“5-E”教学模式在中学化学校本课程中的实践研究——以“Vc 含量的测定”为例

沈 婷

（南京十三中）

一、研究背景

“5-E”教学模式是美国生物科学课程研究机构（Biological Science Curriculum Study，简称BSCS）在1989 开发的一种基于建构主义教学理论和概念转变理论的教学模式。描述了一种能用于总课程、具体学科课程或某一具体课的教学程序，是一种致力于引起学生学习兴趣的有效的教学模式。

“5-E”教学模式强调以学生为中心，通过探究，以小组合作的形式理解和建构科学知识。一般包含吸引（Engagement）、探究（Exploration）、解释（Explanation）、迁移（Elaboratation）以及评价（Evaluate）5 个环节。这与新课程的理念是一致的：课程应激发学生学习化学的兴趣，提高学生的科学探究能力，进一步提高学生的科学素养。下面以“Vc 含量的测定”校本课程为例，展示“5-E”教学模式在化学校本课程中的实践研究。

二、以“Vc 含量的测定”为例，应用“5-E”教学模式进行化学校本课程的教学

1.1-E——吸引环节

（1）PPT 和实物展示：柠檬、猕猴桃、西瓜、橙子、草莓、葡萄等常见的水果，PPT 呈现一则关于“哪种水果Vc 含量高有争议”的新闻。

教师讲解：随着人们的生活水平提高，很多人养成了天天吃水果的习惯，但同学们对于哪些水果Vc 含量较多不是很清楚，网络上、报纸上、电视中对哪种水果Vc 含量高也有不同的说法，另外水果中Vc 含量的高低还受到保存时间、温度等外界环境因素的影响。今天我们一起运用化学实验来测定多种水果中Vc 的含量。

（2）提出问题：学生通过观察图片，思考以下问题：

①哪种水果中Vc 含量高？

②Vc 具有哪些化学性质？

③如何利用Vc 的化学性质测定其在水果中的含量？

④选择哪些简单易得的化学仪器和试剂来测定水果中Vc 的含量？

2.2-E——探究环节

（1）背景资料

由于校本课程时间和教学条件的限制，没有让学生自己去网络上查找有关Vc 性质的资料，而是选择由教师通过讲义的形式将资料呈现给学生，讲义内容部分节选自人教版选修一《化学与生活》第一章第四节“维生素和微量元素”。学生通过自主学习和小组讨论，归纳Vc 的物理性质和化学性质。

讲义背景资料节选：

维生素C 是一种无色晶体，分子式为C6H8O6，分子结构如右图。熔点为190～192℃，是一种水溶性维生素，溶液显酸性，并有可口的酸味。维生素C 广泛存在于新鲜水果和绿色蔬菜中。

维生素C 也称为抗坏血酸，在人体内有重要功能。例如，它参与体内的氧化还原反应，维持细胞间质的正常结构；促进伤口愈合，维持牙齿、骨骼、血管和肌肉的正常功能；帮助无机盐和某些氨基酸的吸收；增强对传染病的抵抗力，有解毒作用等。中学生每天需要补充约60 mg 维生素C。

维生素C 的化学特性是容易失去电子，是一种较强的还原剂，在水溶液中或受热时很容易被氧化，在碱性溶液中容易被氧化。因此，生吃新鲜蔬菜要比熟吃时维生素C 的损失小。

Vc 的物理性质：外观（无色晶体）、熔点（190～192℃）、溶解性（易溶于水）。

Vc 的化学性质：酸性、还原性。

（2）讨论分析选择哪一种性质来测定水果中Vc 的含量

同学们分组讨论，把自己的想法写下来，并进行交流。最终所有同学得出了统一的看法：与Vc 物理性质相似的有机物较多，不易用来区分；水果中有多种有机酸，酸性这一化学性质也不易用来测定Vc 的含量；还原性是Vc 具有的较特殊的化学性质，可以选用碘液或酸性高锰酸钾等具有氧化性的物质进行滴定实验，从而测定水果中Vc 的含量。

（3）学生分组实验

实验仪器：榨汁机、25 mL 酸式滴定管、铁架台、烧杯、胶头滴管、锥形瓶、小刀

实验药品：柠檬4 个、猕猴桃2 个、黄瓤小西瓜1 个，橙子2个、5.0×10-3mol/L KMnO4溶液。

实验过程：

①榨取果汁：新鲜水果洗净、水分沥干、去皮、去核，称取100 g果肉各2 份，1 份放入榨汁机（带有滤网）打成汁，另一份做平行实验，为了防止Vc 被空气中的氧气氧化，应在第二次测量前再将第2 份果肉打成果汁；

②果汁装液：如使用研钵或不带过滤网的榨汁机，需要将果汁与果肉进行过滤分离，将榨好的果汁全部倒入锥形瓶中；

③KMnO4溶液装液：取一支25 mL 的酸式滴定管，检验是否漏水并洗净，用5.0×10-3mol/L KMnO4溶液润洗2～3 次，并排除尖嘴处气泡，向滴定管中注入KMnO4溶液至0 刻度上方，将液面调节至0 或0 以下某一刻度；

④滴定：左手握活塞旋转开关，右手不断旋转摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内溶液颜色的变化，至出现粉红色且30 s 不变色则为终点，记下读数，读数时，眼睛平视，使视线与溶液的凹液面相切，估读到小数点后两位，重复实验1 次；

⑤计算：

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 为Vc 的摩尔质量）

实验数据记录表格

实验结论：

通过公式计算，每组同学排出了柠檬、猕猴桃、西瓜、橙子4种水果Vc 含量的大小关系。由于实验操作中的误差等原因，每组同学得到的实验数据与排序结论可能是不完全一致的。

3.3-E——解释环节

通过实验对4 种不同水果中Vc 含量的测定，由大到小排出水果Vc 含量顺序，与网络上查阅到的水果Vc 含量顺序进行比较，发现两者之间不完全一致，而且网络上对水果Vc 含量的排序也有不同版本。同学们通过讨论认为，水果的含水量、存放时间、品种以及环境温度等诸多因素都会影响Vc 的含量，需要进行大批量的样品测定，才能使数据更具有信度，更有说服力。

4.4-E——迁移环节

（1）设置新的情境：很多同学都很喜欢喝饮料，饮料除了清爽解渴外，营养功能也是销售宣传的一个要点，其中Vc 是最大的卖点，如农夫山泉公司出品的一款柠檬味复合果汁饮料水溶C100，在产品上标明了每瓶饮料含Vc100.0 mg。

教师提供水溶C100 饮料、统一鲜橙多两种饮料各1 瓶，并提出以下问题供学生思考：

①这些饮料是否真像宣传的那样含有Vc？

②含量是否达到瓶身包装上标明的那么多？

③对人体有没有好处？

（2）学生提出实验方案

利用测定水果中Vc 含量的方法，分别测定水溶C100 饮料（瓶身标明Vc 含量为100 mg/445 mL）、统一鲜橙多（瓶身标明Vc含量为25 mg/100 mL）中Vc 的含量，探究是否与饮料包装上标明的Vc 含量相当。

（3）学生分组实验

取水溶C100 饮料100 mL 于锥形瓶中，用5.0×10-3mol/的KMnO4溶液滴定，记录KMnO4溶液的体积，再做一次平行实验。

计算：Vc 含量（mg/100mL）=176g/mol×n（Vc）×1000（176g/mol为Vc 的摩尔质量）

实验数据记录表格

实验结论：每个组得到的数据不完全一致，有的组计算的结果甚至比产品标明的Vc 含量还要高。这可能是由于饮料本身带有一定的颜色，使得滴定终点的读数存在误差。

5.5-E——评价环节

教师可以根据学生在实验和教学的过程中的表现进行评价，包括学生的实验参与意识、小组合作精神、思维发散情况。同时，学生也可以根据自己的表现，参考其他同学的表现来进行自我评价。另外，还可以进行书面评价，包括学生提交的实验报告中探究方案的设计、实验现象的记录、实验结论的讨论、所学课程内容的感悟等等。

三、“5-E”教学模式在化学校本课程中实践的反思

1.校本课程是“5-E”教学模式实施的最佳平台

“5-E”教学模式强调以学生为中心，通过运用调查和实验的方法解决问题，强调通过小组合作学习促进学生对科学概念的理解和知识的建构。校本课程正是“5-E”教学模式“施展才能”的最佳平台，校本课程教学要求不同于必修课程，没有了传统的学业考试压力，教师具有很大的决策权，学生有更多探究的机会，课程评价方式也更多样、更注重过程。如在校本课程的课堂上可以自行组队，组内自行分配任务，可充分地进行师生和生生之间关于实验方案的交流和讨论，可获取各种需要的常见实验仪器和药品进行实验探究。学生在校本课程这种自主、开放的课堂才能真正实现知识的自我建构，才能真正实现“5-E”教学模式的精髓。

2.“5-E”教学模式使化学学习更深入生活

“5-E”教学模式中的迁移环节是知识深化的重要环节。在这个环节中，教师需引导学生在知识理解和技能使用的基础上，能够运用知识、技能解决新的问题，并与其他的知识、技能之间建立联系，构建知识网络。校本课程的素材往往十分贴近生活，如肥皂的制作与去污原理、水果电池电量的影响因素探究、84 消毒液最佳漂白效果条件的探究，这些校本课程的素材为“5-E”教学模式中的迁移环节提供了施展的空间，“5-E”教学模式也使化学学习更贴近生活、深入生活。

刘廷婷，王后雄.“5-E”教学模式在化学校本课程教学中的应用探索［J］.中学化学，2015（01）：1-4.