數(shù)字化技術(shù)支持下的5E教學(xué)模式在探究實驗教學(xué)的應(yīng)用

黃潤香

【摘要】以七年級生物《綠色植物對有機物的利用》為例，將數(shù)字化探究實驗運用在5E教學(xué)模式中。在教學(xué)實踐中，5E教學(xué)模式為概念傳遞提供了“腳手架”;數(shù)字化技術(shù)的整合則提高實驗效率，從而增加5E教學(xué)模式“探究”環(huán)節(jié)的可行性和可信度。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化技術(shù);5E教學(xué)模式;初中生物;探究實驗教學(xué)

“5E”教學(xué)模式是BSCS提出的以建構(gòu)主義為理論基礎(chǔ)的教學(xué)模式，包括“吸引”、“探究”、“解釋”、“精致”和“評估”五個環(huán)節(jié)。其中，“探究”環(huán)節(jié)是探究實驗教學(xué)的主體內(nèi)容，數(shù)字化技術(shù)支持“探究”環(huán)節(jié)，必將“強強”聯(lián)合。本文嘗試以《綠色植物對有機物的利用》為例，將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于5E教學(xué)模式中，論證其教學(xué)效果。

一、教學(xué)過程

（一）吸引

利用課本“想一想、議一議”的問題情景“植物是否適合放在臥室？”導(dǎo)入新課。

（二）探究

1.探究一

在“探討植物通過呼吸作用釋放能量”的實驗中，直接用溫度傳感器進行分組實驗，然后讓每組的學(xué)生代表在EXCEL的表格上輸入數(shù)據(jù)，即時生成的柱狀圖。師生共同分析柱狀圖中甲、乙兩瓶的數(shù)據(jù)差異，并基于數(shù)據(jù)分析原因。

2.探究二

“二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁”是經(jīng)典的驗證實驗，不能取代。因此，在進行傳統(tǒng)實驗后再運用二氧化碳傳感器進行實驗。通過分析澄清石灰水變渾濁的原因和傳感器獲得的數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。

3.探究三

在“呼吸作用吸收氧氣”的實驗中，演示傳統(tǒng)實驗，分析“為什么甲瓶的蠟燭為什么熄滅？”若學(xué)生提出“呼吸作用吸收氧氣”和 “呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳”的推論時，利用氧氣和二氧化碳傳感器測兩者的含量來驗證“呼甲瓶的蠟燭熄滅的原因是吸作用吸收氧氣”。

（三）解釋

在每個探究實驗完成后，借助表格（見表1）從實驗現(xiàn)象出發(fā)，通過解釋實驗現(xiàn)象來提煉探究活動與呼吸作用的

關(guān)系。

（四）精致

運用探究活動獲得的呼吸作用公式回歸吸引環(huán)節(jié)的問題 “植物是否適合放在臥室？”，師生共同探討得出“植物晚上只進行呼吸作用消耗氧氣，因此不適合放臥室。”的結(jié)論。

（五）評估

一方面，從學(xué)生的回答評估掌握程度，及時調(diào)整教學(xué);另一方面，借助課后習(xí)題和作業(yè)評估教學(xué)效果。

二、數(shù)字化探究實驗在“探究”環(huán)節(jié)的應(yīng)用

（一）彌補

傳統(tǒng)探究有利于培養(yǎng)從現(xiàn)象得出結(jié)論的能力，但有思維難度，數(shù)字化技術(shù)支持的探究實驗結(jié)果簡單明了，但對數(shù)據(jù)素養(yǎng)有一定的要求，因此兩者可以互補。例如在“探討植物通過呼吸作用釋放能量”的實驗中，用傳統(tǒng)溫度計存在著誤差高、讀數(shù)難等問題，而溫度傳感器解決了傳統(tǒng)溫度計存在的問題。

（二）輔助

在實驗“呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳”中，傳統(tǒng)的澄清石灰水驗證實驗在教學(xué)實踐中容易出現(xiàn)最后石灰水沒有變渾濁的尷尬場面。因為石灰水中的氫氧化鈣很可能在實驗前已經(jīng)和空氣中的氧氣結(jié)合而產(chǎn)生碳酸鈣沉淀，從而導(dǎo)致實驗失敗。而該實驗是經(jīng)典的驗證實驗，不能取代。因此，在進行傳統(tǒng)實驗后再運用二氧化碳傳感器可以在突發(fā)情況作為補救

措施。

（三）驗證

數(shù)字化探究實驗在“解釋”環(huán)節(jié)主要起驗證的作用。在“呼吸作用吸收氧氣”的實驗中，分析“為什么甲瓶的蠟燭為什么熄滅”時，學(xué)生往往提出“呼吸作用吸收氧氣”和 “呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳”的推論，兩個推論基于實驗現(xiàn)象都是沒有邏輯問題。此時，利用氧氣和二氧化碳傳感器測兩者的含量來驗證“呼甲瓶的蠟燭熄滅的原因是吸作用吸收氧氣”則更具說服力。

（四）提高

數(shù)據(jù)素養(yǎng)是數(shù)據(jù)時代可持續(xù)發(fā)展所必須的核心素養(yǎng)。2002年提出的21世紀核心技能框架體系明確提出“信息、媒體和技術(shù)技能”。在實驗教學(xué)中，基于數(shù)據(jù)得出結(jié)論更是一種重要的實驗技能。數(shù)字化探究實驗的引入必然提供更多基于數(shù)據(jù)進行分析、探究的機會，對培養(yǎng)數(shù)據(jù)意識、提高數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)闡釋能力有促進作用。

參考文獻：

[1]盧鎮(zhèn)岳.5E教學(xué)模式應(yīng)用于概念教學(xué)的探索.生物學(xué)通報，2016.51（9）：39～41

[2] 張利平等. 基于物理數(shù)字化實驗的初中生數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)探究. 中小學(xué)數(shù)字化教學(xué)，2021，（02）：5