参考和借鉴。

关键词  5E教学模式；核心素养；生活化教学；高中物理；圆周运动

中图分类号：G633.7    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）09-0062-03

0  引言

《普通高中物理课程标准（2017年版）》提出新的课程理念，同时对教师和学生提出更高的要求：教师在教学物理知识时不应只是进行传授式教学，应该突出学生的主体地位，倡导探究式学习，重视学科的课程评价，促进物理核心素养的形成；倡导学生多思考物理问题，积极动手，提升动手实践能力。

1  物理教学的现状及危机

当前，很多物理教师仍然采用传统的讲授法进行教学，忽视学生实验和物理探究过程，重视题海战术。也许这种方式短时间内能提高学生的成绩，可这与以人为本的教学理念背道而驰[1]。物理学科是以实验为基础的学科，强调学生的实践能力，提高学生的物理学科核心素养是教学的核心目标，而传统的教学模式显然已经无法满足当下对学生培养的要求，因此，要寻求更合适的教学方法。

2  生活化教学的重要性

物理来源于生活，人们同样生活在一个物理的大千世界中，生活化教学同样必不可少。物理学科中的很多学习内容都来源于生活，人们同时应用物理的专业知识去解决生活中的实际问题[2]。生活化教学可以融入教学的每个环节，基于学生已有的认知引入问题或要学习的知识，让学生获取物理知识的过程成为回归生活的过程，学以致用。

3  基于5E教学模式的生活化物理教学研究

顾名思义，5E即五个“E”开头的英文单词，分别为Engage、Explore、Explain、Elaborate和Evaluate，翻译成中文可解释为吸引、探究、解释、拓展和评价[3]。5E教学模式历史悠久，而且这种教学模式经过实践的验证和检测，具有很好的教学效果。以生活化教学为核心理念，5E教学模式可分为五个教学环节：“吸引”是教学中的第一环节，通过与生活实例相结合，或者设置相关知识的生活问题等多种方式引导学生积极思考，是良好教学的开端；“探究”环节是教学中至关重要的一环，在此环节可布置小组讨论任务，共同解决问题，大家集思广益、扬长避短，让学生在轻松愉快的氛围里解决问题；“解释”环节，教师要以专业的知识术语进行解释，在传授新知识的同时，更要规范专业知识的表达，既搭建专业知识与生活实例的桥梁，又规范专业知识的学习；“拓展”这一环节是对前面环节知识的展开学习，也是对学生知识学习的检验[4]；最后一个环节为“评价”环节，可采取自评、他评等多种方式，让学生通过评价来检验自己的知识水平，同时锻炼语言组织能力。

4  基于5E教学模式的生活化物理教学研究案例

下面以新人教版高中物理必修二第六章第四节“生活中的圆周运动”为例进行探讨。

4.1  以生活实例开始的“吸引”环节

在教学开始前，要先吸引学生的注意力和激发学生的学习兴趣，这样有利于形成良好的教学开端，同时让学生以更大的专注度投入学习。在教学开始时，教师可以不直接介绍物理知识概念，而是通过生活实例或者教具来引起学生的共鸣。让学生观看视频，视频内容为火车转弯、汽车过拱桥等生活中的常见运动。

问题一：上面视频中都涉及什么运动？是不是非常熟悉？可以用我们之前学习过的圆周运动的知识来分析吗？同学们可以把视频中的实物简化成模型画到纸上，进行受力分析。

问题二：为什么火车的车轮如此设计？为什么外轨高内轨低？请同学们仔细观察一下火车的结构和铁轨的结构。

学生在思考过程中并非任务驱动式思考，而是自发地去思考现实生活中火车转弯问题，从而顺利引入新知识。这样的“吸引环节”一方面可以培养学生的动手及观察能力，另一方面则是通过火车转弯等生活实例让学生联系实际生活，从而将所学知识应用到生活情境中来。

4.2  通过生活中的问题来引导学生“探究”

在“探究”过程中，教师要充分引导学生思考，鼓励学生小组合作，分别发表自己的看法。将火车转弯图放大，让学生观察结构，教师提示当火车的内轨和外轨高度相同时，进行受力分析。学生小组内进行讨论，画出受力分析示意图，相互交流、取长补短，最好有不同的观点分析，从而拓展思路。

小组合作一：火车内轨和外轨相同时，如图1所示，尝试画出火车简图，进行受力分析。

小组合作二：探讨展示的火车及铁轨结构图设计的合理之处，尝试用学过的物理知识来分析。

最终学生经过探讨得出：当火车的内轨和外轨高度相同时，火车转弯时的向心力是由摩擦力和弹力来提供的。火车质量较大，长期使用，会让弯道处的铁轨损坏加剧，这种情况下，火车是非常容易损坏的。可以让学生想象自己是火车设计专家，如何设计火车，才能让它的使用寿命更长久一些呢？增进学生之间的交流，让学生发挥想象力，增强创新能力，培养责任感和工匠精神。

4.3  通过“解释”总结上述问题，理解生活现象

在这一阶段，教师首先要正面解决上一环节所提出的问题，规范学生作答的专业知识部分，进而解释生活中的现象。“解释”环节要求教师纠正上一环节的问题，用理论知识解答火车转弯这一生活模型。

在上述问题中，涉及内轨和外轨相同以及不同两种情况。首先进行总结，当内轨和外轨高度相同时，进行受力分析，明确在这种情况下火车的向心力是由铁轨外轨的轮缘水平弹力提供的。这就存在一个问题：火车质量是非常大的，在内轨和外轨高度相同时，对火车损害很大。因此，不能采用这样的方式。由此拓展学生的思维，让学生明白很多固有事物的存在并不是一成不变的，随着时代的发展，要与时俱进，根据时代特点作出相应调整和改进，学会用辩证的思维去看待问题。

教师再根据内轨和外轨高度相同时所面对的问题引导学生思考：如果在火车的转弯处设置外轨略高于内轨，如图2所示，进行受力分析。与上述情况不同的是，在此情况下，向心力是由重力和支持力的合力提供的。

在此过程中，学生对问题的思考得到明确的答复和语言的规范，相比直接传授知识的方式，印象会更深刻，而且会非常珍惜自己的思考成果，会达到事半功倍的效果。

4.4  利用常见生活模型，“拓展”思维

作为一门与生活紧密联系的学科，物理知识的传授不能仅限于此，在前面的环节总结了水平方向的圆周运动，接下来要进行竖直方向圆周运动分析和总结，使知识内容形成一个完备的体系，本质上也是为学生的学习做示范，思考问题不能单一。以本节知识为例，引导学生去思考竖直方向上的圆周运动，向学生展示汽车过桥的视频，播放汽车通过山区视频、车速过快视频，思考：山区铁路弯道过多，能否大面积提速？

为了研究方便，取汽车通过最高点那一瞬间进行研究。通过分析可以知道，汽车受到的压力是小于重力的，二力的合力提供了向心力。通过受力分析可知，二力做差提供向心力，即F=G-N，F=mv2/r。当速度逐渐加快时，会发生什么现象呢？随着速度越来越快，则对桥的压力越来越小，汽车会有飞出去的危险，很容易发生交通事故。同时对学生科普交通安全。这启示人们开车的速度不要过快，当车速快到一定程度时，车就会做平抛运动，因此，这也是路上限制车速的原因之一。通过这个生活实例分析，不仅帮助学生巩固了知识，也强化了学生的交通安全意识。

拓展训练：随堂设置问题，学生进行回答。

例题：小明和朋友一起开车出去游玩，开车过程中通过一个圆弧形的拱桥，半径为50米，小汽车和人总质量为600千克，汽车到达桥顶时速度为6 m/s。

1）画出汽车经过桥顶时的受力示意图。

2）提问：当汽车经过桥顶时，汽车对桥的压力是多少？

4.5  “评价”阶段的生活化总结

学习本节知识后，学生对向心力有了更加深刻的了解，分析问题会更加系统和全面。评价环节不只是最后环节的内容，而是可以穿插到任何一个环节。在传统教学中，评价这一环节体现较少，但实际上非常重要，而评价也分很多种类别，可以是教师对学生的回答评价，对整堂课的总结评价，也可以是学生之间的评价、自评或者他评。针对本节知识，可以从水平和竖直两个方向的圆周运动进行总结，在水平方向上以火车为例进行分析，在竖直方向上以汽车过拱形桥为例进行分析，通过分析整合，让学生对日常生活中的现象产生更加深刻的认识。在竖直方向上，还可以对汽车通过凹形桥进行思考，这也是对竖直方向上圆周运动案例的拓展。值得注意的是，在评价环节不能为了评价而评价，要针对具体问题进行归纳，切实按照生活中的实例去分析，真正发挥评价的积极作用。

5  结束语

5E教学模式在教育界受到广泛认可。该教学模式以建构主义为基础，强调学生学习的主体地位，其中五个经典教学步骤吸引、探究、解释、拓展和评价更是充分体现了新课标对学生的要求，对学生语言组织、观察、合作、评价等多方面能力提升有较大帮助，可有效提升学生科学素养。基于此模式的生活化教学，将物理专业知识与生活实际问题紧密联系，学生更容易接受新知识的内容，通过这一学习过程，发现专业知识不只是课本上的理论，还可以成为自己解决问题的工具。5E教学模式使学生的思辨能力和总结能力都得到提高。

参考文献

[1] 蔡田怡.基于“5E”探究模式的生活化教学：以初中物理“杠杆”教学为例[J].物理教师，2020，41（12）：48-51.

[2] 王建刚.基于主题情境的初中物理生活化教学的研究[J].华人时刊（校长），2018（12）：61-62.

[3] 郑原琛.“5E”教学模式在高中物理力学核心概念教学中的应用研究[D].昆明：云南师范大学，2020.

[4] 潘星谕.基于“5E”教学模式的高中力学典型迷思概念的转变研究[D].昆明：云南师范大学，2019.

作者：郑雅欣、陈晓琪，牡丹江师范学院在读研究生，研究方向为物理学教育；王方标，通信作者，牡丹江师范学院，讲师，研究方向为物理学教育（157011）。