基于5E 教學(xué)模式的初中物理情景化教學(xué)淺探
——以《浮力》教學(xué)為例

鄒敏秀，鄭友進

（牡丹江師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院，黑龍江 牡丹江 157011）

教學(xué)情境是教師在教學(xué)過程中創(chuàng)設(shè)的并作用于學(xué)生的、能夠激發(fā)學(xué)生積極情感反應(yīng)和學(xué)習(xí)動機的環(huán)境氛圍和教學(xué)活動。在物理教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)有價值的教學(xué)情境是物理教學(xué)改革的重要趨勢和追求。5E 教學(xué)模式（5E Instructional Model）是由美國生物學(xué)課程研究會（BSCS）在20 世紀(jì)80 年代末提出的一種基于建構(gòu)主義理論的“以學(xué)生為主體、以活動為中心”的具體化學(xué)習(xí)化教學(xué)模式。該模式主要包括吸引（Engagement）、探究（Exploration ）、解 釋（Explanation ）、遷 移（Elaboration）和評價（Evaluation）五個環(huán)節(jié)。

問題起源于情境，情境又源自生活。物理學(xué)科知識本身就具有情境性。在初中物理教學(xué)中采用5E 教學(xué)模式進行情景化教學(xué)能夠有效提升學(xué)生的物理創(chuàng)新思維及動手實踐能力，豐富學(xué)生的認(rèn)知活動和情感活動，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中聯(lián)系自己的生活實際，在具體的問題情景中分析和解決實際問題，對培養(yǎng)和提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)具有積極意義。要想用好5E 教學(xué)模式的策略，首先必須深度把握5E 教學(xué)模式的各個環(huán)節(jié)的特征，從特征中挖掘出5E 教學(xué)模式的精髓，通過切實相關(guān)的情景創(chuàng)設(shè)引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)新知，以完善物理知識體系的學(xué)習(xí)提高學(xué)習(xí)效率?；谝陨戏治觯疚墓P者在介紹5E 教學(xué)模式進行初中物理情景化教學(xué)的各個環(huán)節(jié)的過程中，以人教版八年級下冊第十章第1 節(jié)《浮力》的教學(xué)內(nèi)容為例，探索5E 教學(xué)模式在初中物理的情景化教學(xué)中的實際應(yīng)用，以期為我國的物理教學(xué)實踐提供借鑒與參考。

一、創(chuàng)設(shè)生活化的教學(xué)情境，“吸引”學(xué)生從課堂走向生活實踐

吸引環(huán)節(jié)是5E 教學(xué)模式的起始環(huán)節(jié)，在整個物理教學(xué)過程中起著關(guān)鍵性的作用。建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)是一個意義建構(gòu)的過程，是學(xué)習(xí)者通過新、舊知識經(jīng)驗的相互作用，形成、豐富和調(diào)整自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過程。所以在教學(xué)過程中，教師可以從已有的、熟悉的生活經(jīng)驗出發(fā)，通過創(chuàng)設(shè)生活化的物理教學(xué)情境，如視頻情境、實驗情境、故事情境、懸念情境、音樂情境等，吸引學(xué)生的注意，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，引起學(xué)生主動求知的欲望。這樣可以將學(xué)生已有的經(jīng)驗與目前的活動經(jīng)驗聯(lián)系起來，引發(fā)學(xué)生積極思考，主動建構(gòu)新知識，進而將學(xué)生吸引到課堂學(xué)習(xí)任務(wù)中，充實教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生從課堂走向生活實踐。

例如，在進行《浮力》這一節(jié)的教學(xué)時，為了吸引學(xué)生對教學(xué)任務(wù)產(chǎn)生興趣，激發(fā)學(xué)生對浮力知識的學(xué)習(xí)動機，在開始教學(xué)時，教師應(yīng)該先為學(xué)生創(chuàng)設(shè)與學(xué)生生活、已有認(rèn)知水平和能力相適應(yīng)的教學(xué)情境。教師利用多媒體播放 “自由號海上漂浮城市”的視頻，從與時俱進的科技前沿實際問題中引入新課，并提問學(xué)生為什么“自由號”可以漂浮在海面上而沒有沉到海底呢？這時學(xué)生會根據(jù)日常生活經(jīng)驗得出，水對船有浮力。教師此時讓學(xué)生列舉出日常生活情境中其他更多關(guān)于浮力的例子并進行說明，以此引導(dǎo)學(xué)生對浮力有初步的認(rèn)識，使學(xué)生主動參與到本節(jié)課的學(xué)習(xí)情境中設(shè)身處地地思考問題。學(xué)生根據(jù)平時自身的生活經(jīng)驗，會紛紛參與到課堂中列舉出很多不同的具體實例，教師此時再在多媒體課件上及時播放竹筏、輪船、熱氣球、救生圈、潛水器等圖片，從而自然地引入本節(jié)課的學(xué)習(xí)主題——浮力。通過觀看視頻和懸疑設(shè)問創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，從學(xué)生的生活實際入手對問題進行思考，吸引學(xué)生從課堂走向?qū)嶋H生產(chǎn)生活，引起學(xué)生對生活中浮力相關(guān)現(xiàn)象和問題的關(guān)注，進入學(xué)習(xí)情景。

二、主動“探究”問題情境，促使學(xué)生積極思考

探究是5E 教學(xué)模式的中心環(huán)節(jié)，也是整個學(xué)習(xí)環(huán)模式中的主體部分。學(xué)生提出問題后，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問題情境中原認(rèn)知與新認(rèn)知之間的認(rèn)知沖突進行自主探究，使學(xué)生在問題情境的探究學(xué)習(xí)中體會物理學(xué)習(xí)的樂趣和魅力所在。美國著名教育家杜威就主張應(yīng)該讓學(xué)生“從做中學(xué)”“從經(jīng)驗中學(xué)”。學(xué)生主動探究的過程正體現(xiàn)了物理教學(xué)過程中的學(xué)生自主性和積極參與性，是學(xué)生逐步建立科學(xué)物理觀念的重要過程。既有利于學(xué)生在情境教學(xué)的學(xué)習(xí)中形成清晰的知識網(wǎng)絡(luò)框架和系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)，也有利于培養(yǎng)其科學(xué)態(tài)度和科學(xué)探索精神。教師此時應(yīng)轉(zhuǎn)換自己的角色，以學(xué)生為中心，成為學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的積極引導(dǎo)者和促進者。教師可以通過情景化的實驗活動引導(dǎo)學(xué)生進行探究。事實上，許多物理實驗本身就極具情境性和趣味性。在這個環(huán)節(jié)，教師應(yīng)善于把握啟發(fā)誘導(dǎo)的最佳時機，鼓勵學(xué)生勇于質(zhì)疑提問，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、勇于創(chuàng)新、敢于展示，使學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的過程成為學(xué)生趣味探索的過程。

（一）問題情境探究一

教師將乒乓球放入燒杯中的清水里，讓學(xué)生觀察其浮沉情況，并讓學(xué)生用手輕輕按壓乒乓球，讓學(xué)生感受當(dāng)用手把乒乓球往下壓時手有什么感覺？詢問學(xué)生乒乓球此時受到什么力？力的方向如何？教師請各小組同學(xué)分別派小組代表在黑板上劃出乒乓球的受力示意圖。小組代表在黑板上劃出乒乓球的浮力示意圖之后，教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生：“浮在水面上的物體會受到浮力的作用，那在水中下沉的物體會不會受到浮力的作用呢？”此時一部分同學(xué)會回答在水中下沉的物體也會受到浮力的作用，但是另一部分同學(xué)由于在腦海中存在錯誤的迷思概念，則會回答不會受到浮力的作用。在這一環(huán)節(jié)，教師為學(xué)生提供彈簧測力計、燒杯、塑料圓柱體杯、乒乓球、清水、酒精、鉤碼、細(xì)線等實驗器材，讓各小組同學(xué)討論得出驗證在水中下沉的物體有沒有感受到浮力的方法。經(jīng)過各小組認(rèn)真思考和討論后，小組之間歸納統(tǒng)一得出用稱量法計算浮力的方法，即先用彈簧測力計記錄鉤碼在空氣中測得的重量，再用彈簧測力計把鉤碼拉著慢慢浸入水中，直至浸沒，此時觀察彈簧測力計中的讀數(shù)變化情況，就可以判斷在水中下沉的物體是否有受到浮力的作用了。隨后，教師將回答會受到浮力和回答不會受到浮力的同學(xué)分成兩組，分別進行實驗，驗證各自的觀點和方案。在問題情境的探究中，經(jīng)過同學(xué)們的實驗驗證，實驗結(jié)果表明：不僅浮在水面上的物體會受到浮力的作用，在水中下沉的物體也會受到浮力的作用。

在這個環(huán)節(jié)中，教師從學(xué)生熟悉的乒乓球入手，讓學(xué)生動態(tài)觀察，在問題情境的探究中讓學(xué)生感受浮力的大小和方向。通過驗證在水中下沉的物體也會受到浮力的作用，從而完善對浮力的認(rèn)知和理解，逐步建立科學(xué)的物理觀念。在問題情境的探究中將浮力概念生成的過程層層遞進，環(huán)環(huán)相扣，增強物理教學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性。

（二）問題情境探究二

教師在燒杯中放入足量的清水，將雞蛋放入裝有清水的燒杯中，引導(dǎo)學(xué)生觀察其現(xiàn)象。學(xué)生經(jīng)過觀察后，會發(fā)現(xiàn)雞蛋在燒杯中沉了下去。隨后，教師往燒杯中加入足量的食鹽，待食鹽慢慢溶解后，學(xué)生會觀察到燒杯中的雞蛋又浮了起來。此時教師提問學(xué)生：“燒杯中的雞蛋為什么一開始沉下去之后又浮起來了呢？這說明浮力的大小可能跟哪些因素有關(guān)？請同學(xué)們在小組內(nèi)進行分析討論?！睂W(xué)生根據(jù)教師提出的問題，積極思考、大膽猜想和假設(shè)，探討關(guān)于浮力大小的影響因素。經(jīng)過激烈討論后，對于浮力大小的影響因素學(xué)生可能會有以下幾種猜想：

（1）浮力大小和液體的密度有關(guān)；

（2）浮力大小和物體排開液體的體積有關(guān)；

（3）浮力大小和物體浸沒在液體中的深度有關(guān)；

（4）浮力大小和物體的密度有關(guān)；

（5）浮力大小和物體的體積有關(guān)。

這時教師引導(dǎo)學(xué)生采用控制變量法分別設(shè)計實驗進行探究，觀察實驗現(xiàn)象、驗證猜想。學(xué)生在小組內(nèi)交流討論實驗結(jié)果，教師及時給予正確指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生對實驗結(jié)論進行分析、歸納和總結(jié)。

從雞蛋的浮沉現(xiàn)象中以學(xué)生為中心探究問題情境，促使學(xué)生主動思考，自主實驗，培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力和歸納總結(jié)能力。教師適時有效引導(dǎo)，合理啟發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，從而有效得出浮力大小的影響因素，幫助學(xué)生理解知識，掌握技能。

三、科學(xué)“解釋”問題情境，有效引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)完整的知識體系

學(xué)生知識體系的建立是一個不斷建構(gòu)、逐漸完善的動態(tài)發(fā)展過程。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理新知識之前，頭腦中會有許多原有的知識經(jīng)驗與現(xiàn)實情境相悖的情況，從而產(chǎn)生認(rèn)知沖突。所以針對問題情境中的問題，在解釋環(huán)節(jié)教師應(yīng)充分發(fā)揮教學(xué)的主導(dǎo)作用，組織學(xué)生在探究過程獲得的實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，及時對探究結(jié)果進行解釋，形成初步的正確認(rèn)知。之后，教師再層層深入，拓展學(xué)生思維，對學(xué)生獲得的認(rèn)知概念和理論知識進行系統(tǒng)、科學(xué)地解釋。在這個過程，學(xué)生在問題情境的解釋中以自我建構(gòu)的方式學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)中的知識，并通過知識間的不斷完善和再建構(gòu)，學(xué)以致用，將錯誤的生活經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為科學(xué)正確的物理知識結(jié)構(gòu)。本環(huán)節(jié)在“5E”教學(xué)模式中起著承上啟下的鏈接作用，既有助于后續(xù)教學(xué)過程的順利開展，也有助于提高學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解和認(rèn)識，為學(xué)生后續(xù)知識的遷移運用奠定基礎(chǔ)。

最后，學(xué)生分析歸納上述浮力實驗得出實驗結(jié)論。學(xué)生在探究環(huán)節(jié)中已經(jīng)對浮力的相關(guān)知識進行了實驗探究和驗證，難點和重點已經(jīng)突破，所以在解釋環(huán)節(jié)中教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生及時對知識進行梳理和歸納總結(jié)，幫助學(xué)生“釋疑”和“解惑”，使學(xué)生在腦海中建構(gòu)完整的知識體系。

四、拓展學(xué)生思維，將知識靈活“遷移”至其他問題情境

遷移環(huán)節(jié)是5E 教學(xué)模式的情境應(yīng)用環(huán)節(jié)。學(xué)生學(xué)習(xí)到的知識既可以水平遷移到同一學(xué)科的學(xué)習(xí)經(jīng)驗中，也可以縱向遷移到不同學(xué)科之間的學(xué)習(xí)經(jīng)驗上。在遷移環(huán)節(jié)中，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生發(fā)散思維、自主想象，將已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識拓展應(yīng)用到其他的學(xué)習(xí)活動和問題情境中，建立起舊概念和新概念之間的聯(lián)系，使物理知識在學(xué)生的頭腦中完整牢固地生長。教師還可適當(dāng)拓展概念的外延，完善知識體系，用新建構(gòu)的知識解決新的問題情境，滲透物理與實際生活密不可分的科學(xué)態(tài)度，加強對新知識的理解和拓展應(yīng)用。

學(xué)習(xí)了《浮力》知識之后，教師應(yīng)進行情境教學(xué)強化，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會將浮力知識遷移運用到其他問題情境中。教師可以引導(dǎo)學(xué)生“節(jié)日氣球、熱氣球里面充的是什么氣體？里面充的這種氣體的密度比我們?nèi)粘：粑目諝饷芏却筮€是??？是什么原因讓它們可以上升到天空中？”“大家都在電視上看到過或者在日常生活中坐過船，有一些用木頭做的船把樹干挖空制作成獨木舟的好處是什么？”“我們在浴缸中洗澡時，只要用手輕輕推動浴缸底部，人的整個身體就很容易能被抬起，而在地面上我們?nèi)绻脒@樣把自己抬起來的的話卻很困難，這是什么原因呢？”“在我們的日常生活中有哪些增大浮力和減小浮力的方法？”教師積極挖掘能夠幫助學(xué)生進行知識拓展的問題情境，利用浮力知識解決新情境中的問題，讓學(xué)生體會到“物理來源于生活又運用于生活”的本質(zhì)，促進學(xué)生對浮力知識的同化和順應(yīng)。

五、運用多元化的情境“評價”方式，優(yōu)化教學(xué)效果

評價環(huán)節(jié)貫穿和滲透在5E 教學(xué)模式各個教學(xué)活動的始終。學(xué)生的創(chuàng)造力和潛能是無窮無盡的，學(xué)生的潛力能不能得以有效挖掘和發(fā)揮，都與評價密切相關(guān)。本環(huán)節(jié)的評價既是對教學(xué)情境各個環(huán)節(jié)的反思和總結(jié)，也是檢驗和反饋教師教學(xué)活動有效性和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要方式。如教師創(chuàng)設(shè)的情境是否能引起學(xué)生原認(rèn)知與新認(rèn)知之間的認(rèn)知沖突、是否能引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)科學(xué)合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、是否能引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)思維的有效形成等，都需要進行評價。情境評價貫穿教學(xué)情境的始終，從形式上來說，屬于過程性評價，注重學(xué)生的綜合能力的提升和物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)；從評價的目的上說，屬于發(fā)展性評價，指向?qū)W生的全面發(fā)展。所以在對物理教學(xué)情境進行評價時，教師應(yīng)采用多元化的評價方式從多個維度科學(xué)合理、客觀公正地評價教學(xué)過程，及時查漏補缺，優(yōu)化教學(xué)效果。

這里的評價方式可以是正式評價，也可以是非正式評價，再或者是正式評價與非正式評價相結(jié)合。如在學(xué)習(xí)浮力的教學(xué)情境過程中，教師可以對學(xué)生采用隨堂隨機提問或課堂教學(xué)評價表等方式對學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知、學(xué)習(xí)感受、學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力等獲得了解，及時反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和教學(xué)效果，幫助學(xué)生鞏固提升。學(xué)習(xí)完《浮力》這一節(jié)的知識之后，學(xué)生之間也可以采用學(xué)生自評、小組內(nèi)互評或教師點評、習(xí)題測評等方式對這一節(jié)知識的收獲進行檢驗和評價。

六、總結(jié)

5E 教學(xué)模式的各個環(huán)節(jié)既相互獨立，又彼此相互聯(lián)系、相輔相成。本文采用情景化的教學(xué)方式對5E 教學(xué)模式的各個環(huán)節(jié)進行探索和運用，將學(xué)生的情感活動和認(rèn)知活動有效地結(jié)合起來，由淺入深、層層滲透，符合學(xué)生的心理認(rèn)知特點和結(jié)構(gòu)，能有效培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，對初中物理教學(xué)具有一定的參考意義。