数字化技术支持下的5E教学模式在探究实验教学的应用

黄润香

【摘要】以七年级生物《绿色植物对有机物的利用》为例，将数字化探究实验运用在5E教学模式中。在教学实践中，5E教学模式为概念传递提供了“脚手架”;数字化技术的整合则提高实验效率，从而增加5E教学模式“探究”环节的可行性和可信度。

【关键词】数字化技术;5E教学模式;初中生物;探究实验教学

“5E”教学模式是BSCS提出的以建构主义为理论基础的教学模式，包括“吸引”、“探究”、“解释”、“精致”和“评估”五个环节。其中，“探究”环节是探究实验教学的主体内容，数字化技术支持“探究”环节，必将“强强”联合。本文尝试以《绿色植物对有机物的利用》为例，将数字化技术应用于5E教学模式中，论证其教学效果。

一、教学过程

（一）吸引

利用课本“想一想、议一议”的问题情景“植物是否适合放在卧室？”导入新课。

（二）探究

1.探究一

在“探讨植物通过呼吸作用释放能量”的实验中，直接用温度传感器进行分组实验，然后让每组的学生代表在EXCEL的表格上输入数据，即时生成的柱状图。师生共同分析柱状图中甲、乙两瓶的数据差异，并基于数据分析原因。

2.探究二

“二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊”是经典的验证实验，不能取代。因此，在进行传统实验后再运用二氧化碳传感器进行实验。通过分析澄清石灰水变浑浊的原因和传感器获得的数据，得出结论。

3.探究三

在“呼吸作用吸收氧气”的实验中，演示传统实验，分析“为什么甲瓶的蜡烛为什么熄灭？”若学生提出“呼吸作用吸收氧气”和 “呼吸作用产生二氧化碳”的推论时，利用氧气和二氧化碳传感器测两者的含量来验证“呼甲瓶的蜡烛熄灭的原因是吸作用吸收氧气”。

（三）解释

在每个探究实验完成后，借助表格（见表1）从实验现象出发，通过解释实验现象来提炼探究活动与呼吸作用的

关系。

（四）精致

运用探究活动获得的呼吸作用公式回归吸引环节的问题 “植物是否适合放在卧室？”，师生共同探讨得出“植物晚上只进行呼吸作用消耗氧气，因此不适合放卧室。”的结论。

（五）评估

一方面，从学生的回答评估掌握程度，及时调整教学;另一方面，借助课后习题和作业评估教学效果。

二、数字化探究实验在“探究”环节的应用

（一）弥补

传统探究有利于培养从现象得出结论的能力，但有思维难度，数字化技术支持的探究实验结果简单明了，但对数据素养有一定的要求，因此两者可以互补。例如在“探讨植物通过呼吸作用释放能量”的實验中，用传统温度计存在着误差高、读数难等问题，而温度传感器解决了传统温度计存在的问题。

（二）辅助

在实验“呼吸作用产生二氧化碳”中，传统的澄清石灰水验证实验在教学实践中容易出现最后石灰水没有变浑浊的尴尬场面。因为石灰水中的氢氧化钙很可能在实验前已经和空气中的氧气结合而产生碳酸钙沉淀，从而导致实验失败。而该实验是经典的验证实验，不能取代。因此，在进行传统实验后再运用二氧化碳传感器可以在突发情况作为补救

措施。

（三）验证

数字化探究实验在“解释”环节主要起验证的作用。在“呼吸作用吸收氧气”的实验中，分析“为什么甲瓶的蜡烛为什么熄灭”时，学生往往提出“呼吸作用吸收氧气”和 “呼吸作用产生二氧化碳”的推论，两个推论基于实验现象都是没有逻辑问题。此时，利用氧气和二氧化碳传感器测两者的含量来验证“呼甲瓶的蜡烛熄灭的原因是吸作用吸收氧气”则更具说服力。

（四）提高

数据素养是数据时代可持续发展所必须的核心素养。2002年提出的21世纪核心技能框架体系明确提出“信息、媒体和技术技能”。在实验教学中，基于数据得出结论更是一种重要的实验技能。数字化探究实验的引入必然提供更多基于数据进行分析、探究的机会，对培养数据意识、提高数据处理能力和数据阐释能力有促进作用。

参考文献：

[1]卢镇岳.5E教学模式应用于概念教学的探索.生物学通报，2016.51（9）：39～41

[2] 张利平等. 基于物理数字化实验的初中生数据素养培养探究. 中小学数字化教学，2021，（02）：5