摘要：5E教學(xué)模式是一種基于建構(gòu)主義的教學(xué)模式，包括吸引、探究、解釋、遷移和評(píng)價(jià)五個(gè)環(huán)節(jié)。參照5E教學(xué)模式的理論與方法，以“太陽輻射能”內(nèi)容為例，闡釋了運(yùn)用5E教學(xué)模式進(jìn)行初中科學(xué)教學(xué)的操作步驟和具體方法。

關(guān)鍵詞：5E教學(xué)模式；太陽輻射能；科學(xué)教學(xué)

一、 5E教學(xué)模式

5E教學(xué)模式的前身是柏克萊大學(xué)兩位學(xué)者提出的“學(xué)習(xí)環(huán)”模式，這一模式的理論基礎(chǔ)是皮亞杰的發(fā)生認(rèn)識(shí)論。“學(xué)習(xí)環(huán)”模式包括探索、概念引入和概念應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)，而隨著科學(xué)教育改革的發(fā)展，建構(gòu)主義等學(xué)習(xí)理論的滲透，“學(xué)習(xí)環(huán)”模式逐漸發(fā)展成為今天我們所熟悉的5E教學(xué)模式，5E即5個(gè)學(xué)習(xí)階段：吸引（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、遷移（Elaboration）和評(píng)價(jià)（Evaluation）。通過創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)認(rèn)知沖突是吸引階段的主要任務(wù)；而在探究階段，學(xué)生將分成小組進(jìn)行討論或?qū)嶒?yàn)；解釋階段的核心是引導(dǎo)學(xué)生將探索階段的經(jīng)驗(yàn)上升到核心科學(xué)概念上去；遷移階段對(duì)于學(xué)生來說，即用一種新的方式使用概念或者在一個(gè)新的情境中使用概念；評(píng)價(jià)階段則不僅提供教師評(píng)價(jià)學(xué)生達(dá)到目標(biāo)的機(jī)會(huì)，也提供學(xué)生參與對(duì)自己學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)與反思機(jī)會(huì)，在評(píng)價(jià)階段進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹?qiáng)調(diào)，能夠鞏固概念的掌握程度。

這五個(gè)階段的設(shè)置，不僅符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，也契合新課改的主旨。初中科學(xué)是一門強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究、強(qiáng)調(diào)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，5E教學(xué)模式產(chǎn)生于國外科學(xué)教育，是一種強(qiáng)調(diào)以探究為基礎(chǔ)的建構(gòu)主義教學(xué)模式，其理論基礎(chǔ)與操作流程非常符合初中科學(xué)課程的特點(diǎn)。

二、 教學(xué)內(nèi)容分析

“太陽輻射能”是華東師范大學(xué)出版社七年級(jí)下冊《科學(xué)》第三章第一節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容屬于“地球和宇宙”學(xué)科，從同一門學(xué)科視野出發(fā)可以發(fā)現(xiàn)：上冊第七章“地月系”和第八章“星空世界”涉及的相關(guān)內(nèi)容分別是“晝夜與四季”和“太陽”，下冊第三章“陽光”涉及的后續(xù)相關(guān)內(nèi)容是“陽光的傳播”和“陽光的組成”，這些內(nèi)容與本節(jié)內(nèi)容的邏輯聯(lián)系是：發(fā)光發(fā)熱的太陽釋放出的是太陽能，晝夜與四季的變化是由于地球圍繞太陽旋轉(zhuǎn)，在不同位置時(shí)接受太陽輻射的量不同而引起，而陽光的傳播與組成無不與太陽輻射能有密切的聯(lián)系。

另外，從不同學(xué)科出發(fā)，如上冊第一章“地球上的生物”、下冊第五章“生態(tài)系統(tǒng)”與本節(jié)內(nèi)容的邏輯聯(lián)系是：“太陽輻射能”為“地球上的生物”的生長發(fā)育及“生態(tài)系統(tǒng)”的維持提供主要能量來源，再如下冊第一章“水”、第二章“空氣”、第四章“土壤”與本節(jié)內(nèi)容的邏輯聯(lián)系是：“水”“空氣”“土壤”“陽光”四大環(huán)境要素共同構(gòu)成了地球上生物賴以存續(xù)發(fā)展的“地球物質(zhì)-能量環(huán)境”。

由此，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)并建立學(xué)科內(nèi)部的統(tǒng)整聯(lián)系，有利于理解太陽與地球間的統(tǒng)一性聯(lián)系，理解太陽輻射能對(duì)地球萬物生長的意義。而讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)并建立學(xué)科之間的統(tǒng)整聯(lián)系，正是綜合科學(xué)課程的核心價(jià)值追求。

三、 確立教學(xué)目標(biāo)

1. 科學(xué)知識(shí)與技能

知道太陽輻射能的主要形式是光能與熱能，太陽輻射能是地球生命活動(dòng)的主要能量來源；理解物體吸熱本領(lǐng)與物體表面顏色的關(guān)系，并能用來解釋生產(chǎn)生活中的相關(guān)現(xiàn)象；會(huì)用溫度計(jì)測量水溫，并能正確觀察與讀數(shù)。

2. 科學(xué)過程與方法

初步理解控制實(shí)驗(yàn)因素的方法原理；能夠用控制物體表面顏色的實(shí)驗(yàn)方法探究物體吸熱本領(lǐng)與表面顏色的關(guān)系。

3. 科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀

通過進(jìn)行物體吸熱本領(lǐng)與表面顏色關(guān)系實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，培養(yǎng)認(rèn)真觀察、正確測量、如實(shí)記錄、積極思考的科學(xué)態(tài)度；形成太陽輻射能是地球萬物生長主要能量來源的基本觀點(diǎn)。

4. 科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境目標(biāo)

了解太陽輻射能、物體吸熱本領(lǐng)及其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。

四、 教學(xué)設(shè)計(jì)思路

本節(jié)教學(xué)利用5E教學(xué)模式來強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究與合作體驗(yàn)，使學(xué)生形成學(xué)科內(nèi)部與學(xué)科間的統(tǒng)整聯(lián)系，并擬定了如下教學(xué)內(nèi)容：①認(rèn)識(shí)太陽輻射能的形式與特點(diǎn)；②探究物體對(duì)太陽輻射熱的吸收與物體顏色的關(guān)系，并應(yīng)用“物體吸熱本領(lǐng)與表面顏色關(guān)系”的知識(shí)，解決問題；③總結(jié)本節(jié)課主要收獲，形成具有統(tǒng)整聯(lián)系的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

五、 教學(xué)過程

1. 認(rèn)識(shí)太陽輻射能的形式與特點(diǎn)

（1）引入、探究與解釋

聯(lián)系舊知，創(chuàng)設(shè)問題情境：在上冊我們已經(jīng)知道了太陽是發(fā)光發(fā)熱的氣體球，請同學(xué)們討論一下這樣兩個(gè)問題：①“在夏季陽光的曝曬下皮膚有什么感受”？②“我們沒有接觸太陽，太陽發(fā)出的光和熱是如何到達(dá)身邊的”？然后分組討論，學(xué)生在教師的協(xié)助下總結(jié)出太陽輻射能及其形式：①陽光直接照射在皮膚上，會(huì)感受到一種灼熱感；②這種通過陽光照射散發(fā)熱量的方式稱為“輻射”，太陽光和熱都是通過陽光輻射方式到我們身邊的；③太陽通過輻射方式散發(fā)的能量稱為“輻射能”；光和熱是太陽輻射能的主要形式。

此環(huán)節(jié)設(shè)置意在以復(fù)習(xí)舊知的形式創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)認(rèn)知沖突，形成對(duì)太陽輻射能及其主要形式的科學(xué)認(rèn)識(shí)。

（2）引入、探究與解釋

創(chuàng)設(shè)問題情境：我們知道，太陽能夠產(chǎn)生巨大能量，但是，為什么在地球上生長的人和動(dòng)物不會(huì)被烤焦呢？同學(xué)們查閱一下教材提供的小資料，就能明白其中的科學(xué)道理。學(xué)生閱讀與思考，在教師的協(xié)助下，總結(jié)出太陽輻射的特點(diǎn)：（1）到達(dá)地球的太陽光幾乎是均勻的平行光；（2）相同地點(diǎn)、時(shí)間、面積獲得太陽輻射能幾乎相同；輻射到地球上光能與熱能極少。

此環(huán)節(jié)設(shè)置意在引發(fā)認(rèn)知沖突，進(jìn)而引導(dǎo)閱讀，形成對(duì)太陽輻射能特點(diǎn)的科學(xué)認(rèn)識(shí)。

（3）遷移與評(píng)價(jià)

教師引導(dǎo)閱讀教材延伸材料，如教材“視窗：太陽能飛機(jī)”，教材“小資料：輻射計(jì)”了解人類對(duì)太陽輻射能的利用，使學(xué)生感受到太陽輻射能與人類生產(chǎn)、生活的密切關(guān)系，并準(zhǔn)備相應(yīng)的習(xí)題將所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行遷移訓(xùn)練，對(duì)學(xué)習(xí)效果做出及時(shí)的評(píng)價(jià)。

此環(huán)節(jié)意在聯(lián)系生產(chǎn)、生活強(qiáng)化學(xué)生對(duì)太陽輻射能形式與特點(diǎn)的科學(xué)認(rèn)識(shí)。

2. 探究物體對(duì)太陽輻射熱的吸收與物體顏色的關(guān)系

（1）引入、探究與解釋

創(chuàng)設(shè)問題情境：請同學(xué)們閱讀教材材料并思考問題，然后分組討論：既然陽光幾乎是均勻的平行光，而且相同地點(diǎn)、時(shí)間、面積獲得太陽輻射能幾乎相同，但是：①為什么黑色石頭比黃色沙粒的溫度高？②為什么天然氣柜要漆成白色而不是彩色？③你從這些現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)了什么問題？④依據(jù)材料，問題答案想法是什么？其次分組討論，歸納總結(jié)，不同小組匯報(bào)，交流本組提出的問題與假設(shè)：①問題：同一地點(diǎn)顏色不同的物體從陽光中吸收的熱量不同；②假設(shè)：顏色深的物體比顏色淺的物體從陽光中吸收的熱量多。

此環(huán)節(jié)設(shè)置意在讓學(xué)生學(xué)會(huì)通過現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，來提出問題，并作出假設(shè)，這是科學(xué)探究的首要步驟。

（2）引入、探究與解釋

創(chuàng)設(shè)問題情境：科學(xué)假設(shè)需要嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)證明。想一想，要證明顏色深的物體比顏色淺的物體從陽光中吸收的熱量多，就需要在陽光下比較顏色深、淺不同的兩個(gè)物體溫度高低。如果物體不同、照射時(shí)間長短也不同，可以進(jìn)行比較嗎？如黑色石頭與白色布料；照射1小時(shí)與2小時(shí)。

其次協(xié)助總結(jié)，學(xué)生分組討論，交流小結(jié)：要驗(yàn)證物體顏色與吸熱本領(lǐng)的關(guān)系，必須要控制物體顏色不同，而控制其他條件都相同。即除了實(shí)驗(yàn)因素不同之外，其余條件都相同。這就是科學(xué)探究中廣泛使用的控制變量原理。

此環(huán)節(jié)設(shè)置意在讓學(xué)生通過討論，初步學(xué)習(xí)科學(xué)探究控制變量的方法原理，并為下面的探究實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備。

（3）引入、探究與解釋

創(chuàng)設(shè)問題情境：引導(dǎo)閱讀教材“活動(dòng)”方案，提出問題：兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置中不同、相同的因素是什么，根據(jù)實(shí)驗(yàn)控制原理說明裝置設(shè)計(jì)的合理性在哪里？然后安排實(shí)驗(yàn)，協(xié)助實(shí)驗(yàn)進(jìn)行與總結(jié)。學(xué)生分組討論并實(shí)驗(yàn)：

①按照實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施實(shí)驗(yàn)；

②觀察、比較溫度測量結(jié)果；

③得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；

④交流實(shí)驗(yàn)結(jié)論：物體吸熱本領(lǐng)與表面顏色有關(guān)；黑色物體比白色物體更易吸收太陽輻射熱的結(jié)論。

此環(huán)節(jié)是本節(jié)課的重點(diǎn)，意圖有三：

第一，通過討論“實(shí)驗(yàn)裝置的合理性”，加深對(duì)“實(shí)驗(yàn)控制方法”的理解；

第二，通過實(shí)施實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的重要組成部分：制定計(jì)劃、搜集證據(jù)、處理信息和表達(dá)交流，聯(lián)系上一部分內(nèi)容，使學(xué)生親歷科學(xué)探究的一般步驟；

第三，通過實(shí)驗(yàn)過程，培養(yǎng)認(rèn)真觀察、正確測量、如實(shí)記錄、積極思考的科學(xué)態(tài)度。

（4）遷移與評(píng)價(jià)

在這個(gè)階段，學(xué)生將應(yīng)用“物體吸熱本領(lǐng)與表面顏色關(guān)系”的知識(shí)，來解決問題。學(xué)生需掌握應(yīng)用“物體吸熱本領(lǐng)與表面顏色關(guān)系”的知識(shí)來解決問題的能力。完整的科學(xué)探究過程包含了假設(shè)的演繹驗(yàn)證，因此教師可以將實(shí)驗(yàn)探究階段所學(xué)遷移回實(shí)驗(yàn)開始前提出的問題與假設(shè)，對(duì)假設(shè)進(jìn)行演繹驗(yàn)證，使學(xué)生體驗(yàn)完整的科學(xué)探究過程。

再者，教師設(shè)置評(píng)價(jià)項(xiàng)目，如：請同學(xué)們回憶一下在炎熱的夏天人們喜歡穿什么顏色的衣服？為什么？為什么冬天雪后人們踩過的雪化得快，而野地里的雪化的慢呢？等生活化問題，加深學(xué)生對(duì)物體吸熱本領(lǐng)與顏色關(guān)系的理解。

此環(huán)節(jié)的設(shè)置意圖有二，其一，完成對(duì)實(shí)驗(yàn)假設(shè)的演繹驗(yàn)證，使學(xué)生體驗(yàn)完整的科學(xué)探究過程；其二，將所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行遷移并評(píng)價(jià)，加深學(xué)生對(duì)物體吸熱本領(lǐng)與顏色關(guān)系的理解。

3. 總結(jié)本節(jié)課主要收獲，形成具有統(tǒng)整聯(lián)系的知識(shí)結(jié)構(gòu)

教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)本節(jié)課的主要收獲，并揭示新舊知識(shí)之間的統(tǒng)整聯(lián)系：太陽通過陽光輻射形式輻射光能和熱能，是地球上一切生物的主要能量來源；由于地球比太陽小、且遠(yuǎn)離太陽，照射到地球上的陽光均勻而平行，而且輻射到地球上光能與熱能極少；由于物體吸收太陽熱能本領(lǐng)與顏色密切相關(guān)，深色物體比淺色物體吸收太陽熱量多。由于地球不斷地繞著太陽公轉(zhuǎn)，使太陽直射點(diǎn)在南北回歸線之間來回移動(dòng)，這樣就引起了地球南、北半球接受太陽輻射能的差異，出現(xiàn)了四季變化與節(jié)氣現(xiàn)象。

太陽為地球生物提供了賴以生長的能量源泉，而水、空氣、土壤則為地球生物提供了賴以生長的物質(zhì)源泉，因而水、空氣、陽光、土壤構(gòu)成了地球一切生物賴以生存發(fā)展的自然生態(tài)環(huán)境，愛惜保護(hù)自然環(huán)境是我們每個(gè)人義不容辭的責(zé)任。在老師指導(dǎo)下進(jìn)行總結(jié)交流，理解并建立新舊知識(shí)之間的統(tǒng)整聯(lián)系。意在通過對(duì)新舊知識(shí)的回顧總結(jié)，揭示科學(xué)知識(shí)之間的統(tǒng)整聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的系統(tǒng)化。

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作者簡介：馮達(dá)，上海市，華東師范大學(xué)教師教育學(xué)院。