基于化学核心素养的“化学概念”5E教学模式设计

石启英,魏燕,乔成芳

（商洛学院 化学工程与现代材料学院/陕西省尾矿资源综合利用重点实验室，陕西商洛 726000）

在最新的高中化学课程标准《普通高中化学课程标准2017年版（2020年修订）》中关于学科课程的修订标准明确提出更新了教学内容。概念性知识能够帮助学生主动构建学习化学知识所需要的基础知识和基本技能，更深刻地理解化学学科的特点，进一步提高对物质世界的认识，辨析技术、科学和社会之间的关系，树立可持续发展的思维理念[1]。在新课程标准下，为保障新课程理念在高中化学教学中的有效渗透和全面践行，化学教师需要对自身教育责任进行分析、研究，了解不同教育资源的使用要求，并进行多方位调整[2]。同时，要始终坚持新课程理念的指导地位，激发学生的学习兴趣，这就对基础概念的掌握提出了更高的要求。但是高中阶段化学基础概念知识点繁多，覆盖面广，难以形成系统的知识体系。

新课标的基本理念用化学核心素养替代了之前的三维目标。化学课程以学生适应现代生活的需要为基础，充分利用化学课程的一般教育功能。王淑华等[3]提出相比于初中化学，高中化学的难度与其在所有科目中的重要性有显著提升。在高中化学阶段，知识点零散且抽象，学生对概念性知识的掌握有一定困难，更需要教师用更加科学的教学策略来引导。而杨桂玲等[4]指出，传统的教学模式一直备受诟病，探究新型教学模式才是当前化学教育工作者应给予重视的。1989年，美国生物科学学会提出了以建构主义和观念转换为核心的5E教学模式。该教学模式由参与、探究、解释、迁移和评估五个部分组成，目的是建构学生的科学观念，旨在促进主动、合作和探索式的学习[5-6]。5E教学模式自提出后，就作为一种教学工具，在国际教育模式的改革和创新中发挥了重要作用[7]。研究表明，5E教学模式提高了教师的课堂设计能力，加深了教师对概念性教学的理解[8-9]。在我国，关于5E教学模式相关的研究自2013年逐年增加，表明近阶段我国对于5E教学模式正在进行积极主动的探索[10]。

5E教学模式引入、探究、解释、精致、评价的探究过程非常适合高中化学的学习，且其评级阶段贯穿整个教学过程，以学生为学习主体，符合新课程标准的评价要求[11]。本文以“原电池教学”为例，分别从教师和学生的角度，尝试用新的教学方法和教学模式完善高中化学的教学过程。设置以化学实验为主的探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发化学学习兴趣，强化科学探究意识，提高学生学习的主动性。这与新课程标准要求有高度契合性，充分体现了化学课程的人文内涵，发挥了化学课程对培养学生人文精神的积极作用。

1 基于5E教学模式的教学设计

在新课程标准的指导下，以原电池教学为例，进行了5E教学模式的教学设计。采用文献查阅、问卷分析等方法，探究5E教学模式对学生概念性知识教学的实际作用，具体的研究思路如图1所示。

图1 基于5E教学模式的研究思路

随着学生从初中升入高中，化学教学内容与方法均有较大改变。高中化学知识相对于初中更注重知识之间的衔接，且串联成一个整体的知识框架，概念难度与知识深度也大大增加[12]，再加上新的环境变化，使得学生对化学知识的学习难度持续增加[13]。高中化学概念性知识大都相对比较抽象，对学生的想象能力要求较高，同时对教师的教学模式也提出更高要求[14]，尤其是教学评价环节。目前高中化学教学中，教师对学生的评价主要集中在课后作业的批改中，而学生对教师的评价更是几乎没有。教师和学生之间也缺乏一定的交流沟通，这对教师的教学效果总结和学生学习效率的反映都是很不利的。

1.1 教学目标

以原电池的学习为例，以5E教学模式结合新的课程标准中五大核心素养设计本课程的教学目标，见表1。

表1 教学目标设计

1.2 教学过程设计

结合5E教学模式以原电池的教学为例设计了5个教学过程，如图2。

图2 教学过程

1.3 教案设计

1）教材分析与学情分析

本节课以必修二为教材，介绍原电池的组成和工作原理，同时以原电池揭示化学反应过程中的能量变化，前期学生学习的氧化还原反应、能量之间的转化、电解质、金属活泼性等化学知识及物理电学知识，为本节课做了一定的知识储备[15-16]。

2）教学重难点

教学重点：原电池的概念，电极方程式的书写。

教学难点：电极方程式的书写。

3）课时安排：2个课时

4）实验器具准备

灵敏电流表、小烧杯、锌棒、铜棒、稀硫酸溶液。

5）教学过程，第一、二课时完整的教学设计，见表2和表3。

表2 第一课时教学设计

表3 第二课时教学设计

续表

1.4 同行评价

以原电池的学习为例，以5E教学模式结合新的课程标准中五大核心素养进行了教学设计。特邀请三名同行专家（一名211师范院校教学研究教授、2名中学高级教师）对整个教学设计进行评价。三名专家对本节课程的教学设计均给予了充分肯定，认为教学设计思路总体上较清晰，能通过创设情景、学生探究实验及活动等促进师生互动，活跃课堂气氛；通过引发学生思维，培养其创新能力；通过分析讨论数据处理，培养学生分析能力等以实现三维教学目标。教学设计能大胆突破传统教学模式，力求达到三维目标的要求，教学过程课堂氛围生动、活跃轻松，教学效果总体良好。但也提出一些针对性建议：在教学实施过程中应注意通过过渡语言的把握，教学节奏的控制及师生互动的促进来展现教学设计，以达到更好的课堂教学效果；同时，应注重培养学生分析资料（问题）和总结归纳资料（解决问题）的能力。在现代化教学中，还应注意充分发挥教师的语言、肢体动作等艺术，加强师生交流，活跃课堂气氛，以提高课堂教学质量。

2 教学效果分析

按设计好的教学教案进行实践，设置课后访谈、调查问卷、课后习题检测等环节来测验5E教学模式的实践效果及学生实际适应程度，反馈并完善该课程设计，以便于将其更好地运用到实际教学工作中去[17]。以商洛中学为例，选取目标班级为45人，采取控制变量法进行研究。除了课程设计之外，其他与平时上课均保持一致。在目标班级使用5E教学模式进行课程设计，保持课程时长、课程内容、课后作业的难度与往日的一致性。在此基础上研究学生的课堂参与程度、学习积极性及核心素养的培养情况。课后与学生进行座谈，发放调查问卷[18]。

2.1 问卷结果与分析

围绕学生对5E教学模式课程的学习兴趣，课堂中学生探究学习的主动性，学生接受5E模式的教学评价，以及学生对于5E教学模式课堂的满意程度展开调查问卷，见表4。

表4 5E教学模式课堂的问卷结果

由表4可见，在本问卷中，第1～3三个问题围绕5E教学模式中学生学习化学课程的学习兴趣开展。结果表明，80%以上的学生认为5E教学模式能够提高学生的学习兴趣，进一步证实5E教学模式的引入阶段和探究阶段在实际教学过程中效果显著，其引入阶段教学情景的设计，以及探索阶段的自主探究激发学生学习兴趣是行之有效的。

本问卷第4～6三个问题中围绕学生在本课堂上学习主动性是否提高展开调查。发现其中大部分学生认为5E教学模式对学生主动性及参与度有显著提高，表明5E教学模式的探究教学和迁移阶段，在教师引导下学生进行自主探究和概念的自主建构[3,19]。这种模式与教师传统罗列式讲授的模式相比，能使学生充分融入课堂中，提高学生学习的主动性。

本问卷第7个问题是围绕5E教学模式的评级阶段进行。大部分学生表示愿意参加课程的评级阶段，并且愿意对教师进行评价。本研究的5E教学模式的评价阶段是贯穿全过程的，教师可以在与学生互动过程中对学生进行实时评价。在5E教学模式中学生更愿意对教师进行评价。

本问卷的第8个问题和第9个问题针对学生对5E教学模式的满意程度展开调查。绝大部分学生很喜欢这种教学模式，希望多多推广。探究、解释、迁移、评价这种环节的设定，能够随着学生在课堂上的参与层层深入，对学生的积极性，课堂参与度及多元评价阶段都有非常显著的促进作用。

2.2 访谈结果与分析

通过与学生的交流，了解到学生在5E教学模式课堂上，对于概念知识的掌握更加牢固了。这有助于提高学生学习的兴趣，增强学生的学习积极性与主动性，对学生基础知识的掌握是至关重要的。在迁移阶段用新概念去解决新问题时，也会提高学生的成就感，对学生概念性知识建构有着很大优势[18]。这也是在概念教学中传统教学与5E教学模式的区别所在。访谈结果也表明学生对于5E教学模式的满意度，这与本课程设计和调查问卷的初衷是吻合的。5E教学模式的特色与其想要着重改进的问题，在实际课堂上有明显优势。但是相对而言访谈对象个体数量还较少，说服力有所不足。

3 结论

将5E教学模式和高中化学概念性教学结合起来，以原电池教学为例进行背景研究及课程设计。研究表明，5E教学模式能够让学生充分投入创设的问题情境，激发学生学习兴趣，并在引入阶段，以原有认知基础及生活经验为依据进行判断并发现问题。学生在课堂上表现更加主动，更加有探究欲望，对概念性知识的学习明显更加专注。在探究阶段，学生能根据在引入阶段的认知冲突，设计对应的实验探究方案进行自主探究。在共同探究的过程中，学生之间的合作意识明显增强。在5E教学模式的迁移阶段，教师引导学生用已学知识对新的问题进行解答，学生对新知识的理解与运用显著提升。引入的新概念与旧知识产生对比冲突，促进学生明白新知识与旧知识的区别与联系。教师在5E教学模式中构建一个认识、理解、巩固的过程，在教学完成后学生对概念性知识的理解更加深刻。5E教学模式的引入、探究、解释、迁移和评价五个教学环节充分体现了新课程改革的理念，在中学化学教学中有广泛的应用前景。该教学模式能够激发学生的主动性，引导学生积极探究，在教师的指导和帮助下自主建构知识并运用所建构的知识解决实际问题，获得成功的学习体验，并正确地反思评价自我，从而增强学生概念性知识的构建与学习，提高学生科学核心素养。