鄧七梅盧天宇

（深圳中學(xué)龍崗初級(jí)中學(xué)廣東深圳518172）

在“5E學(xué)習(xí)環(huán)”中智慧呼吸
——“空氣”第1課時(shí)創(chuàng)新教學(xué)案例

鄧七梅盧天宇

（深圳中學(xué)龍崗初級(jí)中學(xué)廣東深圳518172）

運(yùn)用“5E學(xué)習(xí)環(huán)”搭建“空氣”第1課時(shí)教學(xué)環(huán)節(jié)，史實(shí)微課激趣導(dǎo)入→剖析經(jīng)典引出問(wèn)題→合作探究改進(jìn)儀器→拓展交流智慧碰撞→多維評(píng)價(jià)師生共進(jìn)。改進(jìn)裝置解決了教材裝置存在的問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生思維從定性分析轉(zhuǎn)向定量分析，達(dá)成了高效課堂。

5E環(huán)；氧氣含量測(cè)定；創(chuàng)新教學(xué)

一、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新說(shuō)課比賽的驅(qū)動(dòng)

2016年，深圳市舉行了第四屆全國(guó)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)說(shuō)課比賽選拔賽。我參賽選擇的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主題是“探究空氣里氧氣的含量”。這內(nèi)容屬于人教版九上第二單元課題1“空氣”第一課時(shí)，知識(shí)目標(biāo)是認(rèn)識(shí)空氣的成分，初步學(xué)會(huì)探究空氣中氧氣的含量。由于學(xué)生初次接觸化學(xué)物質(zhì)，教材從學(xué)生最熟悉的空氣入手，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，又能自然地過(guò)渡到氧氣等內(nèi)容，可以讓學(xué)生初步體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程與方法。學(xué)生在過(guò)去的學(xué)習(xí)及日常生活的積累中，對(duì)空氣已經(jīng)有了一定的了解，但都顯得比較零碎，不夠深入，抽象思維能力與科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力較弱。

已有不少同行對(duì)“探究空氣里氧氣的含量”這一實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，如何推陳出新是實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新的關(guān)鍵點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)比賽的驅(qū)動(dòng)下，我們備課組群策群力，研討出教學(xué)基本思路：通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)改進(jìn)方案探究氧氣含量達(dá)成知識(shí)與方法目標(biāo)；在了解化學(xué)簡(jiǎn)史及實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)探索需要實(shí)事求是、不斷創(chuàng)新的精神；教學(xué)的重點(diǎn)是用定量分析的方法探究空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)；教學(xué)的難點(diǎn)是理解實(shí)驗(yàn)原理，分析裝置中的優(yōu)缺點(diǎn)并加以改進(jìn)。

二、在“5E環(huán)”中呼吸智慧

“5E學(xué)習(xí)環(huán)”（5E learning cycle）源于美國(guó)，是由美國(guó)科學(xué)教育家貝比開(kāi)發(fā)的一種基于建構(gòu)主義理論和概念轉(zhuǎn)變理論的教學(xué)模式，描述了一種能用于總課程、具體學(xué)科課程或校本課程的教學(xué)程序。該理論認(rèn)為，高效的學(xué)習(xí)過(guò)程包含以下五個(gè)階段：引入（En?gage）、探究（Explore）、解釋（Explain）、拓展（Extend）以及評(píng)價(jià)（Evaluate）。因?yàn)槲鍌€(gè)階段的首字母都是“E”，所以被稱為“5E學(xué)習(xí)環(huán)”［1］。

我們運(yùn)用“5E學(xué)習(xí)環(huán)”搭建“空氣”第1課時(shí)教學(xué)環(huán)節(jié)：史實(shí)微課激趣導(dǎo)入→剖析經(jīng)典引出問(wèn)題→合作探究改進(jìn)儀器→拓展交流智慧碰撞→多維評(píng)價(jià)師生共進(jìn)。以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的形式組織學(xué)生分析討論、展開(kāi)合作探究，取得不錯(cuò)的教學(xué)效果，以下為教學(xué)片斷記錄。

1.史實(shí)微課激趣導(dǎo)入

［教師］播放微課視頻“化學(xué)之父拉瓦錫”，引導(dǎo)學(xué)生思考一個(gè)問(wèn)題，拉瓦錫是怎么發(fā)現(xiàn)空氣成分的？

［學(xué)生］觀看微課視頻。

［設(shè)計(jì)意圖］以微課的形式切入，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)史的興趣。展示拉瓦錫在化學(xué)上的貢獻(xiàn)，為學(xué)生分析拉瓦錫研究空氣成分的裝置及原理埋下伏筆。

2.剖析經(jīng)典引出問(wèn)題

［教師］教材上設(shè)置的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)（如圖1），閱讀書(shū)上的實(shí)驗(yàn)操作步驟，實(shí)驗(yàn)過(guò)程有哪些注意事項(xiàng)？大家把想到的問(wèn)題提出來(lái)。

圖1 測(cè)定空氣里氧氣的含量實(shí)驗(yàn)裝置（人教版九上第27頁(yè)）

［學(xué)生］閱讀討論，交流問(wèn)題：（1）集氣瓶?jī)?nèi)預(yù)先放水之后怎么五等劃分瓶?jī)?nèi)空氣？（2）為什么紅磷燃燒后要迅速伸進(jìn)集氣瓶？（3）為什么要冷卻至室溫才打開(kāi)彈簧夾？（4）打開(kāi)彈簧夾，水有可能倒流，原理是什么？

［教師］點(diǎn)撥學(xué)生用等量替換的方法，用水測(cè)出集氣瓶的容積。請(qǐng)同學(xué)們帶著問(wèn)題，分組進(jìn)行動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。

［學(xué)生］進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，交流實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

［教師］為什么各個(gè)小組的進(jìn)水量不一樣？有的小于五分之一，有的約等于，有的大于？結(jié)合誤差分析一下這套裝置的不足之處。

［學(xué)生1］裝置容易出現(xiàn)氣密性不良，我這組裝置剛剛出現(xiàn)漏氣。

［學(xué)生2］我們將集氣瓶?jī)?nèi)空氣體積劃為五等分時(shí)比較粗略，可能會(huì)導(dǎo)致不等于五分之一。

［學(xué)生3］玻璃導(dǎo)管和橡膠導(dǎo)管難以充滿水，吸上來(lái)的水殘留在其中，進(jìn)不到集氣瓶。

［學(xué)生4］點(diǎn)燃紅磷后需迅速伸入集氣瓶，易出現(xiàn)操作滯慢。

……

［教師］展示他人的改裝圖（見(jiàn)圖2），啟發(fā)學(xué)生對(duì)比分析，說(shuō)出裝置解決了什么問(wèn)題，還存在什么不足？

圖2 測(cè)定空氣里氧氣的含量的常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

［學(xué)生們］這4套裝置都解決了瓶外引燃導(dǎo)致的污染問(wèn)題，但A裝置的氣密性要求很高，B中太陽(yáng)光在實(shí)驗(yàn)室中不能保證，C中空氣總體積很難準(zhǔn)確測(cè)量，D中也是簡(jiǎn)略的測(cè)量?？傊即嬖谝欢ǖ木窒扌?。

［設(shè)計(jì)意圖］讓學(xué)生動(dòng)手體驗(yàn)，初步學(xué)會(huì)測(cè)定空氣中氧氣含量的方法。誤差分析及展示常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案，拓寬學(xué)生對(duì)知識(shí)應(yīng)用的思路，激發(fā)學(xué)生自主改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置的勇氣。

3.合作探究改進(jìn)儀器

以此為契機(jī)，我提供實(shí)驗(yàn)室中常見(jiàn)的器材、生活中常用的注射器、輸液管等，組織學(xué)生展開(kāi)頭腦風(fēng)暴式地討論，一套亮眼的裝置全新出爐（見(jiàn)圖3）。針筒替代燒杯，輸液管替代玻璃管和橡膠管，調(diào)節(jié)閥替代彈簧夾，硫酸銅溶液替換水，白磷替換紅磷。

圖3 測(cè)定空氣里氧氣的含量的改進(jìn)裝置

［教師］怎么計(jì)算空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)？

［學(xué)生甲］將硫酸銅溶液下降的體積記為V降，用排水法測(cè)定試管容積記為V試管，氧氣的體積分?jǐn)?shù)=V降/ V試管×100%。

［教師］說(shuō)一說(shuō)這套改進(jìn)裝置有哪些優(yōu)點(diǎn)？

［學(xué)生乙］針筒上刻度十分清晰，方便我們讀取數(shù)據(jù)。

［學(xué)生丙］硫酸銅溶液替代水，有顏色方便觀察，噴泉現(xiàn)象帶來(lái)很好的視覺(jué)沖擊。

［學(xué)生?。葺斠汗軆?nèi)容易充滿溶液，開(kāi)關(guān)靈活，止水效果好。

［教師］改進(jìn)裝置所用器材簡(jiǎn)單易得，氣密性好，避免污染。整套裝置設(shè)計(jì)嚴(yán)密，減小了實(shí)驗(yàn)誤差，便于我們準(zhǔn)確地通過(guò)計(jì)算得出結(jié)果，不用大概地估算氧氣含量。

［設(shè)計(jì)意圖］自制儀器、合作探究，學(xué)生動(dòng)手又動(dòng)腦，從生活尋找到創(chuàng)新源泉。最后階段，顯著的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、可視化的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生的定量分析思維就此扎根，為學(xué)生提升創(chuàng)新素養(yǎng)開(kāi)啟了智慧之門(mén)。

4.拓展交流智慧碰撞

［教師］各小組來(lái)分析一下數(shù)據(jù)。

［學(xué)生們］匯總數(shù)據(jù)，如表1。

表1 各小組測(cè)定空氣中氧氣含量的數(shù)據(jù)匯總表

［教師］第6小組的同學(xué)說(shuō)一說(shuō)偏差較大的原因？

［第6小組代表］可能是我們小組選的白磷顆粒太小，燃燒不充分。

［教師］成功的小組，分享一下剛剛操作的核心要點(diǎn)？

［第2小組代表］我們發(fā)現(xiàn)，要把針筒內(nèi)注滿硫酸銅溶液，就應(yīng)該打開(kāi)調(diào)節(jié)閥，先排干凈輸液管內(nèi)的氣泡。針筒內(nèi)再定容50mL的硫酸銅溶液。

［第5小組代表］點(diǎn)燃酒精燈給白磷加熱，預(yù)熱試管后集中加熱，看見(jiàn)生成大量白煙時(shí)移開(kāi)酒精燈。反應(yīng)片刻后，再用酒精燈加熱一下，確保試管內(nèi)氧氣被消耗完。

［設(shè)計(jì)意圖］組織學(xué)生進(jìn)行小組展示交流，生生互助，智慧碰撞，促進(jìn)學(xué)生們更深入地理解實(shí)驗(yàn)的操作細(xì)節(jié)，更全面地認(rèn)識(shí)自主改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置。

5.多維評(píng)價(jià)師生共進(jìn)

為了促進(jìn)師生之間的交流與反思，設(shè)計(jì)了一個(gè)課后互動(dòng)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)。小組長(zhǎng)填寫(xiě)小組成員合作評(píng)價(jià)表，各組成員給授課教師提一提意見(jiàn)或存在的疑問(wèn)。教師查閱小組成員合作評(píng)價(jià)表，給予各個(gè)小組及成員量化評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)還要結(jié)合學(xué)生課堂上是否積極發(fā)言，是否為小組提出建設(shè)性意見(jiàn)等課堂生成行為。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)要直面學(xué)生真探究

縱觀整堂課，師生在“5E學(xué)習(xí)環(huán)”中實(shí)現(xiàn)了教與學(xué)的層層遞進(jìn)，環(huán)環(huán)深入。導(dǎo)入環(huán)節(jié)微課激趣，學(xué)生領(lǐng)略到豐富的化學(xué)文化遺產(chǎn)。剖析經(jīng)典裝置，喚醒了學(xué)生的安全環(huán)保意識(shí)，激發(fā)了他們的創(chuàng)新欲望。合作探究改進(jìn)，促進(jìn)學(xué)生的探究思維從定性分析轉(zhuǎn)向定量分析，更符合科學(xué)探究的邏輯性與嚴(yán)謹(jǐn)性?？傊?，學(xué)生在這趟探究之旅中真正實(shí)現(xiàn)了深呼吸，體驗(yàn)到了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)造之美。教師們?cè)诮虒W(xué)中要充分考慮學(xué)情所需，直面學(xué)生真探究的設(shè)計(jì)，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)一定能在化學(xué)課堂上得以進(jìn)步發(fā)展。

［1］張文林等.基于“5E學(xué)習(xí)環(huán)”的化學(xué)概念教學(xué)初探［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2015（8）:12

1008-0546（2017）09-0041-02

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10.3969/j.issn.1008-0546.2017.09.012