基于化學(xué)核心素養(yǎng)的“化學(xué)概念”5E教學(xué)模式設(shè)計

石啟英,魏燕,喬成芳

（商洛學(xué)院 化學(xué)工程與現(xiàn)代材料學(xué)院/陜西省尾礦資源綜合利用重點實驗室，陜西商洛 726000）

在最新的高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)2017年版（2020年修訂）》中關(guān)于學(xué)科課程的修訂標(biāo)準(zhǔn)明確提出更新了教學(xué)內(nèi)容。概念性知識能夠幫助學(xué)生主動構(gòu)建學(xué)習(xí)化學(xué)知識所需要的基礎(chǔ)知識和基本技能，更深刻地理解化學(xué)學(xué)科的特點，進(jìn)一步提高對物質(zhì)世界的認(rèn)識，辨析技術(shù)、科學(xué)和社會之間的關(guān)系，樹立可持續(xù)發(fā)展的思維理念[1]。在新課程標(biāo)準(zhǔn)下，為保障新課程理念在高中化學(xué)教學(xué)中的有效滲透和全面踐行，化學(xué)教師需要對自身教育責(zé)任進(jìn)行分析、研究，了解不同教育資源的使用要求，并進(jìn)行多方位調(diào)整[2]。同時，要始終堅持新課程理念的指導(dǎo)地位，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，這就對基礎(chǔ)概念的掌握提出了更高的要求。但是高中階段化學(xué)基礎(chǔ)概念知識點繁多，覆蓋面廣，難以形成系統(tǒng)的知識體系。

新課標(biāo)的基本理念用化學(xué)核心素養(yǎng)替代了之前的三維目標(biāo)?；瘜W(xué)課程以學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代生活的需要為基礎(chǔ)，充分利用化學(xué)課程的一般教育功能。王淑華等[3]提出相比于初中化學(xué)，高中化學(xué)的難度與其在所有科目中的重要性有顯著提升。在高中化學(xué)階段，知識點零散且抽象，學(xué)生對概念性知識的掌握有一定困難，更需要教師用更加科學(xué)的教學(xué)策略來引導(dǎo)。而楊桂玲等[4]指出，傳統(tǒng)的教學(xué)模式一直備受詬病，探究新型教學(xué)模式才是當(dāng)前化學(xué)教育工作者應(yīng)給予重視的。1989年，美國生物科學(xué)學(xué)會提出了以建構(gòu)主義和觀念轉(zhuǎn)換為核心的5E教學(xué)模式。該教學(xué)模式由參與、探究、解釋、遷移和評估五個部分組成，目的是建構(gòu)學(xué)生的科學(xué)觀念，旨在促進(jìn)主動、合作和探索式的學(xué)習(xí)[5-6]。5E教學(xué)模式自提出后，就作為一種教學(xué)工具，在國際教育模式的改革和創(chuàng)新中發(fā)揮了重要作用[7]。研究表明，5E教學(xué)模式提高了教師的課堂設(shè)計能力，加深了教師對概念性教學(xué)的理解[8-9]。在我國，關(guān)于5E教學(xué)模式相關(guān)的研究自2013年逐年增加，表明近階段我國對于5E教學(xué)模式正在進(jìn)行積極主動的探索[10]。

5E教學(xué)模式引入、探究、解釋、精致、評價的探究過程非常適合高中化學(xué)的學(xué)習(xí)，且其評級階段貫穿整個教學(xué)過程，以學(xué)生為學(xué)習(xí)主體，符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的評價要求[11]。本文以“原電池教學(xué)”為例，分別從教師和學(xué)生的角度，嘗試用新的教學(xué)方法和教學(xué)模式完善高中化學(xué)的教學(xué)過程。設(shè)置以化學(xué)實驗為主的探究活動，使學(xué)生體驗科學(xué)研究的過程，激發(fā)化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，強化科學(xué)探究意識，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。這與新課程標(biāo)準(zhǔn)要求有高度契合性，充分體現(xiàn)了化學(xué)課程的人文內(nèi)涵，發(fā)揮了化學(xué)課程對培養(yǎng)學(xué)生人文精神的積極作用。

1 基于5E教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計

在新課程標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，以原電池教學(xué)為例，進(jìn)行了5E教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計。采用文獻(xiàn)查閱、問卷分析等方法，探究5E教學(xué)模式對學(xué)生概念性知識教學(xué)的實際作用，具體的研究思路如圖1所示。

圖1 基于5E教學(xué)模式的研究思路

隨著學(xué)生從初中升入高中，化學(xué)教學(xué)內(nèi)容與方法均有較大改變。高中化學(xué)知識相對于初中更注重知識之間的銜接，且串聯(lián)成一個整體的知識框架，概念難度與知識深度也大大增加[12]，再加上新的環(huán)境變化，使得學(xué)生對化學(xué)知識的學(xué)習(xí)難度持續(xù)增加[13]。高中化學(xué)概念性知識大都相對比較抽象，對學(xué)生的想象能力要求較高，同時對教師的教學(xué)模式也提出更高要求[14]，尤其是教學(xué)評價環(huán)節(jié)。目前高中化學(xué)教學(xué)中，教師對學(xué)生的評價主要集中在課后作業(yè)的批改中，而學(xué)生對教師的評價更是幾乎沒有。教師和學(xué)生之間也缺乏一定的交流溝通，這對教師的教學(xué)效果總結(jié)和學(xué)生學(xué)習(xí)效率的反映都是很不利的。

1.1 教學(xué)目標(biāo)

以原電池的學(xué)習(xí)為例，以5E教學(xué)模式結(jié)合新的課程標(biāo)準(zhǔn)中五大核心素養(yǎng)設(shè)計本課程的教學(xué)目標(biāo)，見表1。

表1 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計

1.2 教學(xué)過程設(shè)計

結(jié)合5E教學(xué)模式以原電池的教學(xué)為例設(shè)計了5個教學(xué)過程，如圖2。

圖2 教學(xué)過程

1.3 教案設(shè)計

1）教材分析與學(xué)情分析

本節(jié)課以必修二為教材，介紹原電池的組成和工作原理，同時以原電池揭示化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化，前期學(xué)生學(xué)習(xí)的氧化還原反應(yīng)、能量之間的轉(zhuǎn)化、電解質(zhì)、金屬活潑性等化學(xué)知識及物理電學(xué)知識，為本節(jié)課做了一定的知識儲備[15-16]。

2）教學(xué)重難點

教學(xué)重點：原電池的概念，電極方程式的書寫。

教學(xué)難點：電極方程式的書寫。

3）課時安排：2個課時

4）實驗器具準(zhǔn)備

靈敏電流表、小燒杯、鋅棒、銅棒、稀硫酸溶液。

5）教學(xué)過程，第一、二課時完整的教學(xué)設(shè)計，見表2和表3。

表2 第一課時教學(xué)設(shè)計

表3 第二課時教學(xué)設(shè)計

續(xù)表

1.4 同行評價

以原電池的學(xué)習(xí)為例，以5E教學(xué)模式結(jié)合新的課程標(biāo)準(zhǔn)中五大核心素養(yǎng)進(jìn)行了教學(xué)設(shè)計。特邀請三名同行專家（一名211師范院校教學(xué)研究教授、2名中學(xué)高級教師）對整個教學(xué)設(shè)計進(jìn)行評價。三名專家對本節(jié)課程的教學(xué)設(shè)計均給予了充分肯定，認(rèn)為教學(xué)設(shè)計思路總體上較清晰，能通過創(chuàng)設(shè)情景、學(xué)生探究實驗及活動等促進(jìn)師生互動，活躍課堂氣氛；通過引發(fā)學(xué)生思維，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力；通過分析討論數(shù)據(jù)處理，培養(yǎng)學(xué)生分析能力等以實現(xiàn)三維教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)設(shè)計能大膽突破傳統(tǒng)教學(xué)模式，力求達(dá)到三維目標(biāo)的要求，教學(xué)過程課堂氛圍生動、活躍輕松，教學(xué)效果總體良好。但也提出一些針對性建議：在教學(xué)實施過程中應(yīng)注意通過過渡語言的把握，教學(xué)節(jié)奏的控制及師生互動的促進(jìn)來展現(xiàn)教學(xué)設(shè)計，以達(dá)到更好的課堂教學(xué)效果；同時，應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生分析資料（問題）和總結(jié)歸納資料（解決問題）的能力。在現(xiàn)代化教學(xué)中，還應(yīng)注意充分發(fā)揮教師的語言、肢體動作等藝術(shù)，加強師生交流，活躍課堂氣氛，以提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

2 教學(xué)效果分析

按設(shè)計好的教學(xué)教案進(jìn)行實踐，設(shè)置課后訪談、調(diào)查問卷、課后習(xí)題檢測等環(huán)節(jié)來測驗5E教學(xué)模式的實踐效果及學(xué)生實際適應(yīng)程度，反饋并完善該課程設(shè)計，以便于將其更好地運用到實際教學(xué)工作中去[17]。以商洛中學(xué)為例，選取目標(biāo)班級為45人，采取控制變量法進(jìn)行研究。除了課程設(shè)計之外，其他與平時上課均保持一致。在目標(biāo)班級使用5E教學(xué)模式進(jìn)行課程設(shè)計，保持課程時長、課程內(nèi)容、課后作業(yè)的難度與往日的一致性。在此基礎(chǔ)上研究學(xué)生的課堂參與程度、學(xué)習(xí)積極性及核心素養(yǎng)的培養(yǎng)情況。課后與學(xué)生進(jìn)行座談，發(fā)放調(diào)查問卷[18]。

2.1 問卷結(jié)果與分析

圍繞學(xué)生對5E教學(xué)模式課程的學(xué)習(xí)興趣，課堂中學(xué)生探究學(xué)習(xí)的主動性，學(xué)生接受5E模式的教學(xué)評價，以及學(xué)生對于5E教學(xué)模式課堂的滿意程度展開調(diào)查問卷，見表4。

表4 5E教學(xué)模式課堂的問卷結(jié)果

由表4可見，在本問卷中，第1～3三個問題圍繞5E教學(xué)模式中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣開展。結(jié)果表明，80%以上的學(xué)生認(rèn)為5E教學(xué)模式能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步證實5E教學(xué)模式的引入階段和探究階段在實際教學(xué)過程中效果顯著，其引入階段教學(xué)情景的設(shè)計，以及探索階段的自主探究激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣是行之有效的。

本問卷第4～6三個問題中圍繞學(xué)生在本課堂上學(xué)習(xí)主動性是否提高展開調(diào)查。發(fā)現(xiàn)其中大部分學(xué)生認(rèn)為5E教學(xué)模式對學(xué)生主動性及參與度有顯著提高，表明5E教學(xué)模式的探究教學(xué)和遷移階段，在教師引導(dǎo)下學(xué)生進(jìn)行自主探究和概念的自主建構(gòu)[3,19]。這種模式與教師傳統(tǒng)羅列式講授的模式相比，能使學(xué)生充分融入課堂中，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。

本問卷第7個問題是圍繞5E教學(xué)模式的評級階段進(jìn)行。大部分學(xué)生表示愿意參加課程的評級階段，并且愿意對教師進(jìn)行評價。本研究的5E教學(xué)模式的評價階段是貫穿全過程的，教師可以在與學(xué)生互動過程中對學(xué)生進(jìn)行實時評價。在5E教學(xué)模式中學(xué)生更愿意對教師進(jìn)行評價。

本問卷的第8個問題和第9個問題針對學(xué)生對5E教學(xué)模式的滿意程度展開調(diào)查。絕大部分學(xué)生很喜歡這種教學(xué)模式，希望多多推廣。探究、解釋、遷移、評價這種環(huán)節(jié)的設(shè)定，能夠隨著學(xué)生在課堂上的參與層層深入，對學(xué)生的積極性，課堂參與度及多元評價階段都有非常顯著的促進(jìn)作用。

2.2 訪談結(jié)果與分析

通過與學(xué)生的交流，了解到學(xué)生在5E教學(xué)模式課堂上，對于概念知識的掌握更加牢固了。這有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動性，對學(xué)生基礎(chǔ)知識的掌握是至關(guān)重要的。在遷移階段用新概念去解決新問題時，也會提高學(xué)生的成就感，對學(xué)生概念性知識建構(gòu)有著很大優(yōu)勢[18]。這也是在概念教學(xué)中傳統(tǒng)教學(xué)與5E教學(xué)模式的區(qū)別所在。訪談結(jié)果也表明學(xué)生對于5E教學(xué)模式的滿意度，這與本課程設(shè)計和調(diào)查問卷的初衷是吻合的。5E教學(xué)模式的特色與其想要著重改進(jìn)的問題，在實際課堂上有明顯優(yōu)勢。但是相對而言訪談對象個體數(shù)量還較少，說服力有所不足。

3 結(jié)論

將5E教學(xué)模式和高中化學(xué)概念性教學(xué)結(jié)合起來，以原電池教學(xué)為例進(jìn)行背景研究及課程設(shè)計。研究表明，5E教學(xué)模式能夠讓學(xué)生充分投入創(chuàng)設(shè)的問題情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并在引入階段，以原有認(rèn)知基礎(chǔ)及生活經(jīng)驗為依據(jù)進(jìn)行判斷并發(fā)現(xiàn)問題。學(xué)生在課堂上表現(xiàn)更加主動，更加有探究欲望，對概念性知識的學(xué)習(xí)明顯更加專注。在探究階段，學(xué)生能根據(jù)在引入階段的認(rèn)知沖突，設(shè)計對應(yīng)的實驗探究方案進(jìn)行自主探究。在共同探究的過程中，學(xué)生之間的合作意識明顯增強。在5E教學(xué)模式的遷移階段，教師引導(dǎo)學(xué)生用已學(xué)知識對新的問題進(jìn)行解答，學(xué)生對新知識的理解與運用顯著提升。引入的新概念與舊知識產(chǎn)生對比沖突，促進(jìn)學(xué)生明白新知識與舊知識的區(qū)別與聯(lián)系。教師在5E教學(xué)模式中構(gòu)建一個認(rèn)識、理解、鞏固的過程，在教學(xué)完成后學(xué)生對概念性知識的理解更加深刻。5E教學(xué)模式的引入、探究、解釋、遷移和評價五個教學(xué)環(huán)節(jié)充分體現(xiàn)了新課程改革的理念，在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中有廣泛的應(yīng)用前景。該教學(xué)模式能夠激發(fā)學(xué)生的主動性，引導(dǎo)學(xué)生積極探究，在教師的指導(dǎo)和幫助下自主建構(gòu)知識并運用所建構(gòu)的知識解決實際問題，獲得成功的學(xué)習(xí)體驗，并正確地反思評價自我，從而增強學(xué)生概念性知識的構(gòu)建與學(xué)習(xí)，提高學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)。