“5-E”教學(xué)模式在中學(xué)化學(xué)校本課程中的實(shí)踐研究——以“Vc 含量的測(cè)定”為例

沈 婷

（南京十三中）

一、研究背景

“5-E”教學(xué)模式是美國(guó)生物科學(xué)課程研究機(jī)構(gòu)（Biological Science Curriculum Study，簡(jiǎn)稱BSCS）在1989 開發(fā)的一種基于建構(gòu)主義教學(xué)理論和概念轉(zhuǎn)變理論的教學(xué)模式。描述了一種能用于總課程、具體學(xué)科課程或某一具體課的教學(xué)程序，是一種致力于引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的有效的教學(xué)模式。

“5-E”教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，通過探究，以小組合作的形式理解和建構(gòu)科學(xué)知識(shí)。一般包含吸引（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、遷移（Elaboratation）以及評(píng)價(jià)（Evaluate）5 個(gè)環(huán)節(jié)。這與新課程的理念是一致的：課程應(yīng)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。下面以“Vc 含量的測(cè)定”校本課程為例，展示“5-E”教學(xué)模式在化學(xué)校本課程中的實(shí)踐研究。

二、以“Vc 含量的測(cè)定”為例，應(yīng)用“5-E”教學(xué)模式進(jìn)行化學(xué)校本課程的教學(xué)

1.1-E——吸引環(huán)節(jié)

（1）PPT 和實(shí)物展示：檸檬、獼猴桃、西瓜、橙子、草莓、葡萄等常見的水果，PPT 呈現(xiàn)一則關(guān)于“哪種水果Vc 含量高有爭(zhēng)議”的新聞。

教師講解：隨著人們的生活水平提高，很多人養(yǎng)成了天天吃水果的習(xí)慣，但同學(xué)們對(duì)于哪些水果Vc 含量較多不是很清楚，網(wǎng)絡(luò)上、報(bào)紙上、電視中對(duì)哪種水果Vc 含量高也有不同的說法，另外水果中Vc 含量的高低還受到保存時(shí)間、溫度等外界環(huán)境因素的影響。今天我們一起運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)來測(cè)定多種水果中Vc 的含量。

（2）提出問題：學(xué)生通過觀察圖片，思考以下問題：

①哪種水果中Vc 含量高？

②Vc 具有哪些化學(xué)性質(zhì)？

③如何利用Vc 的化學(xué)性質(zhì)測(cè)定其在水果中的含量？

④選擇哪些簡(jiǎn)單易得的化學(xué)儀器和試劑來測(cè)定水果中Vc 的含量？

2.2-E——探究環(huán)節(jié)

（1）背景資料

由于校本課程時(shí)間和教學(xué)條件的限制，沒有讓學(xué)生自己去網(wǎng)絡(luò)上查找有關(guān)Vc 性質(zhì)的資料，而是選擇由教師通過講義的形式將資料呈現(xiàn)給學(xué)生，講義內(nèi)容部分節(jié)選自人教版選修一《化學(xué)與生活》第一章第四節(jié)“維生素和微量元素”。學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)和小組討論，歸納Vc 的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。

講義背景資料節(jié)選：

維生素C 是一種無色晶體，分子式為C6H8O6，分子結(jié)構(gòu)如右圖。熔點(diǎn)為190～192℃，是一種水溶性維生素，溶液顯酸性，并有可口的酸味。維生素C 廣泛存在于新鮮水果和綠色蔬菜中。

維生素C 也稱為抗壞血酸，在人體內(nèi)有重要功能。例如，它參與體內(nèi)的氧化還原反應(yīng)，維持細(xì)胞間質(zhì)的正常結(jié)構(gòu)；促進(jìn)傷口愈合，維持牙齒、骨骼、血管和肌肉的正常功能；幫助無機(jī)鹽和某些氨基酸的吸收；增強(qiáng)對(duì)傳染病的抵抗力，有解毒作用等。中學(xué)生每天需要補(bǔ)充約60 mg 維生素C。

維生素C 的化學(xué)特性是容易失去電子，是一種較強(qiáng)的還原劑，在水溶液中或受熱時(shí)很容易被氧化，在堿性溶液中容易被氧化。因此，生吃新鮮蔬菜要比熟吃時(shí)維生素C 的損失小。

Vc 的物理性質(zhì)：外觀（無色晶體）、熔點(diǎn)（190～192℃）、溶解性（易溶于水）。

Vc 的化學(xué)性質(zhì)：酸性、還原性。

（2）討論分析選擇哪一種性質(zhì)來測(cè)定水果中Vc 的含量

同學(xué)們分組討論，把自己的想法寫下來，并進(jìn)行交流。最終所有同學(xué)得出了統(tǒng)一的看法：與Vc 物理性質(zhì)相似的有機(jī)物較多，不易用來區(qū)分；水果中有多種有機(jī)酸，酸性這一化學(xué)性質(zhì)也不易用來測(cè)定Vc 的含量；還原性是Vc 具有的較特殊的化學(xué)性質(zhì)，可以選用碘液或酸性高錳酸鉀等具有氧化性的物質(zhì)進(jìn)行滴定實(shí)驗(yàn)，從而測(cè)定水果中Vc 的含量。

（3）學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)儀器：榨汁機(jī)、25 mL 酸式滴定管、鐵架臺(tái)、燒杯、膠頭滴管、錐形瓶、小刀

實(shí)驗(yàn)藥品：檸檬4 個(gè)、獼猴桃2 個(gè)、黃瓤小西瓜1 個(gè)，橙子2個(gè)、5.0×10-3mol/L KMnO4溶液。

實(shí)驗(yàn)過程：

①榨取果汁：新鮮水果洗凈、水分瀝干、去皮、去核，稱取100 g果肉各2 份，1 份放入榨汁機(jī)（帶有濾網(wǎng)）打成汁，另一份做平行實(shí)驗(yàn)，為了防止Vc 被空氣中的氧氣氧化，應(yīng)在第二次測(cè)量前再將第2 份果肉打成果汁；

②果汁裝液：如使用研缽或不帶過濾網(wǎng)的榨汁機(jī)，需要將果汁與果肉進(jìn)行過濾分離，將榨好的果汁全部倒入錐形瓶中；

③KMnO4溶液裝液：取一支25 mL 的酸式滴定管，檢驗(yàn)是否漏水并洗凈，用5.0×10-3mol/L KMnO4溶液潤(rùn)洗2～3 次，并排除尖嘴處氣泡，向滴定管中注入KMnO4溶液至0 刻度上方，將液面調(diào)節(jié)至0 或0 以下某一刻度；

④滴定：左手握活塞旋轉(zhuǎn)開關(guān)，右手不斷旋轉(zhuǎn)搖動(dòng)錐形瓶，眼睛注視錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色的變化，至出現(xiàn)粉紅色且30 s 不變色則為終點(diǎn)，記下讀數(shù)，讀數(shù)時(shí)，眼睛平視，使視線與溶液的凹液面相切，估讀到小數(shù)點(diǎn)后兩位，重復(fù)實(shí)驗(yàn)1 次；

⑤計(jì)算：

已知：5C6H8O6+2KMnO4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+5C6H6O6+8H2O

公式：5×c（KMnO4）×V（KMnO4）=2×c（Vc）×V（Vc）=n（Vc）

Vc 含量（mg/100g）=176g/mol×n（Vc）×1000（176g/mol 為Vc 的摩爾質(zhì)量）

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

通過公式計(jì)算，每組同學(xué)排出了檸檬、獼猴桃、西瓜、橙子4種水果Vc 含量的大小關(guān)系。由于實(shí)驗(yàn)操作中的誤差等原因，每組同學(xué)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與排序結(jié)論可能是不完全一致的。

3.3-E——解釋環(huán)節(jié)

通過實(shí)驗(yàn)對(duì)4 種不同水果中Vc 含量的測(cè)定，由大到小排出水果Vc 含量順序，與網(wǎng)絡(luò)上查閱到的水果Vc 含量順序進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)兩者之間不完全一致，而且網(wǎng)絡(luò)上對(duì)水果Vc 含量的排序也有不同版本。同學(xué)們通過討論認(rèn)為，水果的含水量、存放時(shí)間、品種以及環(huán)境溫度等諸多因素都會(huì)影響Vc 的含量，需要進(jìn)行大批量的樣品測(cè)定，才能使數(shù)據(jù)更具有信度，更有說服力。

4.4-E——遷移環(huán)節(jié)

（1）設(shè)置新的情境：很多同學(xué)都很喜歡喝飲料，飲料除了清爽解渴外，營(yíng)養(yǎng)功能也是銷售宣傳的一個(gè)要點(diǎn)，其中Vc 是最大的賣點(diǎn)，如農(nóng)夫山泉公司出品的一款檸檬味復(fù)合果汁飲料水溶C100，在產(chǎn)品上標(biāo)明了每瓶飲料含Vc100.0 mg。

教師提供水溶C100 飲料、統(tǒng)一鮮橙多兩種飲料各1 瓶，并提出以下問題供學(xué)生思考：

①這些飲料是否真像宣傳的那樣含有Vc？

②含量是否達(dá)到瓶身包裝上標(biāo)明的那么多？

③對(duì)人體有沒有好處？

（2）學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)方案

利用測(cè)定水果中Vc 含量的方法，分別測(cè)定水溶C100 飲料（瓶身標(biāo)明Vc 含量為100 mg/445 mL）、統(tǒng)一鮮橙多（瓶身標(biāo)明Vc含量為25 mg/100 mL）中Vc 的含量，探究是否與飲料包裝上標(biāo)明的Vc 含量相當(dāng)。

（3）學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)

取水溶C100 飲料100 mL 于錐形瓶中，用5.0×10-3mol/的KMnO4溶液滴定，記錄KMnO4溶液的體積，再做一次平行實(shí)驗(yàn)。

計(jì)算：Vc 含量（mg/100mL）=176g/mol×n（Vc）×1000（176g/mol為Vc 的摩爾質(zhì)量）

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：每個(gè)組得到的數(shù)據(jù)不完全一致，有的組計(jì)算的結(jié)果甚至比產(chǎn)品標(biāo)明的Vc 含量還要高。這可能是由于飲料本身帶有一定的顏色，使得滴定終點(diǎn)的讀數(shù)存在誤差。

5.5-E——評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)

教師可以根據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)和教學(xué)的過程中的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括學(xué)生的實(shí)驗(yàn)參與意識(shí)、小組合作精神、思維發(fā)散情況。同時(shí)，學(xué)生也可以根據(jù)自己的表現(xiàn)，參考其他同學(xué)的表現(xiàn)來進(jìn)行自我評(píng)價(jià)。另外，還可以進(jìn)行書面評(píng)價(jià)，包括學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中探究方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的討論、所學(xué)課程內(nèi)容的感悟等等。

三、“5-E”教學(xué)模式在化學(xué)校本課程中實(shí)踐的反思

1.校本課程是“5-E”教學(xué)模式實(shí)施的最佳平臺(tái)

“5-E”教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，通過運(yùn)用調(diào)查和實(shí)驗(yàn)的方法解決問題，強(qiáng)調(diào)通過小組合作學(xué)習(xí)促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的理解和知識(shí)的建構(gòu)。校本課程正是“5-E”教學(xué)模式“施展才能”的最佳平臺(tái)，校本課程教學(xué)要求不同于必修課程，沒有了傳統(tǒng)的學(xué)業(yè)考試壓力，教師具有很大的決策權(quán)，學(xué)生有更多探究的機(jī)會(huì)，課程評(píng)價(jià)方式也更多樣、更注重過程。如在校本課程的課堂上可以自行組隊(duì)，組內(nèi)自行分配任務(wù)，可充分地進(jìn)行師生和生生之間關(guān)于實(shí)驗(yàn)方案的交流和討論，可獲取各種需要的常見實(shí)驗(yàn)儀器和藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。學(xué)生在校本課程這種自主、開放的課堂才能真正實(shí)現(xiàn)知識(shí)的自我建構(gòu)，才能真正實(shí)現(xiàn)“5-E”教學(xué)模式的精髓。

2.“5-E”教學(xué)模式使化學(xué)學(xué)習(xí)更深入生活

“5-E”教學(xué)模式中的遷移環(huán)節(jié)是知識(shí)深化的重要環(huán)節(jié)。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，教師需引導(dǎo)學(xué)生在知識(shí)理解和技能使用的基礎(chǔ)上，能夠運(yùn)用知識(shí)、技能解決新的問題，并與其他的知識(shí)、技能之間建立聯(lián)系，構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。校本課程的素材往往十分貼近生活，如肥皂的制作與去污原理、水果電池電量的影響因素探究、84 消毒液最佳漂白效果條件的探究，這些校本課程的素材為“5-E”教學(xué)模式中的遷移環(huán)節(jié)提供了施展的空間，“5-E”教學(xué)模式也使化學(xué)學(xué)習(xí)更貼近生活、深入生活。

劉廷婷，王后雄.“5-E”教學(xué)模式在化學(xué)校本課程教學(xué)中的應(yīng)用探索［J］.中學(xué)化學(xué)，2015（01）：1-4.