5E 教学模式在初中化学实验教学中的应用策略

文/范加文

《义务教育化学课程标准（2022 年版）》（以下简称《课程标准》）要求教师重视开展核心素养导向的化学教学，注重开展以化学实验为主的多样化的探究活动，注重引导学生探究实验，使学生在建构化学知识、掌握实验方法的同时，发展化学学科核心素养。由此可见，实验是化学教学的重中之重，探究式教学是实施化学实验教学的“法宝”[1]。在化学教学改革深入发展之际，探究式教学模式层出不穷，而5E 教学模式是其中之一。所谓5E 教学模式，是美国生物学课程研究（BSCS）研究者之一的贝尔提出的一种建构主义教学模式，描述了一种用于学科课程或某一课时的教学程序——引入、探究、解释、迁移、评价，是一种以学生为中心、以学生探究为主的教学模式。在《课程标准》的指引下，教师可尝试应用5E 教学模式实施化学实验教学。具体地，在实施实验教学时，教师可依据5E 教学模式的程序，引导学生逐步探究。以人教版化学九年级（上册）第二单元“实验活动1：氧气的实验室制取与性质”为例，教师可如此实施教学。

一、引入：创设情境，引入实验

引入是5E 教学模式的第一个环节。该环节重在激发学生兴趣，引入新知。学习情境是教师依据教学内容，选取适宜资源，应用多样手段，精心创设的真实的教学场景[2]。在体验真实场景之际，学生会产生兴趣，同时自觉迁移已有经验，积极探究，顺其自然地理解新知。因此，在应用5E 教学模式实施化学实验教学时，教师可以引入环节为立足点，依据实验内容，创设情境，借此激发学生兴趣，引入实验。

“实验活动1：氧气的实验室制取与性质”这节课的内容与现实生活联系密切。于是，教师挖掘生活资源。在引入环节，教师直接在电子白板上展现生活资源，如卖鱼大姐利用管子向鱼缸中吹气泡的视频，卖熟食的大叔用鼓风机向炉子中吹气的图片。学生在多种感官的作用下自发走进生活场景中。教师则需要把握时机，提出问题：“此前，我们学习了氧气的性质。生活场景中涉及哪些‘氧气的性质和用途’呢？”在问题的作用下，学生迁移已有化学认知，分析生活场景，积极作答，如“氧气不溶于水，且不与水发生反应。用管子向鱼缸中吹气泡是为了给鱼缸中的鱼输送氧气，避免鱼死掉。”教师及时地给予学生肯定，并追问：“氧气在生活中有这么多的用途，那么我们如何制备氧气呢？”此时，大部分学生陷入迷茫。于是，教师开门见山地引出本节课的内容——实验室常用高锰酸钾制取氧气的方法。学生对此尤为感兴趣，积极探究具体方法。由此可见，创设情境不仅可以引发学生的探究兴趣，还可以促使学生积极探究新知内容，有利于推动实验教学顺利开展。

二、探究：动手操作，探究实验

探究是5E 教学模式的第二个环节，也是中心环节。在探究环节，教师要引导学生用适宜的方式进行探究，使学生一步步地建构认知。在应用5E 教学模式实施化学实验教学时，教师应立足探究环节，应用适宜方式，引导学生动手操作，自然而然地探究实验内容，建构良好认知。

在“实验活动1：氧气的实验室制取与性质”课堂上，教师先提出任务：“与小组成员一起阅读教材，梳理用高锰酸钾制取氧气的方法，归纳制取氧气的实验仪器和药品。”在提出任务后，教师给予学生充足的探究时间。在探究之际，学生先自读教材，有所发现，接着与小组成员共享各自发现，并就此进行讨论。在讨论过程中，学生不断地碰撞思维，逐步地总结出用高锰酸钾制取氧气实验的方法、仪器和药品。于是，教师组织展示活动，鼓励小组毛遂自荐，呈现任务成果。教师可以小组的任务成果为依据进行引导，如提出问题：“怎样用排水法收集氧气？”“怎样拿出导气管？”等。在一个个问题的驱动下，学生从细节入手，深入探究具体的操作方法，由此准确掌握实验方法。教师把握时机，总结用高锰酸钾制取氧气的方法及原理、制取氧气的实验仪器和药品，帮助学生完善认知。基于此，教师继续提出任务：“与小组成员按照总结的成果，选取合适的实验装置，操作完成实验任务。”初中生本就对实验感兴趣，在此任务的驱动下，他们兴致高昂，踊跃地动手操作。在学生合作操作的过程中，教师巡视课堂，发现问题，及时地进行点拨。在组员的通力合作和教师的点拨下，各小组都完成了氧气收集任务。对此，教师向学生提问：“怎样检验制满了氧气？”在实验操作经验的支撑下，学生踊跃作答，如：“氧气有氧化性，支持燃烧，将带有火星的木条靠近集气瓶瓶口，如果木条上的火星复燃，这说明积满了氧气。”教师在给予学生赞赏后，追问道：“怎样验证氧气的性质呢？”受到问题的驱动，学生继续与小组成员合作，查阅相关资料，获取有价值的信息，并设计实验，动手操作。同样，教师应用如上方法，提出问题，驱动学生探究实验现象，建构实验认知。实践证明，在不断操作化学实验的过程中，学生不断探究，透过实验现象，一步步地总结相关内容，建构了化学认知。同时，大部分学生因此积累了化学实验操作经验，锻炼了沟通能力和实验操作能力等，提高了化学实验学习质量。

三、解释：依据实验，解释知识

解释是5E 教学模式的第三个环节，是教师联系教学内容，引导学生不断解释，增强知识认知的活动。合作解释是合作探究的具体表现。在合作解释的过程中，学生会提出不同的看法，由此碰撞思维，迸发出思维火花，从而建构深刻认知，增强学习效果。同时，通过合作解释，学生会锻炼思维能力和语言表达能力等。由此，在应用5E 教学模式实施实验教学时，教师应立足解释环节，以学生实验操作情况为依据，应用适宜方式引导学生进行合作解释。

（一）依据实验内容，解释知识

实验现象具有直观性，为学生提供了形象思维便利[3]。在解释环节，教师依据实验内容，向学生提问，引导学生合作解释，便于学生进行形象思维，透过实验现象解释化学知识，由此形成良好的化学认知能力。

在“实验活动1：氧气的实验室制取与性质”课堂上，学生通过不断实验，探究到了实验方法、实验原理、氧气的性质等内容。基于学生的探究所得，教师联系实验内容，向他们发问：“木条燃尽，将其伸进瓶子的原因是什么？”“硫黄在氧气中燃烧，为什么要在瓶子底部放入一些水呢？”在提出问题后，教师组织小组辩论活动。在辩论活动中，各小组成员先与本组成员进行交流，提出不同看法，积极讨论，达成统一认知。然后，教师组织集体辩论活动。在辩论的过程中，学生踊跃表达。如有的小组提道：“铁丝温度升高。”有的小组则就此提出反对意见：“不是，是怕火柴燃烧消耗氧气。”在各小组你一言我一语的表述下，课堂教学氛围异常活跃。同时，学生也因此不断地碰撞出思维火花，增强对所学的认知。在学生结束辩论后，教师做出解释，促使学生建构完善的认知。实践证明，学生通过进行合作解释，加深了对化学实验的理解，顺其自然地锻炼了思维能力、语言表达能力。

（二）依据实验练习，解释知识

实验练习是实验教学不可缺少的一部分，是学生解释化学知识、增强认知的重要途径。在解释环节，教师可以依据学生的化学认知情况，创设实验练习活动，借此引导学生继续解释化学知识，切实增强认知。

在“实验活动1：氧气的实验室制取与性质”课堂解释环节，教师在电子白板上呈现如下图片：

图1

结合图片内容，教师提出练习要求：“请大家观察图片中的实验装置，指出错误之处。”在此要求的驱动下，大部分学生迁移已有认知，认真观察，发现不同的错误之处，并就此展开表述。在学生表述之际，教师认真倾听，并把握有价值的内容，提出问题，如“利用排水法收集氧气，为什么要先移除导管，再移除酒精灯呢？”在问题的驱使下，学生自觉地与小组成员进行交流。学生大都迁移已有认知，认真解释。学生交流后，教师没有引导他们展现交流成果，而是在电子白板上展示反面操作。同时，在展示反面操作时，教师提出问题：“先移除酒精灯，此时导管中发生了怎样的现象？产生了怎样的后果呢？”学生认真观看反面操作，积极思考，有所发现，如“先移除酒精灯，导管会遇冷，此时其中的气体压强变小，水槽中的水倒吸入导管中，致使导管炸裂。”在如此发现的作用下，学生自主地完善之前的解释结果，由此加深对所学的理解。

四、迁移：拓展课堂，迁移应用

迁移是5E 教学模式的第四个环节，是应用所学的重要环节。检验学生探究成果的方式之一是引导学生迁移并应用探究结果，解决实际问题[4]。此外，用新知识解决新问题，可以使学生加深对所学的理解，同时锻炼问题解决能力、知识应用能力。所以，在应用5E 教学模式实施化学实验教学时，教师以学生的探究所得为基础，提出具有拓展性的问题或任务，驱动学生迁移应用所学，用新知识解决新问题。

在学生了解了用高锰酸钾制取氧气的相关内容后，教师做出引导：“除了使用高锰酸钾制取氧气外，还可以使用过氧化氢。那么，所需要的其他药品和仪器是否可以用生活中的其他物品替代呢？”在教师的引导下，学生拓展思维，迁移实验认知，走进现实生活探寻其他可用的实验药品和仪器。在探寻的过程中，学生主动地与小组成员进行交流。通过不断交流，大部分小组确定了实验药品和仪器，如“将水泥块、旧电池作为催化剂，将注射器作为分液漏斗，将塑料瓶作为锥形瓶，将吸管作为导管，将罐头瓶作为集气瓶等。”在某小组展示实验药品和仪器之际，其他小组进行补充，如“可以将二氧化锰作为催化剂。”于是，教师鼓励学生继续与小组成员交流，探究使用各种替代物操作实验的方法及可能产生的现象。实际上，学生如此交流的过程，正是对制取氧气实验增强认知的过程。基于学生的交流情况，教师提问：“与用高锰酸钾制取氧气相比，使用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气有哪些优点呢？”在问题的驱动下，学生进一步探究，迁移已有认知，认真比较，发现使用过氧化氢溶液制取氧气和使用二氧化锰制取氧气的优点。实践证明，学生通过迁移应用课堂所学，不仅及时地解决了化学问题，增强了对所学的认知，还便于在生活中主动进行实验探究，提升实验探究水平。

五、评价

评价虽是5E 教学模式的第五个环节，但实际上贯穿5E 教学始终[5]。在应用5E 教学模式实施化学教学时，教师要立足引入、探究、解释、迁移这些环节，灵活地进行教学评价。

比如，“实验活动1：氧气的实验室制取与性质”课堂解释环节，教师以实验内容为基础，引导学生解释化学知识。在此之际，教师提出互评要求：“请大家在小组中互相监督，了解彼此提出的看法，判断彼此是否踊跃参与合作探究活动，在合作探究活动中有哪些良好表现。”在如此要求的指引下，小组成员互相监督。部分学生端正学习态度，踊跃地参与合作探究活动，做出化学解释，助推了合作探究活动顺利开展。在学生做出化学解释后，教师鼓励他们依据了解的情况，填写合作评价表，实事求是地评价每一个组员的表现。在他人的评价下，组员们了解自身情况，自觉地查漏补缺。

六、结束语

综上所述，有效应用5E 教学模式实施化学实验教学，可以使学生切实体验实验探究活动，掌握化学知识，获取实验方法，锻炼探究能力，增强实验学习效果。鉴于此，在实施初中化学实验教学时，教师应以《课程标准》为指导，以探究式教学为重点，应用5E 教学模式，引导学生通过引入、探究、解释、迁移、评价环节进行探究，一步步地建构良好的化学认知，掌握实验方法，积累实验经验，发展探究能力，做到探有所得，进而提高初中化学教学质量。