基于5E教學(xué)模式的初中數(shù)學(xué)跨學(xué)科教學(xué)研究

摘" 要：面對(duì)新時(shí)代，各行業(yè)、各領(lǐng)域的高質(zhì)量發(fā)展均需要綜合型人才的引領(lǐng)和支撐.隨之，新課改中跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)應(yīng)運(yùn)而生.為探索出有效的初中數(shù)學(xué)跨學(xué)科教學(xué)模式，筆者對(duì)國(guó)內(nèi)外各學(xué)科普遍認(rèn)可的5E教學(xué)模式進(jìn)行了概述，并基于5E教學(xué)模式對(duì)新課標(biāo)中提供的3個(gè)跨學(xué)科課例進(jìn)行系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)5E教學(xué)模式與初中跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)具有較好的契合性，進(jìn)而構(gòu)建出跨學(xué)科教學(xué)模型，為一線數(shù)學(xué)教師提供理論指導(dǎo)和模型參考.

關(guān)鍵詞：5E教學(xué)模式；初中數(shù)學(xué)；跨學(xué)科

基金項(xiàng)目：吉林省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃課題“基于核心素養(yǎng)的‘項(xiàng)目式學(xué)習(xí)’課堂教學(xué)模式研究”（項(xiàng)目編號(hào)：GH22763）.

《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱《新課標(biāo)》）在綜合與實(shí)踐主題中提出了跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)方式，以解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題為重點(diǎn)，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)與提出問(wèn)題、分析與解決問(wèn)題的能力，發(fā)展學(xué)生應(yīng)用意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力.［1］數(shù)學(xué)是推動(dòng)現(xiàn)代科技發(fā)展的重要力量，數(shù)學(xué)方法是我國(guó)科技研究的重要基礎(chǔ)［2］，系統(tǒng)研究數(shù)學(xué)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)對(duì)我國(guó)人才培養(yǎng)和科技發(fā)展具有重要意義，華志遠(yuǎn)在探究以數(shù)學(xué)為主導(dǎo)的跨學(xué)科教學(xué)中倡導(dǎo)數(shù)學(xué)與其他學(xué)科間的方法借鑒，以促進(jìn)思想交融，體驗(yàn)數(shù)學(xué)在各領(lǐng)域發(fā)展中的地位與作用.［3］

5E教學(xué)模式是以建構(gòu)主義為理論基礎(chǔ)的探究式教學(xué)過(guò)程，從問(wèn)題情境出發(fā)，教師引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、自主探究與合作交流、嘗試解決問(wèn)題，這種教學(xué)模式與跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的內(nèi)涵契合性較高.國(guó)內(nèi)一些學(xué)者、專家和一線教師已經(jīng)對(duì)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)展開(kāi)了一定的理論與實(shí)踐研究，吳小兵［4］從項(xiàng)目實(shí)施機(jī)制和評(píng)價(jià)體系角度進(jìn)行了初中數(shù)學(xué)跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的探索；馬麗［5］對(duì)初中數(shù)學(xué)跨學(xué)科項(xiàng)目化教學(xué)法的應(yīng)用和評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究.目前，我國(guó)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的相關(guān)研究還處于起步階段，尚未建立普遍認(rèn)可的理論基礎(chǔ)，未形成標(biāo)準(zhǔn)的跨學(xué)科主題教學(xué)模式.鑒于此，本文旨在構(gòu)建跨學(xué)科教學(xué)模型，以期為我國(guó)初中數(shù)學(xué)教師進(jìn)行跨學(xué)科教學(xué)提供參考，為新教材跨學(xué)科內(nèi)容的設(shè)計(jì)和編寫提供借鑒.

1" 5E教學(xué)模式概述

5E教學(xué)模式是美國(guó)生物學(xué)課程研究開(kāi)發(fā)的一種基于建構(gòu)主義教學(xué)理論的模式，分為5個(gè)環(huán)節(jié)，依次是吸引（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、遷移（Elaboration）和評(píng)價(jià)（Evaluation）.［6］起初這種教學(xué)模式主要應(yīng)用于生物學(xué)領(lǐng)域，隨后蔓延至各個(gè)學(xué)科的教學(xué)之中.國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)為5E教學(xué)模式對(duì)理科教學(xué)有良好的促進(jìn)作用，他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，采用5E教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)可以明顯提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)和學(xué)習(xí)興趣，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度.

1.1" 吸引環(huán)節(jié)

吸引環(huán)節(jié)是5E教學(xué)模式的起始環(huán)節(jié)，由教師創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題，該問(wèn)題與學(xué)生現(xiàn)有認(rèn)知既有聯(lián)系又有沖突，學(xué)生的現(xiàn)有認(rèn)知水平不足以解決此問(wèn)題，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和求知欲望，以便順利進(jìn)入探究環(huán)節(jié).這里教師所創(chuàng)設(shè)的問(wèn)題情境應(yīng)盡可能地與學(xué)生生活實(shí)際相結(jié)合，幫助學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題.

1.2" 探究環(huán)節(jié)

探究環(huán)節(jié)是5E教學(xué)模式的核心環(huán)節(jié)，根據(jù)吸引環(huán)節(jié)提出的問(wèn)題，設(shè)計(jì)探究流程，包括分析、猜想、實(shí)驗(yàn)等一般步驟.在探究環(huán)節(jié)中，教師只是指導(dǎo)者，提供給學(xué)生共同的基本經(jīng)驗(yàn)后，由學(xué)生通過(guò)自主探究或者小組合作的方式完成.在這一過(guò)程中，學(xué)生的思考、表達(dá)與操作過(guò)程十分重要，學(xué)生通過(guò)探究環(huán)節(jié)獲得活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，即可順利進(jìn)入解釋環(huán)節(jié).

1.3" 解釋環(huán)節(jié)

解釋環(huán)節(jié)是5E教學(xué)模式的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是對(duì)問(wèn)題本質(zhì)的深入理解.在該環(huán)節(jié)中，學(xué)生可以充分表達(dá)出他們對(duì)于問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，闡述各自探究的結(jié)果，通過(guò)教師的引導(dǎo)加以總結(jié)和概括，逐漸能夠運(yùn)用專業(yè)術(shù)語(yǔ)形成科學(xué)、準(zhǔn)確的概念.

1.4" 遷移環(huán)節(jié)

遷移環(huán)節(jié)是5E教學(xué)模式的強(qiáng)化環(huán)節(jié)，是將新概念應(yīng)用于新問(wèn)題的實(shí)踐環(huán)節(jié).教師提供與原問(wèn)題相似的情境，學(xué)生運(yùn)用新知識(shí)新方法來(lái)解決這些問(wèn)題.在知識(shí)遷移過(guò)程中，學(xué)生能夠加深新概念的理解，優(yōu)化實(shí)踐過(guò)程，提升解決問(wèn)題的能力.

1.5" 評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)

評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)是5E教學(xué)模式的重要環(huán)節(jié)，貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程之中.教師除了要關(guān)注過(guò)程性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)外，還要鼓勵(lì)學(xué)生自我評(píng)價(jià)和互相評(píng)價(jià)，促進(jìn)全體同學(xué)共同進(jìn)步.及時(shí)、清晰、多元的評(píng)價(jià)能夠幫助學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度和增強(qiáng)學(xué)習(xí)信心.

2" 基于5E教學(xué)模式的數(shù)學(xué)跨學(xué)科課例分析

《新課標(biāo)》提供了3個(gè)初中階段數(shù)學(xué)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)課例，分別是例89“體育運(yùn)動(dòng)與心率”、例90“繪制公園平面地圖”、例91“國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）調(diào)研”，基于5E教學(xué)模式，從吸引（E1）、探究（E2）、解釋（E3）、遷移（E4）和評(píng)價(jià)（E5）5個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)其進(jìn)行總結(jié)與分析（見(jiàn)表1）.

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，上述3個(gè)初中數(shù)學(xué)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)課例均有完整的吸引、探究、解釋、遷移和評(píng)價(jià)這5個(gè)環(huán)節(jié)，由此可見(jiàn)5E教學(xué)模式與跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng)具有一定的契合度，可以基于5E教學(xué)模式進(jìn)一步構(gòu)建跨學(xué)科教學(xué)模型.同時(shí)，3個(gè)課例均在真實(shí)的情境中由教師指導(dǎo)，學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)與合作探究的方式來(lái)完成學(xué)習(xí)活動(dòng).上述課例均有學(xué)生分享和展示自己作品或報(bào)告的環(huán)節(jié)，也均有反思、完善、總結(jié)的環(huán)節(jié).跨學(xué)科課例秉持以問(wèn)題為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心的理念，教師引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)的眼光觀察現(xiàn)實(shí)世界，從不同視角提出開(kāi)放性的研究問(wèn)題，用數(shù)學(xué)和跨學(xué)科思維分析問(wèn)題，用數(shù)學(xué)和其他學(xué)科語(yǔ)言表達(dá)觀點(diǎn)，綜合運(yùn)用不同學(xué)科知識(shí)與方法解決問(wèn)題，發(fā)展學(xué)生的應(yīng)用意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力.

在每個(gè)課例的吸引環(huán)節(jié)中，教師均創(chuàng)設(shè)了真實(shí)的、與其他學(xué)科有關(guān)聯(lián)的問(wèn)題情境，吸引學(xué)生從數(shù)學(xué)角度思考并提出問(wèn)題的同時(shí)，也啟發(fā)學(xué)生從現(xiàn)實(shí)角度思考和探究問(wèn)題.例如，在課例89中，數(shù)學(xué)角度為分析變量間的關(guān)系，現(xiàn)實(shí)角度為影響心率變化的因素，學(xué)習(xí)活動(dòng)涉及體育、數(shù)學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科相關(guān)知識(shí)；在課例90中，數(shù)學(xué)角度為幾何圖形與坐標(biāo)，現(xiàn)實(shí)角度為文化古跡、景觀、建筑等公園場(chǎng)景，學(xué)習(xí)活動(dòng)涉及地理、數(shù)學(xué)、美術(shù)、歷史、生物學(xué)、建筑等學(xué)科相關(guān)知識(shí)；在課例91中，數(shù)學(xué)角度為數(shù)據(jù)的整理、分析與預(yù)測(cè)，現(xiàn)實(shí)視角為GDP與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展等問(wèn)題，學(xué)習(xí)活動(dòng)涉及數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、金融等學(xué)科相關(guān)知識(shí).

在課例的探究和解釋環(huán)節(jié)中，教師鼓勵(lì)學(xué)生采用小組合作學(xué)習(xí)為主、自主探究為輔的方式，收集查閱相關(guān)學(xué)科資料，探索設(shè)計(jì)多元化的問(wèn)題解決方法，而不是追求“標(biāo)準(zhǔn)答案”，并用不同形式、結(jié)合多種相關(guān)學(xué)科知識(shí)展示與分享自己的作品.在學(xué)生遇到無(wú)法解決的困難和無(wú)法解釋的現(xiàn)象時(shí)，教師采用合適的策略引導(dǎo)學(xué)生找到解決問(wèn)題的方法和解釋現(xiàn)象的原理.在跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)過(guò)程中，教師始終是指導(dǎo)者，學(xué)生是活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施的主體.

上述3個(gè)跨學(xué)科課例的遷移環(huán)節(jié)，主要以作品展示、評(píng)價(jià)反思為主，沒(méi)有將習(xí)得的跨學(xué)科知識(shí)與方法應(yīng)用于新的情境之中，難以起到鞏固強(qiáng)化的作用.課例的評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)了多樣的評(píng)價(jià)方式，有自我反思與評(píng)價(jià)、組間互評(píng)與投票，同時(shí)也兼顧了對(duì)問(wèn)題的解決過(guò)程、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和作品的評(píng)價(jià)，但缺少了教師對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)，教師是跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng)的組織者、引領(lǐng)者和監(jiān)督者，應(yīng)在各個(gè)環(huán)節(jié)中對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，以便及時(shí)了解學(xué)生跨學(xué)科知識(shí)和能力掌握情況、合理把控教學(xué)流程.

3" I-5E跨學(xué)科教學(xué)模型構(gòu)建

基于5E教學(xué)模式對(duì)初中數(shù)學(xué)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)課例進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)5E教學(xué)模式各環(huán)節(jié)在跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)中均有涉及，且二者教學(xué)流程基本一致.首先，5E教學(xué)模式的吸引環(huán)節(jié)要求創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，易于構(gòu)建跨學(xué)科知識(shí)背景.其次，探究和解釋環(huán)節(jié)也需要借助其他學(xué)科或相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)方法進(jìn)行思考與操作、總結(jié)與概括.再次，遷移環(huán)節(jié)要求學(xué)生能夠?qū)⑿赂拍顟?yīng)用于新情境，提升綜合應(yīng)用能力，而單一學(xué)科知識(shí)不足以解決真實(shí)問(wèn)題，往往需要綜合相關(guān)學(xué)科知識(shí)和思想.最后，無(wú)論是完整的5E教學(xué)模式還是跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)，多樣化的評(píng)價(jià)體系都應(yīng)貫穿于二者的始終.因此，5E教學(xué)模式與跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)具有較高的契合度.同時(shí)，受到張海艷［7］設(shè)計(jì)的I-LAGID初中生物跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng)模型啟發(fā)，結(jié)合初中數(shù)學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出I-5E初中數(shù)學(xué)跨學(xué)科教學(xué)模型（如圖1）.該模型主要包括5個(gè)教學(xué)階段：I-E1跨學(xué)科情境創(chuàng)設(shè)階段、I-E2跨學(xué)科實(shí)踐探究階段、I-E3跨學(xué)科理論解釋階段、I-E4跨學(xué)科知識(shí)遷移階段、I-E5跨學(xué)科多元評(píng)價(jià)階段.

I-E1跨學(xué)科情境創(chuàng)設(shè)階段

綜合問(wèn)題---具體問(wèn)題

I-E2跨學(xué)科實(shí)踐探究階段

知識(shí)整合---實(shí)驗(yàn)探究

I-E3跨學(xué)科理論解釋階段

多學(xué)科理論---科學(xué)論證

I-E4跨學(xué)科知識(shí)遷移階段

真實(shí)情境---應(yīng)用能力

I-E5跨學(xué)科多元評(píng)價(jià)階段

多學(xué)科標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)---全過(guò)程評(píng)價(jià)

首先，在I-E1跨學(xué)科情境創(chuàng)設(shè)階段，教師構(gòu)建跨學(xué)科知識(shí)背景，引導(dǎo)學(xué)生在情境中抽象出綜合問(wèn)題，并進(jìn)一步分解為具體問(wèn)題，為實(shí)踐探究環(huán)節(jié)做準(zhǔn)備.其次，進(jìn)入I-E2跨學(xué)科實(shí)踐探究階段，針對(duì)上一環(huán)節(jié)提出的問(wèn)題，學(xué)生搜集相關(guān)學(xué)科資料，并進(jìn)行匯總、分析與提煉，設(shè)計(jì)探究方案，進(jìn)行知識(shí)整合與實(shí)驗(yàn)探究.接著，進(jìn)入I-E3跨學(xué)科理論解釋階段，教師引導(dǎo)學(xué)生查閱多學(xué)科相關(guān)理論，結(jié)合探究結(jié)果對(duì)知識(shí)和技能進(jìn)一步概括總結(jié)，形成新知識(shí)，掌握新技能，形成新思想.再次，I-E4跨學(xué)科知識(shí)遷移階段，教師創(chuàng)設(shè)新的真實(shí)問(wèn)題情境，學(xué)生綜合多學(xué)科的知識(shí)、方法和技能，并應(yīng)用于新情境解決新問(wèn)題，起到鞏固強(qiáng)化新知的作用，有助于學(xué)生提升認(rèn)知和操作能力.最后，I-E5跨學(xué)科多元評(píng)價(jià)階段貫穿于跨學(xué)科教學(xué)的全過(guò)程之中，包括情境創(chuàng)設(shè)階段的診斷性評(píng)價(jià)、實(shí)踐探究階段的形成性評(píng)價(jià)、理論解釋階段和知識(shí)遷移階段的總結(jié)性評(píng)價(jià)等.同時(shí)，對(duì)于不同學(xué)科知識(shí)應(yīng)采用不同的學(xué)科評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，并且將教師評(píng)價(jià)、學(xué)生自我評(píng)價(jià)與同學(xué)間互相評(píng)價(jià)等多種評(píng)價(jià)方式相結(jié)合，多元、多學(xué)科、多方式、全過(guò)程的評(píng)價(jià)有助于學(xué)生全方位綜合發(fā)展.

4" 結(jié)語(yǔ)

本研究順應(yīng)我國(guó)教育改革新趨勢(shì)，重點(diǎn)研究初中數(shù)學(xué)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)，基于5E教學(xué)模式對(duì)初中數(shù)學(xué)《新課標(biāo)》中提供的3個(gè)跨學(xué)科課例進(jìn)行系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)5E教學(xué)模式與跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)具有較高的契合度，并充分借鑒課例中吸引、探究和解釋環(huán)節(jié)的優(yōu)點(diǎn).同時(shí)完善課例中遷移和評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)的不足，設(shè)計(jì)與構(gòu)建了I-5E跨學(xué)科教學(xué)模型，以期為初中一線數(shù)學(xué)教師進(jìn)行跨學(xué)科教學(xué)實(shí)踐提供理論參考和模型參考.

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