以“5E学习环”为基础整合高中化学概念教与学的研究.doc

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1、1以“5E 学习环”为基础整合高中化学概念教与学孙文颉(浙江省桐乡市凤鸣高级中学 314500)摘要 本文立足概念教学存在的问题，以“5E 学习环”理论为基础，经过一系列教学实践，得出了将“5E 学习环”变为“5E 学习环”的教学模式，并分析了此教学模式带来的学生、教师的成长与收获。关键词 “5E 学习环” 概念教学化学概念是学生最含糊不清的知识点，虽然文字复述简单，但是应用起来难点颇多，概念教学也常显枯燥乏味。究其原因有四：第一，教师的教法与学生的学法未能有效融合；第二，概念的微观性与学生的想象能力有较大差距；第三，概念学习前学生的知识“预热”不够；第四，概念学习过程中学生对概念的质疑和讨论

2、不足。究其根本，高中化学概念的学习需要学生带着探究之心去研讨，而不是用崇敬之心去膜拜和记忆。作为一线教师，我们需要把培养化学人才作为教学的最终目的，立足学生的学习实际，帮助他们建构自己的知识体系。为解决化学概念教与学的问题，我们找到了“5E 学习环”理论。它是 Trowbridge 和 Bybee 在美国 BSCS 以建构观点为基础所发展出来的一种以学生为中心的教学模式1，它帮助学生在初步了解、触碰表象、生成表象后，实现深入修整和建构整合，可更好地帮学生感受化学概念的形成、范围、内涵、外延和应用，进而形成自己的概念系统。教学中，我们可以“5E 学习环”为基础展开教与学的整合，以帮助学生切实掌握

3、化学概念。1“5E 学习环”变“5E 教学环”经过实践与整理，我们形成了一套以“5E 学习环”为基础的教学模式。即以熟悉旧知的课前准备为引入；从已有知识出发探索解决新问题的方案；结合教材所给的具体概念，组织学生对其范围、对象、前提、运用条件进行详尽地讨论和解释；然后，回过头再运用概念去研究探索过程中涉及的旧概念无法解决的问题，对比分析新知识的特殊点，并引领学生认识科学发展的轨迹、科学家探索真理时的思维方式；针对不同的概念所特有的外延，组织学生对相关问题进行拓展讨论，总结不同类型的问题应从概念的哪个角度去解决。具体形式可见图 2。1 （美科学促进协会 面向全体美国人的科学M 北京:科学普及出版社

4、，,2001：27-39图 1 5E 学习环图 2 5E 学习环为基础的概念教学模式21.1 引入（engage）与知识复习概念教学的引导铺垫至关重要，如在物质的量概念教学中，课前让学生思考并完成表 1 基本单位的回顾，通过相关单位的换算，帮助他们探索从微观抽象到宏观概念的对比、联系，为“物质的量”坚深而重要的概念教学设好伏笔，消除了学生对物质的量概念的恐慌感。表 1 基本单位回顾 基本物理量时间质量长度电流基本单位换算关系又如氧化还原反应（定义） 一节，教材的文字定义浅、描述少，却不易接受。在复习知识的同时激发疑问，形成新问题。课前布置复习任务复习并总结基本元素常见化合价；标出 2H2 +

5、O2 = 2H2O、H2 + CuO = Cu +H2O 两个反应中各元素的化合价。在此基础上，引领学生分析基本元素化合价，如硫酸的硫、氯酸钾的氯等，然后解释为什么同一元素在不同物质中会出现不同的化合价表象是氢、氧、钠、钾的化合价基本保持不变，其他元素的价态需要计算得出（其本质不在此拓展） 。接下来分析同一反应中元素化合价变化导致的物质变化，进而揭示氧化还原反应的标志有元素化合价变化。1.2 探索(explore)与前提挖掘在学生探索概念文字描述时设置情境，引导他们挖掘概念的前提条件。如在气体摩尔体积一课中，教材设置的数据填表外，设置书本、粉笔、人的体积求算，让学生感受教材外微观、宏观物质体积

6、的影响因素，帮助学生了解密度对体积的影响，从而实现对概念前提的探索。另如在阿伏加德罗常数一节的教学中，学习的难点是如何把微观粒子的思维模式与宏观数据对应起来，我在教学中通过引导学生探索 10、100、1000 个乒乓球围成的圆，帮助他们感受数目对宏观量的影响，进而引导他们讨论 10 万个、6.021023个乒乓球转出的圆有多大，再把乒乓球缩小成大米粒、原子，经过这样的思维探索，学生对这个数字有了深刻而准确地认识。1.3 解释(explain)与原理剖析高中生有一定的理解能力，在他们独立解析概念的基础上，教师要把握好原理剖析的度，简单任务放给他们完成，有难度的问题引导他们讨论完成。氧化还原反应（

7、本质） 一节的教学是高中化学“难啃的骨头” ，教材中包括的概念多、杂、矛盾，其难度众所周知。以图 3 氧化还原反应定义动态思维图3“5E 学习环”为基础的建构式教学模式，重点结合学生对概念的解读来组织教学。在已有定义基础上，让学生从失电子出发，逐字逐句把概念分解开，然后建立相关概念的联系与比较，接下来帮助学生建构动态思维模式图（具体见图 3，图中的序号表示思维顺序） ，最后氧化还原反应的定义水到渠成。1.4 拓展(extend)与概念联系高中生有自我拓展概念的能力，概念联系教学应以此为基础。 氧化还原反应（本质） 中，学生对氧化剂、氧化产物等名词易弄错，其根源就是对概念的拓展不足。教学中我先让

8、学生通过小组讨论汇总出概念的关联问题，再提出具体问题，帮助学生在师生、生生互补中生成概念网络。具体操作如下：从化合价升高与失电子的关系入手，引领学生向元素被氧化、发生氧化反应的相关概念拓展开去；接下来分析被氧化的该价态元素所具有的性质（具体见图 4） ；进而借由书本上的定义，把氧化反应、还原剂、还原性的概念在 3CO+ Fe2O3 = 3CO2+ 2Fe 的反应中加以拓展，引导学生讨论图 5 阶梯式问题模式。该模式主要以递进式推导为主线，其中问题、及、间存在交互关系即等价；、及、两组又有跨越式推导，即可由推出，再由直接得到的结论。通过此类方法，学生对氧化反应及相关概念有了更加清楚的认识，所任教

9、班的学生在该类问题上的失分率明显低于其他班级。1.5 评价(evaluate)与概念辨析学生评价的主要内容是学生对概念掌握的自我感知度，即他对自己掌握概念程度进行认知度考查。鉴于自我评价客观性差，安排学生设计问卷相互考查的环节，特别要求他们在问卷中重点考查概念辨析。刚开始学生的问卷设计得较差，问题过于浅显，通过高考真题展示、同伴优秀试卷分析等方法，引导学图 6 概念理解图图 5 氧化反应相关概念阶梯式问题模式图图 4 氧化反应概念引领图4生们如何设计问卷。学生们由最初的无所适从，到后面的乐此不疲，试题越出水准越高，课后复习也自然地水到渠成。2 “5E 学习环”实现师生共同成长2.1 新型评价模

10、式促进学生理解题意以小组为单位的自命题模式是的一大特点。魏书生老师的“小老师”模式说明，能独立设计出问题的学生，他对这个知识点必然有相当程度的掌握。引导学生根据如图 6 所示的概念理解图，试着以小组为单位进行命题，经选择与修改后，在各小组间进行测试与评价。命题作业展示出更多学生思维的误区，为今后的教学提供了更为宝贵的经验。图 7 是学生针对燃料电池设计的两组小问题，I 的问题设计还存在概念混淆，经过讨论 II 明显思路更清晰。2.2 前沿性的教学更易吸引学生注意力近年来，学法、教法的独立研究非常广泛，但如何将有效地学法与教法有效整合的研究很少见。侧重教学合一，从“5E 学习环”这一学习方法入手

11、，结合实际教学中的引入、探究、练习和总结，形成新形式的概念教学模式。研究过程中，将“5E 学习环”中学生的引入与课前预习、课堂生活实例引入相整合；探索与课堂教学的问题探究结合；学生的讨论、解释与课堂教学的概念剖析相结合；学生的问题拓展与教学中的概念外延分析结合；而分析评价与课堂练习相结合。每堂实教课都是一次实验，而学生面对自己或同伴提出的问题，注意度更高，课上思考更为积极，设计和评价问题特别严谨，课堂上充满了对问题设计、答案分析的甄别与讨论，课堂共鸣效果惊人。2.3 构建了“5E 学习环”化学概念教学的实施路径 经过近一年的研究，总结出了如图 8 所示的以“5E 学习环”为基础的高中化学概念教

12、学实施路径。由于“5E 学习环”内部的五要素间是相互穿插、补充、和促进的，故在教学路径中，也有一些环节是交互、循环甚至是重复的。以掌握概念内涵及外延为知识图 8 教学实施路径图 7 学生设计燃料电池问题组5目标，以学会运用概念解决实际问题为能力目标，以塑造思维、培育素养为总体方向，教学设计更倾向于学生动脑、动口、动手的“三动” ，如让学生先动口复述部分元素的化学性质，再动手画出元素在周期表的位置，然后动脑思考性质与位置的关系，进而讨论得出元素周期律的定义；接下去再动手标出部分陌生元素的位置，动口讨论它们可能有的性质，进而动脑运用元素周期律总结概括性质递变规律。在“三动”的形式支撑下，学生的“5

13、E 学习环”得以更全面地体现，教学也更生动、更贴近学生、更易被接受。2.4 “5E 学习环”促进学生学习力的提高所有教学方法变革的目标，都离不开促进学生学习能力的提高。以“5E 学习环”为基础构建化学概念的教学实践，确实促进了学生对化学概念的学习能力，在几次大型统考中，学生在概念题目中的失分率远低于平行班，具体数据见表 2。不仅如此，学生在自我学习、总结概念时的思路更为清晰，视野更为开阔。如学生在自我总结“四同” （即同素异形体、同位素、同分异构体、同系物）概念时非常清晰地标识出了四者的范围、特点，可以看出他们已经从前面的学习中习得了相应的方法。表 2 概念问题被试班与平行班得分对比表编号试题

14、内容平行班得分被试班得分1下列物质属于碱性氧化物的是1.541.872氧化还原反应中剂、物、被氧化、转移电子数计算1.211.653离子化合物、共价化合物、离子键、共价键的定义及拓展0.611.424原电池中正负极判断、电极反应式书写、被氧化与被还原的物质判定1.051.422.5 提升教师的专业素养实现教学相长为防止陷入定式思维，应主动调整教学方法、思考变革方向。通过阅读参考文献、专业书籍，做大量的读书笔记，每接触到一点新鲜的理念，都会促使教师带着激动的心情认真地思考这个理念放在课堂教学中应如何表现？学生会对这些变化有什么反映？“5E 学习环”并不是最新的理论，但经过一些比较，笔者认为它更适

15、合当代高中生独立意识和自我意识崛起的状态。在实践教学中，专业知识的阅读和学习，提升了教师的专业素养，教学方法的主动变革，优化了课堂，使教师重新焕发出教学的热情。美国化学家 Herron JD曾经说过：“如果学生在解决问题时遇到困难，首先应该检查的是学生对问题中的概念是否理解了。 ”2在对“5E 学习环”为基础整合教与学的探索过程中，我们找到了有效激发课堂教学、提高学习效率的方法“5E 教学环” 。实践结果显示此教学模式不仅教学实效性好，2GM Bodnet，JD HerronSpringer Netherlands，2002，17（2）：2352666学生的思维能力也得到了长足进步。但使用“5E 学习环”对应的教学方法时，还需注意：对于适应力较差的学生，教师还要切实进行点对点的方法指导；对于学习意愿消沉的学生，要想办法让他尝到学习概念的甜头。另外， “5E 学习环”是放之各科皆可用的学习方法，而概念均有枯燥、抽象的特点，所以这种教学方法具有普适性，可以建议学生触类旁通、举一反三。参考文献1 魏林明以建构性教学模式开展科学概念学习以“饱和溶液”教学为例J教学月刊中学版（教学参考） ，2013（11）.2 张文林等基于“5E 学习环”的化学概念教学初探J中学化学（教学参考） ，2015（8）.