問(wèn)題鏈下5E 教學(xué)模式實(shí)踐分析

摘要：本文以具體案例分析問(wèn)題鏈如何在科技館教育活動(dòng)中引導(dǎo)學(xué)生從展品參觀出發(fā)，逐步深入探究科學(xué)原理，最終實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化與創(chuàng)新應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}鏈 5E 教學(xué)模式 科技館 教育活動(dòng) 非遺+ 科技

一、問(wèn)題鏈下5E 教學(xué)模式

5E 教學(xué)模式是一種基于建構(gòu)主義教學(xué)理論的教學(xué)模式，于1989 年由美國(guó)生物科學(xué)課程研究會(huì)（BSCS） 開發(fā)，包括引入（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、拓展（Elaboration）和評(píng)估（Evaluation）5 個(gè)環(huán)節(jié)。

問(wèn)題鏈?zhǔn)墙處煾鶕?jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生的已有知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)，將教材知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閷哟熙r明、具有一定系統(tǒng)性、相對(duì)獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的系列問(wèn)題，其核心功能在于通過(guò)一連串精心編排的問(wèn)題，通過(guò)緊密相連、逐步深入，共同編織成一條引導(dǎo)學(xué)生探索知識(shí)、發(fā)展思維的完整邏輯鏈，為教育活動(dòng)注入方向，確保教學(xué)內(nèi)容的有效進(jìn)行。

在5E 教學(xué)模式下，問(wèn)題鏈成為引領(lǐng)學(xué)生探索知識(shí)、構(gòu)建認(rèn)知的關(guān)鍵線索，二者都是以建構(gòu)主義為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)參與和知識(shí)的自我建構(gòu)，其中的問(wèn)題鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)一系列的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生逐步深入探究，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化；5E教學(xué)模式則注重學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)和深度參與。將問(wèn)題鏈融入5E 教學(xué)模式，能進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的主體地位，促進(jìn)他們對(duì)知識(shí)的深度理解和應(yīng)用。問(wèn)題鏈下的5E 教學(xué)模式，通過(guò)一連串精心編排的問(wèn)題與5 個(gè)關(guān)鍵步驟的有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生學(xué)會(huì)提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論等科學(xué)探究方法，幫助學(xué)生在探究中學(xué)習(xí)，在解釋中理解，在拓展中創(chuàng)新，在評(píng)估中成長(zhǎng)，從而全面提升他們的核心素養(yǎng)（見圖1）。

二、千里舟楫，內(nèi)有乾坤——“非遺+ 科技”教育活動(dòng)

中國(guó)科學(xué)技術(shù)館的“千里舟楫，內(nèi)有乾坤——‘非遺+ 科技’教育活動(dòng)”是以傳統(tǒng)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)福船為核心，體現(xiàn)了科技館在促進(jìn)科技與文化遺產(chǎn)融合、傳承非物質(zhì)文化遺產(chǎn)方面的創(chuàng)新嘗試，通過(guò)一系列精心策劃的教育環(huán)節(jié)，加深學(xué)生對(duì)福船結(jié)構(gòu)及其制造工藝的理解，同時(shí)借助科技實(shí)驗(yàn)與模型制作，有效激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣，鍛煉他們的科學(xué)思維與實(shí)踐操作能力。

1. 教學(xué)對(duì)象

本活動(dòng)面向10 ～ 12 歲學(xué)生群體，此年齡段學(xué)生已具備開展觀察、探究、類比遷移等活動(dòng)的基礎(chǔ)能力。

2. 教學(xué)目標(biāo)

（1）培養(yǎng)科學(xué)概念 讓學(xué)生認(rèn)識(shí)福船“上大下小”的結(jié)構(gòu)特征，理解其科學(xué)原理；通過(guò)有序觀察，讓學(xué)生能夠描述福船的構(gòu)成部件，并分析各部件功能；掌握福船水密隔艙結(jié)構(gòu)，理解其在提升船只穩(wěn)固性、抗沉性及貨物管理方面的作用，了解水密技藝及傳統(tǒng)制造工藝；培養(yǎng)學(xué)生形成“結(jié)構(gòu)影響功能”的科學(xué)概念。

（2）鍛煉科學(xué)思維 引導(dǎo)學(xué)生按空間順序有序觀察福船，培養(yǎng)有序觀察習(xí)慣；通過(guò)沉船實(shí)驗(yàn)、桐油防水實(shí)驗(yàn)等，讓學(xué)生掌握控制變量的方法，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)；運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，通過(guò)類比遷移，解釋生活中的類似現(xiàn)象。

（3）提升探究實(shí)踐能力 引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際情境中提煉科學(xué)問(wèn)題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，形成自主探究能力；運(yùn)用科學(xué)原理制作模型，驗(yàn)證假設(shè)，體會(huì)科學(xué)原理與實(shí)物模型的互動(dòng)。

（4）培養(yǎng)態(tài)度與責(zé)任感 讓學(xué)生體會(huì)科技與文化的緊密聯(lián)系；培養(yǎng)學(xué)生樂(lè)于探索、合作與交流的精神；通過(guò)了解水密隔艙的發(fā)明故事并親手制作模型，提升學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)文化的自豪感，建立傳承非遺的使命感。

3. 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn) 引導(dǎo)學(xué)生提煉科學(xué)問(wèn)題，提出質(zhì)疑，設(shè)計(jì)探究方案，建立科學(xué)探究思路；通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法，讓學(xué)生理解水密隔艙在提升船只穩(wěn)固性、抗沉性中的科學(xué)原理；以福船為例，展示非遺的科技內(nèi)涵與文化魅力，發(fā)掘其科普價(jià)值。

教學(xué)難點(diǎn) 平衡科技與文化的關(guān)系，讓學(xué)生在掌握福船特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)及科學(xué)原理的同時(shí)，體會(huì)其歷史意義、文化內(nèi)涵及非遺價(jià)值，提煉福船技藝中的當(dāng)代精神價(jià)值。此過(guò)程需教師精心策劃，確保學(xué)生在科技探究與文化遺產(chǎn)傳承之間取得平衡。

4. 教學(xué)過(guò)程

“千里舟楫，內(nèi)有乾坤——‘非遺+ 科技’教育活動(dòng)”是基于深度學(xué)習(xí)的5E 教學(xué)設(shè)計(jì)，經(jīng)歷提出問(wèn)題—分析問(wèn)題—解決問(wèn)題的認(rèn)識(shí)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)進(jìn)階，其中問(wèn)題環(huán)節(jié)通過(guò)問(wèn)題鏈驅(qū)動(dòng)思維環(huán)節(jié)形成思維鏈，之后再由思維鏈帶動(dòng)活動(dòng)環(huán)節(jié)構(gòu)建活動(dòng)鏈，三者相互依存、相互促進(jìn)、協(xié)同發(fā)展（見圖2）。

活動(dòng)遵循“引入—探究—解釋—拓展—評(píng)估”的教學(xué)思路（見圖3），學(xué)生將深入理解“結(jié)構(gòu)影響功能”的科學(xué)概念，充分體會(huì)科學(xué)探究的一般思路和過(guò)程，同時(shí)感受我國(guó)傳統(tǒng)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)及工匠精神的魅力，是科學(xué)教育與人文教育充分融合的一次嘗試。

第一階段：參觀展品，引出主題

階段目標(biāo)：通過(guò)觀察展品和模型，激發(fā)學(xué)生興趣，進(jìn)入到置疑、質(zhì)疑環(huán)節(jié)，引出科學(xué)問(wèn)題。

問(wèn)題環(huán)節(jié)

通過(guò)觀察福船模型，吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)全面有序觀察，聚焦于水密隔艙這一特征船體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與學(xué)生原有簡(jiǎn)化模型產(chǎn)生認(rèn)知沖突，由此結(jié)合學(xué)生日常經(jīng)驗(yàn)、先驗(yàn)知識(shí)等，師生共同交流，在介紹水密隔艙的結(jié)構(gòu)、重要?dú)v史意義和非遺價(jià)值基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題：“船艙為什么設(shè)計(jì)為隔艙的結(jié)構(gòu)？”并聚焦福船制造的核心技藝——水密隔艙制造技藝，明確有待探究的3 個(gè)子問(wèn)題：“隔艙如何保證穩(wěn)定性？隔艙為什么可以提升抗沉性？水密效果如何實(shí)現(xiàn)？”

思維環(huán)節(jié)

通過(guò)展廳展品和龍骨結(jié)構(gòu)模型，以清晰、直觀的方式引導(dǎo)學(xué)生提出科學(xué)問(wèn)題。

活動(dòng)環(huán)節(jié)

活動(dòng)1. 帶領(lǐng)學(xué)生參觀“華夏之光”展廳的福船展品。

活動(dòng)2. 帶領(lǐng)學(xué)生到活動(dòng)區(qū)，觀察“福船龍骨結(jié)構(gòu)模型”。

第二階段：根據(jù)問(wèn)題，逐一探究

階段目標(biāo)：通過(guò)多元探究方式理解水密隔艙的基本結(jié)構(gòu)、核心功能及應(yīng)用，初步了解科學(xué)探究的一般思路和方法。

問(wèn)題環(huán)節(jié)

探究1. 探究隔艙穩(wěn)定船體結(jié)構(gòu)的功能

學(xué)生通過(guò)小組討論、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：“未插入隔艙壁前，船體晃動(dòng)明顯；插入隔艙壁后，船體明顯穩(wěn)定”，確認(rèn)假設(shè)“隔艙結(jié)構(gòu)可以提升船體的穩(wěn)固性”合理。師生交流，進(jìn)一步澄清隔艙與船體穩(wěn)定性之間的關(guān)系：隔艙的隔板起到了船體支架的作用，從而加固了船身，保證了福船整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

學(xué)生結(jié)合隔艙壁穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的原理，思考日常生活中相似的應(yīng)用，比如承重墻、衣柜、分格式書柜、石柱等。隨后互相交流、評(píng)價(jià)彼此的想法，最后留下問(wèn)題：參觀“華夏之光”展廳，觀察哪些展項(xiàng)有相似的結(jié)構(gòu)功能應(yīng)用？

探究2. 探究隔艙提升船只抗沉性的功能

學(xué)生通過(guò)總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象“無(wú)隔艙的盒子進(jìn)水速度快，很快便完全沉沒(méi)了；有隔艙的盒子僅有破損處的隔艙內(nèi)進(jìn)水，整體并未沉沒(méi)”，確認(rèn)假設(shè)“隔艙的結(jié)構(gòu)能夠提升船只的抗沉性”合理。師生交流，進(jìn)一步明確現(xiàn)象背后的原理：①船可以浮在水上，是因?yàn)榇闹亓εc水的浮力相等；②隔艙讓水只能進(jìn)入有限的空間（破損的空間），所以能保持浮力和重力相等，從而防止船只下沉；③無(wú)隔艙的船因水迅速進(jìn)入全船，使重力大于浮力，導(dǎo)致沉沒(méi)。

教師提出“南海一號(hào)”“泰坦尼克號(hào)”等實(shí)例，這些船舶都有隔艙結(jié)構(gòu)，但是都沉沒(méi)了，引導(dǎo)學(xué)生圍繞實(shí)例分組交流，并填寫學(xué)習(xí)單：①隔艙是否一定能確保船只不沉沒(méi)？②不能確保的原因可能有哪些？③應(yīng)該如何科學(xué)評(píng)價(jià)隔艙的抗沉功能？隨后，各小組匯報(bào)討論結(jié)果，師生共同總結(jié)評(píng)價(jià)。

探究3. 探究水密的實(shí)現(xiàn)途徑

引導(dǎo)學(xué)生思考，由于船是用木板拼接制造而成，木材本身不防水，拼接處也有縫隙，這就難以把水“困在”一個(gè)艙區(qū)，導(dǎo)致隔艙的抗沉效果變差，所以水密是實(shí)現(xiàn)防沉的必要條件，由此引出科學(xué)問(wèn)題：“船如何實(shí)現(xiàn)水密？”通過(guò)收集資料，讓學(xué)生意識(shí)到桐油具有良好的防水性能，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)：“經(jīng)桐油浸泡的紙不再吸水，水不會(huì)下滲；未經(jīng)桐油處理的紙吸水且水下滲至背面”，確認(rèn)假設(shè)“桐油具有良好的防水性能”合理。學(xué)生結(jié)合福船的水密技藝，交流日常生活中相似的應(yīng)用，比如防水涂層、水龍頭（茶杯蓋）密封圈、生料帶等，并讓學(xué)生互相評(píng)價(jià)。

思維環(huán)節(jié)

整個(gè)探究過(guò)程圍繞3 個(gè)子問(wèn)題“隔艙如何保證穩(wěn)定性？隔艙為什么可以提升抗沉性？水密效果如何實(shí)現(xiàn)？”展開。模型拼裝、實(shí)驗(yàn)操作等動(dòng)手環(huán)節(jié)能激發(fā)學(xué)生探索的興趣，既能提升活動(dòng)趣味性，還能訓(xùn)練動(dòng)手能力、加深對(duì)知識(shí)的理解；逐步提升探究活動(dòng)的開放度，在探究具體問(wèn)題的基礎(chǔ)上提煉抽象的探究思路，幫助學(xué)生循序漸進(jìn)感受科學(xué)探究的一般過(guò)程和思路；鼓勵(lì)學(xué)生完整表達(dá)各自觀點(diǎn)，鍛煉學(xué)生的邏輯思維和表達(dá)能力；通過(guò)不斷遷移應(yīng)用，內(nèi)化探究成果。

活動(dòng)環(huán)節(jié)

活動(dòng)3. 學(xué)生首先組裝福船的龍骨和船身四周的框架，晃動(dòng)船身，觀察船身的穩(wěn)定性。隨后，學(xué)生把船的隔艙壁全部安裝上，再次晃動(dòng)船身，觀察船身穩(wěn)定性的變化。

活動(dòng)4. 學(xué)生分組，按照探究思路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：在2 個(gè)盒子中各放入4 袋石子，并同時(shí)把盒子放入水中，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

活動(dòng)5. 播放非遺技藝視頻，了解福船水密處理的工序及目的，安排學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：將適量紅色顏料加入清水中攪拌均勻，用滴管吸取紅色溶液，分別滴在2 張紙上，靜置1 分鐘觀察現(xiàn)象。

第三階段：動(dòng)手體驗(yàn)，建立模型

階段目標(biāo)：通過(guò)動(dòng)手制作，體會(huì)福船制造過(guò)程，感受水密隔艙福船制造技藝中的工匠精神；鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)非遺、傳承非遺，理解科學(xué)與文化融合在推動(dòng)社會(huì)發(fā)展中的重要作用。

問(wèn)題環(huán)節(jié)

在前述活動(dòng)中拼裝的船身模型基礎(chǔ)上，學(xué)生通過(guò)歸納問(wèn)題回答形成完整的福船模型，學(xué)會(huì)建立思維模型，使得在面對(duì)新問(wèn)題和復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，能夠有清晰的思路可循，促進(jìn)學(xué)生思維的深度與廣度得到進(jìn)一步提升。

思維環(huán)節(jié)

學(xué)生通過(guò)模型拼裝模擬（動(dòng)手），以及真實(shí)技術(shù)與工程情境回歸（視頻）的方式，真切地思考與感受工匠精神的可貴與非遺的重要價(jià)值。

活動(dòng)環(huán)節(jié)

活動(dòng)6. 學(xué)生在拼裝的船身模型基礎(chǔ)上補(bǔ)充船帆等構(gòu)件，形成完整的福船模型。

活動(dòng)7. 介紹水密隔艙技術(shù)傳入西方的故事，在此基礎(chǔ)上深化對(duì)工匠精神的理解，理解水密隔艙對(duì)推動(dòng)全球化進(jìn)程的影響和歷史意義。

活動(dòng)8. 播放非遺傳承人劉細(xì)秀的視頻《水密隔艙福船制造技藝傳承人》。

第四階段：活動(dòng)總結(jié)，升華認(rèn)識(shí)

階段目標(biāo)：對(duì)活動(dòng)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)。

問(wèn)題環(huán)節(jié)

學(xué)生全面了解福船的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和制造技藝，以及福船各部分結(jié)構(gòu)的作用，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)理解隔艙的原理和抗沉效果，通過(guò)組裝模型收獲動(dòng)手體驗(yàn)的樂(lè)趣，加強(qiáng)對(duì)水密隔艙福船制造技藝及非遺的認(rèn)識(shí)和感悟。

思維環(huán)節(jié)

教師與學(xué)生一起總結(jié)，幫助學(xué)生建立系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生認(rèn)識(shí)非遺的多元價(jià)值，感悟傳統(tǒng)科技的智慧魅力。評(píng)價(jià)始終貫穿于各環(huán)節(jié)中，在分析問(wèn)題、解決問(wèn)題過(guò)程中融入教師點(diǎn)評(píng)、學(xué)生互評(píng)、小組評(píng)價(jià)、個(gè)人自評(píng)、紙筆測(cè)驗(yàn)等評(píng)價(jià)方式。

活動(dòng)環(huán)節(jié)

活動(dòng)9. 組織學(xué)生總結(jié)活動(dòng)中學(xué)到的知識(shí)。

活動(dòng)10. 組織學(xué)生總結(jié)活動(dòng)中學(xué)到的科學(xué)方法和科學(xué)探究思路，并對(duì)學(xué)生發(fā)言結(jié)果進(jìn)行梳理和總結(jié)。

活動(dòng)11. 組織學(xué)生開放式發(fā)言與交流，對(duì)學(xué)生的發(fā)言結(jié)果進(jìn)行梳理和總結(jié)。

三、結(jié)語(yǔ)

“千里舟楫，內(nèi)有乾坤——‘非遺+ 科技’教育活動(dòng)”通過(guò)精心設(shè)計(jì)的問(wèn)題鏈，讓學(xué)生能夠在探究過(guò)程中主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)從“要我學(xué)”到“我要學(xué)”的轉(zhuǎn)變，為科技館教育提供了高效、系統(tǒng)的教學(xué)框架。隨著科技館教育資源的不斷優(yōu)化，會(huì)有更多青少年能夠在這一充滿活力的學(xué)習(xí)平臺(tái)上，享受到科學(xué)探索的樂(lè)趣，成長(zhǎng)為具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的未來(lái)?xiàng)澚骸?E 教學(xué)模式在科技館教育中的實(shí)踐應(yīng)用，可有力推動(dòng)我國(guó)科普教育事業(yè)的發(fā)展。

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