核心素养视域下“7E”教学模式的应用实践

邹燕

［摘 要］“7E”教学模式由激发、参与、探究、解释、精细、评价和延伸7个环节构成。文章以“磁场对通电导线的作用力”的教学为例，探索核心素养视域下“7E”教学模式在高中物理教学中的应用实践。

［关键词］“7E”教学模式；核心素养；磁场；通电导线；作用力

［中图分类号］    G633.7            ［文献标识码］    A          ［文章编号］    1674-6058（2024）09-0030-04

随着课程改革的不断深入，培养学生的核心素养已成为当前学科教学的重要任务之一。《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》提出，高中物理课程应在义务教育的基础上，进一步促进学生物理学科核心素养的养成和发展［1］。

“7E”教学模式由美国教育专家Eisenkraft提出，该模式基于建构主义教学理论，在学习环模式、“5E”教学模式的基础上逐步发展而来，由激发（Elicit）、参与（Engage）、探究（Explore）、解释（Explain）、精细（Elaborate）、评价（Evaluate）和延伸（Extend）共7个环节（如图1）构成［2］。“7E”教学中，学生是课堂学习的主体，教师引领、协助学生进行探究并完成知识的建构。

本文以“磁场对通电导线的作用力”为例，探索核心素养视域下 “7E”教学模式在高中物理教学中的应用实践。

一、激发环节：创设真实情境，促进主动学习

此环节是教学活动的起始环节，教师在此环节中通过创设真实情境，激发学生的学习兴趣，促进学生主动学习。

［情境一］电磁炮。

［教师活动］播放我国研制的电磁轨道炮的相关视频和央视节目《军武零距离》中介绍消防专用电磁炮的视频（如图2），提出问题：电磁炮受到哪种力的作用而加速？

［学生活动］观看视频，思考讨论。

［情境二］电动小秋千实验（学生实验）

［教师活动］引导学生将铝箔纸卷成细长条状，将其两端挂在回形针上，制成“秋千”，并悬在磁铁上方。让学生将“秋千”左端的回形针紧贴在电池的正极，用“秋千”右端的回形针接触电池的负极，观察现象（如图3），并要求学生思考现象产生的原因。

［学生活动］完成实验，观察实验现象并思考实验现象产生的原因。

设计意图：在本环节中，“情境一”展示的是我国在科技领域的最新成果，在吸引学生注意力的同時也增强了学生的爱国情怀和社会责任感；“情境二”中的小实验趣味性强，通过让学生动手实验，激发学生的学习兴趣和求知欲，使学生积极主动地投入后续的学习中，促进学生主动学习能力的提升。

二、参与环节：理解情境内容，建立知识联系

在“参与”环节中，教师基于“激发”环节中所创设的真实情境，引导学生建立前概念和新知识的联系，为“探究”环节的开展做好准备。

师：在刚才的电动小秋千实验中，大家观察到了什么现象？

生：铝箔卷摆动。

师：导线放在磁场中不通电是否受力？导线通电了但不放在磁场中是否受力？请同学们利用桌上的实验器材验证自己的观点。

（学生利用实验器材开展通电导线在磁场中受力的实验，如图4所示）

师：为了纪念安培在通电导线在磁场中的受力研究方面所做出的杰出贡献，把通电导线在磁场中受到的力称为安培力。请同学们先认真阅读教材，学习关于安培力的历史背景及基本概念。

（学生活动：阅读教材）

师：在实验中观察到磁场对电流有力的作用，这个力的施力物体是磁铁，这种相互作用是如何发生的？

生：通过磁场发生。

（教师通过问题链引导学生复习磁场的产生、磁感应强度的定义、安培定则等内容；学生回答问题，复习磁场的相关内容）

设计意图：本环节中，学生通过动手参与、阅读教材和复习已学内容，建立前概念与新知识的联系。这一过程有助于学生主动形成物理概念，了解相关物理学史，培养学生的科学态度与责任素养。

三、探究环节：开展主动探究，促进合作学习

探究环节是“7E”教学的核心环节，在此环节中，教师提出探究的建议和要求，让学生通过小组合作完成猜想、实验方案的设计，并进行实验和观察现象，记录实验结果。

［实验探究1］安培力的方向与哪些因素有关。

师：请同学们猜想安培力的方向与哪些因素有关，并根据现有的实验器材设计实验来验证猜想（实验器材：铁架台、矩形多匝线圈、磁铁、金属杆、金属支架、电池组、导线、细线等）。

（学生以小组为单位进行实验探究，得出结论：安培力的方向与磁感应强度方向和电流方向有关）

［实验探究2］安培力的方向与磁场和电流的方向有何关系。

师：要判定安培力的方向该如何进一步开展研究？如何记录实验结果？

生：采用控制变量法，通过设计表格（如表1），把实验结果记录在表格中方便对比和寻找规律。

学生仍以小组为单位进行实验探究，并将实验结果记录到表格中，根据表格中的信息，寻找出安培力的方向的特点。

设计意图：本环节中，教师引导学生对所研究的问题提出猜想和假设，制订实验方案，并运用控制变量法进行实验验证。该过程中，学生开展深度学习和合作学习，同时对探究过程进行交流和总结，学生的物理学科核心素养得到了有效提升。

［实验探究3］安培力的大小与哪些因素有关。

师：能否在前面的实验装置的基础上加以改进，用以研究安培力大小的影响因素？请设计实验并完成。

（学生改进实验，通过观察现象和实验操作，得出结论：安培力的大小与电流的大小有关，同理可得出和磁场的强弱、导线的长度有关）

设计意图：本环节要求学生明确研究的问题，完成实验方案的设计、实验现象的记录和对比研究，在培养学生的实验技能和探究能力的同时提升了学生的物理学科核心素养。

四、解释环节：总结实验现象，得出物理规律

在此环节中，教师引导学生总结实验现象，得出相关的物理规律，进一步完善知识结构。

师：请同学们结合刚才的实验探究，总结实验结论。

生：当磁场的方向垂直穿进板面，电流的方向水平向右时，所受的安培力竖直向上；安培力垂直于磁场与电流所构成的平面。

师：非常好！以上规律我们可以借助左手来表示，这就是判断安培力方向的左手定则。

设计意图：本环节让学生组织语言阐述观点和结论，使学生的表达能力和知识获取能力得到锻炼。在这个环节中，教师主导，学生参与，有效促进了学生对物理知识的建构及物理概念的形成。

师：请同学们总结影响安培力大小的因素，并通过阅读教材了解安培力大小的定量公式及其适用条件。

（学生总结影响安培力大小的因素并阅读教材）

师：磁感应强度是如何定义的？由此我们可以得到什么？

生：由磁感应强度的定义式可推得安培力的小公式[F=ILB]。

设计意图：本环节通过引导学生分析与归纳安培力大小的影响因素，从教材中获取信息，并从磁感强度的定义式推导进行验证，有效培养学生获取信息、分析推理论证的能力。

五、精细环节：引发认知冲突，完善认知结构

在此环节中，教师通过引发学生的认知冲突，使学生强化对新概念的理解和认识，扩展其内涵的深度和广度，从而完善其认知结构。

师：请同学们观察下面两幅图（如图5、图6），思考通电导线所受安培力的方向如何。

学生运用左手定则判断安培力的方向，但在分析图6时遇到了困难；教师引导学生运用安培定则对图5做进一步的分析，并得出结论：安培力既与磁场垂直，又与电流垂直，即垂直于磁场和电流所构成的平面，但磁场与电流方向并不一定垂直。具体应用时应先判断磁场与电流所构成的平面，再利用左手定则判定安培力的方向）

师：请同学们继续思考图5中通电导线所受的安培力的大小怎么表示。

生：由于安培力公式中要求电流方向与磁感应强度垂直，故安培力[F=ILBcosθ]。

师：非常好！我们把通电导线在垂直磁场方向的投影长度称为有效长度。

设计意图：本环节通过引发学生的认知冲突，激发学生进一步探究的欲望，促进学生深度学习，从而达到学生主动建构知识的目的，加深了学生对所学知识的理解，进一步完善了他们的认知结构。同时，在该过程中学生的科学思维也得到了锻炼。

六、评价环节：进行多元评价，培养科学态度

评价环节用以评价学生对新知识的掌握情况、学科素养的发展以及教师的教学成效。

［教师活动］呈现例题：根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮，其原理如图7所示：把待发炮弹（导体）放置在强磁场中的两平行导轨上，给导轨通以大电流，使炮弹作为一个通电导体在磁场作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去。现要提高电磁炮的发射速度，你认为下列方案在理论上可行的是（       ）。

A.增大磁感应强度B的值

B.增大电流I的值

C.减小磁感应强度B的值

D.改变磁感应强度B的方向，使之与炮弹前进方向平行

［学生活动］分析解决问题。

［教师活动］提问：请同学们总结这节课如何开展探究学习？我们学到了什么？

［学生活动］完成对本节课课堂表现的自我总结和评价。

设计意图：评价并不只是在此环节中出现，在教学实施的过程中教师的评价、学生自评和互评始终贯穿其中。在评价环节中 的情境与课堂开始时引入的情境相呼应，在检验学生学习成效的同时让学生体会到运用所学知识解决问题的愉悦，同时帮助教师掌握学情、及时调整课堂教学，从而很好地培养学生的科学态度与责任素养。学生的自我总结和评价是学生本人就课堂表现和学习成果进行总结评价，有利于正向反馈的形成。

七、延伸环节：创设全新情境，提升迁移能力

此环节将所学的新知识应用于新的情境中，促进新概念的内化及学生迁移能力的提升。

［教师活动］提出问题“如图8所示，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，请分析通电后会发生怎样的现象”，并进行实验演示。

［学生活动］通过分析得出结论，并观察实验现象与所得结论是否相同。

设计意图：通过创设全新的情境，让学生运用新知识解决实际问题。该过程不仅促进了知识的建构和内化，还提升了学生解决问题的能力和知识迁移能力。

与传统的讲授式教学模式相比，“7E”教学模式能够在开放探究的环境中帮助学生建构和获取知识，探索提出问题、建构模型、設计实验、观察实验现象和记录实验结果、得出结论、分析总结这一科学探究的过程和方法，使学生的科学探究能力和学科核心素养得到有效提高。“7E”教学模式的7个环节并不一定是线性的，环节与环节之间相互联系，可以形成闭环重复进行。“7E”教学模式是师生互动的、加强合作学习的教学模式，课堂开放度高，因此需要教师精选教学内容，引导好课堂教学，并在教学实践中不断完善原有模式，使其更符合教学实际。

［   参   考   文   献   ］

［1］  中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准：2017年版2020年修订［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］  刘建.基于“5E”教学模式的生物学核心概念教学策略研究［D］.武汉：华中师范大学，2019.

［3］  符译丹，陈立万.基于“5E”教学模式的高中物理教学设计探究：以人教版“液体的表面张力”教学为例［J］.物理教师，2022（1）：6-11.