５Ｅ教學(xué)模式在初中物理教學(xué)的實踐研究

摘? ?要：以“凸透鏡成像規(guī)律”為例，通過５Ｅ教學(xué)模式的參與、探究、解釋、遷移、評價５個學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)完成物理教學(xué)實踐，增強(qiáng)物理教學(xué)內(nèi)容與社會生活的聯(lián)系；發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，以課堂活動和綜合評價了解學(xué)情，提升教師的教學(xué)能力；發(fā)揮學(xué)生的主體作用，逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，適應(yīng)未來社會發(fā)展需要。

關(guān)鍵詞：５Ｅ教學(xué)模式；凸透鏡成像；實驗探究

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2024）6-0025-5

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（２０２２年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）明確指出：注重科學(xué)探究，突出問題導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)真實問題情境，引導(dǎo)學(xué)生不斷探索，提高分析問題、解決問題的實踐本領(lǐng)和科學(xué)思維能力，發(fā)展核心素養(yǎng)［１］。初中物理教學(xué)中需要通過創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)興趣，吸引學(xué)生利用所學(xué)內(nèi)容遷移應(yīng)用、解決真實問題。筆者嘗試采用５Ｅ教學(xué)模式，以“凸透鏡成像規(guī)律”為例，通過參與、探究、解釋、遷移、評價５個環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)實踐研究，以探討利用５Ｅ教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力、科學(xué)思維能力，發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)。

１? ? 基于５Ｅ教學(xué)模式在初中物理教學(xué)的建構(gòu)

５Ｅ教學(xué)來源于美國生物學(xué)課程研究（ＢＳＣＳ）開發(fā)出的一種建構(gòu)主義教學(xué)模式，該教學(xué)模式的實用性較強(qiáng)，受到了教育界的普遍關(guān)注，是美國科學(xué)課堂的一種主流教學(xué)方法。五個“Ｅ”具體為參與（Ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）、探究（Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ）、解釋（Ｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎ）、遷移（Ｅｌａｂｏｒａｔｉｏｎ）、評價（Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ）。五個學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)都是以英文字母“Ｅ”開頭，簡稱為５Ｅ教學(xué)模式。該模式的每個環(huán)節(jié)充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，落實以教師為教學(xué)主導(dǎo)、學(xué)生為學(xué)習(xí)主體的課堂教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生興趣，強(qiáng)調(diào)知識應(yīng)用性和時效性，重視學(xué)生之間合作與評價。物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，物理的學(xué)習(xí)過程需要觀察、實踐、探究、解釋等環(huán)節(jié)，這與５Ｅ教學(xué)模式的理念有高度相似。嘗試?yán)茫担沤虒W(xué)模式促進(jìn)初中物理課堂教學(xué)的變革，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生走入社會后具備終身發(fā)展的能力。

根據(jù)新課標(biāo)的要求，“凸透鏡成像規(guī)律”一節(jié)應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神、合作觀念、科學(xué)探究能力。筆者嘗試?yán)茫担沤虒W(xué)模式設(shè)計本節(jié)內(nèi)容的框架（圖１），通過凸透鏡成像規(guī)律的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生運用所學(xué)的科學(xué)知識解決實際問題，并能以整個單元版本為統(tǒng)領(lǐng)，利用凸透鏡成像規(guī)律解決真實情境問題，例如，具有保護(hù)視力的意識，調(diào)查社區(qū)或城市光污染的情況，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任感。

２? ? 基于５Ｅ教學(xué)模式的初中物理教學(xué)實踐

初二學(xué)生學(xué)習(xí)物理時間不長，在物理的探究過程中參與實驗、設(shè)計實驗、合作探究方面的能力較弱。教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生利用單反相機(jī)的使用、攝像頭拍照等物理情境，結(jié)合光具座、光屏、Ｆ燈、凸透鏡等探究器材，將凸透鏡成像規(guī)律與社會生活遷移應(yīng)用，最后教師和學(xué)生共同對教學(xué)環(huán)節(jié)中的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行綜合性評價。運用５Ｅ教學(xué)模式將凸透鏡成像規(guī)律由抽象到具體、由模糊到清晰地呈現(xiàn)給學(xué)生，并引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)習(xí)的知識解決社會生產(chǎn)中的實際問題，培養(yǎng)初中學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

２．１? ? 創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)主動參與

教師利用課前時間，根據(jù)已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識，通過學(xué)案中的幾道典型題目，引導(dǎo)學(xué)生全員參與，主動思考。同時了解學(xué)情，為開展教學(xué)活動作鋪墊。

例題 一些住宅小區(qū)的進(jìn)門通道采用了人臉識別系統(tǒng)（圖２），識別系統(tǒng)的攝像機(jī)可以自動將鏡頭前處的人臉拍攝成數(shù)碼照片傳遞給設(shè)備識別。此系統(tǒng)攝像機(jī)的鏡頭相當(dāng)于? ? ? ? ? 透鏡，它的成像原理與? ? ? ? ? 成像原理相似。

學(xué)生活動：學(xué)生參與思考，運用所學(xué)知識完成題目，有部分學(xué)生將“照相機(jī)”寫成“照像機(jī)”。

教師提問：為什么不能寫成“照像機(jī)”？

學(xué)生活動：引發(fā)學(xué)生思考，為什么不是“照像機(jī)”。閱讀材料，照相機(jī)英文“ｃａｍｅｒａ”一詞是舶來詞，中國古代稱之為人的面相，照相機(jī)能夠拍攝人的面相，所以翻譯成“照相機(jī)”，中國翻譯界似乎將記錄連續(xù)畫面（動畫）的機(jī)器稱為“像機(jī)”。

設(shè)計意圖：教師通過提前布置學(xué)案作業(yè)，了解學(xué)生前概念的學(xué)習(xí)情況。學(xué)生全員參與，引發(fā)思考，認(rèn)識成像規(guī)律是變化的。本節(jié)課內(nèi)容是凸透鏡成像規(guī)律，說明成像是怎么樣的。學(xué)生通過分析“照相機(jī)”不能寫成“照像機(jī)”，以及“錄像”是一個連續(xù)變化的圖案，讓學(xué)生從字面含義中了解到成像規(guī)律是變化的。

２．２? ? 設(shè)計課堂活動，引導(dǎo)合作探究

探究實驗一：單反相機(jī)是如何拍照的。

教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合作探究，學(xué)生利用單反相機(jī)、凸透鏡、光具座、Ｆ燈等器材，完成下列合作探究活動。在祖廟廣場，小麗利用單反相機(jī)拍攝了兩張祖廟的照片，請你利用所學(xué)知識進(jìn)行實踐探索。

教師提問：拍攝時把鏡頭伸出來，為什么屏幕中觀察的成像變大？

學(xué)生活動：兩名學(xué)生展示如何使用單反相機(jī)拍攝照片，通過調(diào)節(jié)鏡頭的遠(yuǎn)近，全班學(xué)生觀察單反相機(jī)圖片的變化。

設(shè)計意圖：學(xué)生通過演示單反相機(jī)鏡頭的伸縮情況，讓其他學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象。當(dāng)鏡頭向外伸出時，拍攝的是近景；當(dāng)鏡頭向內(nèi)收縮時，拍攝的是遠(yuǎn)景。利用實驗現(xiàn)象培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、探究能力、歸納總結(jié)能力。從生活中拍照的情境走入物理學(xué)實驗探究的過程，激發(fā)學(xué)生對凸透鏡成像規(guī)律探究實驗的好奇心，探究過程內(nèi)化為學(xué)生的深度思考——凸透鏡是如何成像的。

探究實驗二：凸透鏡成像規(guī)律。

教師演示光具座操作規(guī)范（介紹Ｆ燈、蠟燭、光屏、凸透鏡），介紹物距和像距的概念，引導(dǎo)學(xué)生觀察光屏中成像的情況。分別演示在１倍焦距以內(nèi)、１倍焦距以外的成像情況。學(xué)生分組進(jìn)行實驗，將光源分別放在１倍焦距以內(nèi)、１倍焦距到２倍焦距之間、大于２倍焦距3個位置。

學(xué)生活動：嘗試調(diào)節(jié)光源中心、透鏡中心、光屏中心在同一高度。

設(shè)計意圖：讓學(xué)生熟悉光具座器材的使用，同時引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶骄烤?，形成良好的實驗素養(yǎng)。

學(xué)生活動：利用三束平行激光，正對凸透鏡，學(xué)生利用刻度尺粗略測量凸透鏡焦距ｆ＝１０ ｃｍ。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)讓學(xué)生復(fù)習(xí)三種特殊光線，同時對光學(xué)儀器的精密度進(jìn)行分析，這一環(huán)節(jié)教師引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)對待實驗器材。

學(xué)生活動：通過小組合作探究實驗（圖3），當(dāng)光源位于１倍焦距以內(nèi)，在光屏中觀察是否有成像。

設(shè)計意圖：讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)在１倍焦距以內(nèi)，在光屏中無法承接到像，從實驗現(xiàn)象中引發(fā)學(xué)生思考。

學(xué)生活動：將光源分別放在１倍焦距到２倍焦距之間、２倍焦距位置、大于２倍焦距3個位置。在光屏上記錄成像規(guī)律。學(xué)生記錄凸透鏡成像規(guī)律數(shù)據(jù)，如表１所示。

設(shè)計意圖：學(xué)生合作探究，借助光具座、凸透鏡等器材，了解凸透鏡成像的規(guī)律，在探究過程中也將凸透鏡三種特殊光線和透鏡成像規(guī)律內(nèi)容結(jié)合起來，思考凸透鏡成像實驗結(jié)論的科學(xué)原理。依托凸透鏡成像規(guī)律實驗，提升學(xué)生的合作能力和科學(xué)探究能力。

２．３? ? 構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)，嘗試科學(xué)解釋

教師通過實驗現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)凸透鏡成像規(guī)律，并思考如何利用光路圖解釋凸透鏡成像規(guī)律。學(xué)生根據(jù)實驗結(jié)果，借助凸透鏡的三種特殊光線，解釋凸透鏡成像規(guī)律。

學(xué)生活動：通過本組實驗現(xiàn)象，小組互助合作完成以下三幅光路圖，利用光路圖理論分析解釋凸透鏡成像規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生用所畫光路圖科學(xué)解釋實驗現(xiàn)象。

（１）當(dāng)ｕ＞２ｆ 時，凸透鏡成倒立縮小實像，像距 ｆ＜ｖ＜２ｆ，成像光路如圖4所示。

（２）當(dāng)ｆ＜ｕ＜２ｆ 時，凸透鏡成倒立放大實像，像距 ｖ＞２ｆ，成像光路如圖5所示。

（３）當(dāng)ｕ＜ｆ 時，凸透鏡成正立放大虛像。成像光路如圖6所示。

設(shè)計意圖：實驗現(xiàn)象和光路圖解釋分析相輔相成，相互證明。借助光路圖分析，讓學(xué)生能夠獨立解釋實驗現(xiàn)象的科學(xué)原理，在凸透鏡成像規(guī)律的基礎(chǔ)上，解釋照相機(jī)和投影儀的成像原因，有效推理得出凸透鏡成像規(guī)律，對知識解釋的過程就是學(xué)生物理觀念的逐步形成的過程。

２．４? ? 學(xué)以致用實踐，合理遷移應(yīng)用

教師引導(dǎo)學(xué)生完成對知識的遷移應(yīng)用，在得出凸透鏡成像規(guī)律的基礎(chǔ)上（圖7），引導(dǎo)學(xué)生遷移應(yīng)用解決實際問題，思考生活中電影放映機(jī)的成像原理。

學(xué)生活動：通過遷移已經(jīng)學(xué)習(xí)的內(nèi)容，學(xué)生討論得出，膠片到鏡頭的距離是物距，銀幕到鏡頭的距離是像距，并根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律實驗和光路圖綜合分析判斷，得出電影放映機(jī)所成的是倒立放大的實像。

學(xué)生活動：完成遷移應(yīng)用作業(yè)，制訂“簡易照相機(jī)”的方案，并寫出實驗步驟以及設(shè)計原理。

設(shè)計意圖：通過分析電影放映機(jī)和制作簡易照相機(jī)的遷移學(xué)習(xí)活動，培養(yǎng)學(xué)生運用物理知識解決生活中的復(fù)雜問題，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)動力。以解決實際問題為導(dǎo)向的遷移應(yīng)用，有利于培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任意識，引導(dǎo)他們關(guān)注現(xiàn)實生活，關(guān)心身邊與物理關(guān)聯(lián)的情境。遷移應(yīng)用能力是以學(xué)習(xí)物理知識為載體，培養(yǎng)學(xué)生未來學(xué)習(xí)、適應(yīng)社會發(fā)展要求的能力。

２．５? ? 關(guān)注學(xué)習(xí)過程，實現(xiàn)綜合評價

課堂學(xué)習(xí)評價反饋著課堂教學(xué)效果，學(xué)習(xí)評價過程應(yīng)貫穿于課前預(yù)習(xí)、課上學(xué)習(xí)、課后實踐全過程。遵循學(xué)生主體，采用自我評價、相互評價等多維度評價，讓學(xué)生認(rèn)識到學(xué)習(xí)中的客觀情況。同時，讓老師了解學(xué)生通過一系列的學(xué)習(xí)后，對個人物理學(xué)習(xí)的把握情況。學(xué)習(xí)評價表如表2所示。

３? ? 反思與總結(jié)

基于５Ｅ教學(xué)模式建構(gòu)初中物理教學(xué)有利于教師授課水平的提升，在課前的參與過程中，關(guān)注學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，以學(xué)習(xí)情況確定授課的起始點，實現(xiàn)以學(xué)定教。以探究實驗為主線體現(xiàn)物理學(xué)科教學(xué)特點，學(xué)生能夠以探究實驗為主線，展開小組合作探究。以解釋和解決實際問題為驅(qū)動，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。以生活中的物理現(xiàn)象為突破口，讓學(xué)生在遷移應(yīng)用方面解決較為復(fù)雜的社會實踐問題。以多維度的課堂評價依據(jù)，讓學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)情況，有助于教師關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)全過程，關(guān)注全體學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。課堂綜合評價能夠為教師“教”、學(xué)生“學(xué)”提供數(shù)據(jù)參考。利用５Ｅ教學(xué)模式在初中物理教學(xué)中的實踐，能夠促進(jìn)教師教學(xué)、科研能力的提高，并為課堂教學(xué)提供科學(xué)的評價，同時提升學(xué)生初中物理學(xué)習(xí)的核心素養(yǎng)，有利于學(xué)生的終身發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

［１］中華人民共和國教育部．義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（２０２２ 年版）［Ｓ］．北京：北京師范大學(xué)出版社，２０２２：１０．

（欄目編輯? ? 劉? ?榮）

收稿日期：2024-03-13

基金項目：廣州市黃埔區(qū)教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2023年一般課題“數(shù)字轉(zhuǎn)型背景下初中物理實驗教學(xué)的實踐研究”（2023150）。

作者簡介：呂少峰（1985-），男，中學(xué)一級教師，主要從事中學(xué)物理教學(xué)研究。