运用“5E学习环”教学模式培养高中生化学学科核心素养

李思瑶 王海燕 徐爱菊

[摘要]培养高中生化学学科核心素养是《普通高中化学课程标准（2017年版）》的基本理念之一，而“SE学习环”教学模式是一种探究式教学模式，由引入、探索、解释、精致化和评价5个环节组成。在该教学模式下，学生积极参与探索过程，突出学习自主性。将该模式应用于高中化学教学中，更有利于培养高中生的化学学科核心素养。

[关键词]“SE学习环”教学模式;高中化学;学科核心素养

[中图分类号]G633.8

[文献标识码] A

[文章编号] 1674-6058（ 2020）35-0068-03

2017年版课程标准明确指出，提升高中生综合素质，关键是发展学科核心素养。培养学生化学学科核心素养是高中化学教学的重要目标，应予以落实。“5E学习环”教学模式中的引入、探索、解释、精致化和评价环节，更有利于培养学生的化学学科核心素养，且与高中化学课程标准要求的“教、学、评”一体化契合度较高。因此，有必要对该教学模式的应用进行深入探讨。

一、“5E学习环”教学模式简介

1989年，美国人贝比（Bybee）提出了“SE学习环”教学模式，其包含引入（Engage）、探索（Explore）、解释（ Explain）、精致化（Elaborate）、评价（Evaluate）5个环节，各环节紧密联系，环环相扣。“引入一探索一解释一精致化”可以重复进行，在任何环节中都可以进行评价，可以是教师对学生进行评价，也可以是学生自评或互评。“5E学习环”好比四叶草，评价似连接四片叶子的十字茎，又似串“糖葫芦”的竹签。（如图1）

二、基于“5E学习环”教学模式培养高中生的化学学科核心素养

1.宏观辩识与微观探析

“宏观辨识与微观探析”化学学科核心素养（简称“素养1”）是指能从不同层次认识物质，并对物质进行分类;能从符号及微观粒子水平认识物质，形成“结构决定性质”的观念;能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。该素养强调要使学生认识到结构与性质的宏微观之间的联系，能从辩证的角度学习化学。此维度是五个核心素养维度的基石，属于认知基础，贯穿于整个高中阶段的学习，是化学学科最具本质特点的核心素养。

结合此素养的特点发现，“5E学习环”教学模式中的“探索”、“解释”和“精致化”环节很切合该素养的培养。例如，化学必修1第二章《化学物质及其变化》中的第二节《离子反应》、第三节《氧化还原反应》都是较为典型的可发展学生素养1的内容。

在学习《氧化还原反应》这一节内容时，可通过实验探究由表及里、由宏观现象到微观本质、由化合价的变化到电子的得失，从三个不同的角度分析氧化反应与还原反应之间的关系。学生通过解释实验现象及内在变化，从而获得氧化还原反应的本质与特征。在“精致化”环节，教师引导学生发现生活中的氧化还原反应，并剖析其发生的内在变化，使学生了解到氧化还原反应与生活、生产息息相关，意识到氧化还原反应对社会的重要性。可见，在“探索”“解释”“精致化”环节均可发展学生的素养1。

2.变化观念与平衡思想

“变化观念与平衡思想”化学学科核心素养（简称“素养2”）是指能认识到物质运动和变化是永恒的、化学变化伴随着能量的变化，理解化学反应中量变和质变的关系;能根据观察实验获得的现象归纳化学变化的特征与规律;能对具体物质的性质和化学变化做出解释或预测，通过分析说明生活、生产中的化学变化。

“5E学习环”教学模式中的“探索”环节就要求学生能通过观察现象，发现规律并建立事物间的联系;“解释”环节则要求学生能用自己的话来解释新知识;“精致化”环节要求学生学会应用新知识来分析、解决实际问题。因此，这三个环节对该素养的培养有着促进作用。例如，化学必修2中的《化学反应与能量》、选修4中的《化学反应速率和化学平衡》，这两个章节的内容最能体现和发展学生的素养2。

“5E学习环”教学模式在《平衡移动原理》中的应用参见图2，在“引入”环节中用实验展示了盐酸和醋酸在稀释前后的pH变化的程度不同，引导学生思考原因并设计探究实验，通过改变外界条件来体会pH的变化。学生将实验结果和化学平衡概念相结合，解释并总结平衡移动的原理。在学生获得原理之后创设新情境，结合物理学中的惯性原理，跨学科类比教学并导出勒夏特列原理。可见，在“引入”“探索”“解释”“精致化”等环节均可发展学生的素养2。

3.证据推理与模型认知

“证据推理与模型认知”化学学科核心素养（简称“素养3”）是指能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪，并建立观点、结论和证据之间的逻辑关系;能通过分析、推理等方法认识到研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立认知模型;能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。此素养要求培养的证据意识，是化学学科的思维方法，属于认知范畴。

科学的思维方法包括归纳与演绎、分析与综合、证明与反驳等。从“5E学习环”教学模式的内在来看，“探究”“解释”和“精致化”这三个环节都充分体现了对学生素养3的培养。学生主动参与“探索”环节，积极观察，互相交流和评价，判断预测和假设的真伪，并对知识进行归纳、概括、演绎、推理等，从而修正并最终获得结论。在“精致化”环节，要求学生运用得到的结论去解决新的问题，教師可以此验证学生的学习结果。例如，化学必修1中的《金属及其化合物》《非金属及其化合物》的内容，都需要学生在学习过程中推理、演绎、归纳、整合、构建模型。将“5E学习环”教学模式运用到教学中，会更有利于培养学生的素养3。

“5E学习环”教学模式在《氢氧化铝的制备和性质》中的应用见图3。在学习氢氧化铝的制备和性质时，学生通过对铝单质和氧化铝的相关知识的归纳，推理、预测氢氧化铝的相关反应，实验探究氢氧化铝的制备方法，掌握氢氧化铝的化学性质，并通过实验得出的结论解释两性氢氧化物的概念。在“精致化”环节将旧知与新知即铝离子、偏铝酸根、氢氧化铝三者之间的关系以“铝三角”的形式联系起来，建立铝的相关知识模型。可见，在“探索”“解释”“精致化”环节均可发展学生的素养3。

4.科学探究与创新意识

“科学探究与创新意识”化学学科核心素养（简称“素养4”）是指能进行科学的解释，并能创造和应用科学实践活动，发现和提出有探究价值的问题，并依据探究目的设计出探究方案，运用调查方法、化学实验等进行探究。“创新意识”是要学生在探究过程中敢于质疑、善于合作、勇于创新。此素养属于实践范畴。

“5E学习环”教学模式将“探索”环节作为该模式的主体，并贯穿于整个教学过程中。有研究者将“5E学习环”教学模式和科学探究的对应关系进行了分析（如图4）。从图4中可以看出，“5E学习环”教学模式和科学探究在理论和实施方面都有高度的一致性，“5E学习环”的各个环节都与科学探究中的要素相对应。“解释”环节要求学生能够在相互讨论的过程中碰撞出思维的火花，“评价”环节中学生的互评就是在促进学生敢于质疑。可见，“探索”“解释”“评价”环节可以有效地培养学生的素养4。

例如，化学必修1《非金属及其化合物》中的“氯”这部分内容，在提出问题后，小组合作设计实验方案，并进行实验探究，最后得出实验结论。这样一系列的探究步骤，可以提高学生的实验探究水平，发展学生的发散性思维，从而培养学生的素养4。

5.科学态度与社会责任

“科学态度与社会责任”化学学科核心素养（简称“素养5”）是指学生要有严谨求实的科学态度和社会安全意识，能深刻认识到化学对创造物质和精神财富、满足人们对美好生活的需要具有重大贡献。学生在学习了化学之后，就应该具备保护环境、节约资源等意识，形成低碳的生活方式。不仅如此，还要有正确的价值观、批判性思维，能辩证地看待社会问题，能积极参与社会实践活动。

素养5是通过化学课程的学习逐渐渗透到学生的思维和意识之中的，它不是一个具体的教学内容，而是一种潜移默化的学习结果。事实上，它是其他四个素养形成之后的延展性学习结果，是学生能将所学知识应用并造福社会的成果，也是化学课程的终极目标。从“5E学习环”教学模式的内涵来看，在“引入”和“精致化”环节可以直接融人科学态度和社会责任的因素，教师可把与化学相关的社会性议题直接作为引入的内容和开展探索的背景，使学生多加关注与化学相关的社会热点问题，感受生活中的化学，形成正确的观念。可见，“引入”“精致化”环节可以有效地培养学生的素养5。

例如，在教学化学必修1中硫和氮的相关内容时，可在“引入”环节安排空气污染、环境保护等相关社会热点问题，让学生通过“探索”“解释”环节学习硫、氮的相关知识后，在“精致化”环节再次创设生活、生产中的实际问题情境，并让学生运用之前所学的知识解决真实问题。由此，可以发展学生的问题解决能力，增强学生的环保意识、科学态度和社会责任感。

通过上述分析，“5E学习环”教学模式有很强的可操作性，有促进化学学科核心素养形成的作用。笔者将二者的关系通过图5来展现。由此可见，将“5E学习环”教学模式用于高中化学课堂教学中，能够全方位地帮助学生形成和发展化学学科核心素养，实现化学课程目标的要求。

[参考文献]

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（责任编辑 罗艳）