管昕 周達(dá)航 羊榮兵 黃嘉健

摘 要 5E教學(xué)模式是一種建構(gòu)主義教學(xué)策略，包含吸引、探索、解釋、精致或延伸、評價五個階段，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，運(yùn)用調(diào)查和探究的方法解決問題，促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)概念的理解和知識的構(gòu)建。這與科技館教育為觀眾營造探究式學(xué)習(xí)的情境，使其獲得直接經(jīng)驗的特征，以及啟迪科學(xué)思維、培育科學(xué)精神、培養(yǎng)科學(xué)方法的目的極為吻合。以廣東科學(xué)中心“擺的快慢”活動為例，就引入5E教學(xué)模式開發(fā)科技館的科學(xué)探究活動進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞 5E教學(xué)模式 科技館教育 探究活動

0 引言

近些年，科技館事業(yè)飛速發(fā)展，科技館的科普教育功能日漸清晰并日趨完善。隨著學(xué)習(xí)型社會的到來，科技館教育被視為貫穿基礎(chǔ)教育至高等教育的有益延續(xù)和重要補(bǔ)充，也為實(shí)現(xiàn)全民學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)提供了有效途徑。

廣東科學(xué)中心作為一所綜合性大型科普場館，是廣東省青少年科普教育的主陣地，始終致力于科學(xué)教育資源的利用與整合以及科學(xué)教育活動的組織與實(shí)施，依據(jù)不同對象而進(jìn)行差異化設(shè)計開發(fā)。在實(shí)踐中，我們總結(jié)提煉出“整合隊伍”、“梳理素材”、“確定理念”、“設(shè)立目標(biāo)”、“構(gòu)建主題”、“設(shè)計活動”、“反復(fù)討論”、“培訓(xùn)試教”、“投入使用”、“反饋修正”十大環(huán)節(jié)的非線性模式，積極引入現(xiàn)代科學(xué)教育理念，適時開發(fā)并更新科學(xué)教育資源。

1 5E教學(xué)模式的內(nèi)涵、特征及應(yīng)用

5E教學(xué)模式也稱5E學(xué)習(xí)環(huán)，包含在學(xué)習(xí)發(fā)生時五個與認(rèn)知理論一致的階段：吸引（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、精致（Elaboration）或延伸（Extension）、評價（Evaluation）。這一模式是由美國生物學(xué)課程研究會開發(fā)的一種基于建構(gòu)主義理論的教學(xué)方法，致力于引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，運(yùn)用調(diào)查和探究的方法解決問題，通過小組合作學(xué)習(xí)促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)概念的理解和知識的構(gòu)建。5E教學(xué)模式下的學(xué)習(xí)過程不是被動灌輸，而是在情境中完成協(xié)作實(shí)現(xiàn)主動建構(gòu)。教師不再是知識的傳授者，學(xué)生通過對探究過程的全程參與，對科學(xué)概念、科學(xué)方法及科學(xué)本質(zhì)的全面掌握，構(gòu)建新的概念與知識。

從20世紀(jì)80年代末開始，美國生物學(xué)課程研究會就已經(jīng)大規(guī)模地使用5E教學(xué)模式：（1）構(gòu)成大量成果的文件，例如課程框架、評估指導(dǎo)或課程大綱；（2）不同范圍和數(shù)量的課程資源；（3）調(diào)整教師的職業(yè)發(fā)展、非正式教育的設(shè)置和除科學(xué)以外的其他學(xué)科。我國自1999年引進(jìn)并小范圍內(nèi)推廣此類教材，近年來越來越多地被應(yīng)用于中小學(xué)科學(xué)課程中。

2 科技館教育的特征、形式及現(xiàn)狀

科技館教育，主要以展示為基礎(chǔ)，以參與、互動、體驗的形式，鼓勵觀眾自己動手操作、觀察體驗、探究學(xué)習(xí)?？萍拣^教育的基本特征是通過模擬在線的科學(xué)實(shí)踐，為觀眾營造探究式學(xué)習(xí)的情境，從而使其獲得直接經(jīng)驗。它調(diào)強(qiáng)學(xué)生親自實(shí)踐，再現(xiàn)并親歷科學(xué)研究過程，進(jìn)而掌握新的科學(xué)知識及概念。

廣東科學(xué)中心策劃了豐富的科學(xué)教育活動，如主題導(dǎo)覽式工作紙活動、專項科學(xué)探究活動，以及創(chuàng)意機(jī)器人系列活動、開放實(shí)驗室活動等。其中專項探究活動是一項有組織的依托展項開展的非正規(guī)教育活動，學(xué)生在科技館輔導(dǎo)員的指導(dǎo)下，就某個展項或某一主題下的相關(guān)展項，完成一定的學(xué)習(xí)任務(wù)。

展示和教育是科技館的基本功能，而展示也是教育的一種形式或手段?？萍拣^已從過去的“以展代教”、“重展輕教”，發(fā)展到現(xiàn)在的“展教并重”，并逐步由“展”向“教”傾斜。當(dāng)下，科技館的科學(xué)教育活動被視為校外科學(xué)教育實(shí)踐活動的主要形式。我國各地科技館正在不斷開發(fā)有關(guān)教育資源，特別是與學(xué)校的合作。

3 科學(xué)探究活動的開發(fā)設(shè)計

廣東科學(xué)中心引入5E教學(xué)模式，依托“擺長最重要”展項（見圖1），選定小學(xué)3—4年級學(xué)生為對象，邀請科技骨干教師參與，開發(fā)設(shè)計了“擺的快慢”專項科學(xué)探究活動。

3.1 吸引（Engagement）

吸引學(xué)生參與到教學(xué)活動中來?？萍拣^輔導(dǎo)員通過設(shè)置情境及布置任務(wù)，將學(xué)生的注意力集中到一個物體、問題或事件上。讓學(xué)生聯(lián)系以前的經(jīng)歷，并暴露出錯誤概念，轉(zhuǎn)而關(guān)注當(dāng)前活動。

在這一階段，輔導(dǎo)員由兒童熟知或喜愛的事物出發(fā)，如“玩過秋千嗎？”、“見過鐘擺嗎？”等，吸引孩子的注意，將其引入學(xué)習(xí)狀態(tài)。然后，輔導(dǎo)員針對“擺長最重要”展項提出問題，通過小組討論找出秋千、鐘擺和擺的共同點(diǎn)，逐步引出活動主題，期間了解學(xué)生對擺的已有認(rèn)知及其對有關(guān)概念的掌握和描述。

3.2 探究（Exploration）

輔導(dǎo)員介紹概念，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究。探究的過程中，學(xué)生是主體，教師的作用是協(xié)助學(xué)生闡明準(zhǔn)確的概念并獲得直接經(jīng)驗。

輔導(dǎo)員根據(jù)上一階段中學(xué)生對擺的認(rèn)知程度，借助《單擺》掛畫（見圖2），首先簡單介紹擺的基本概念，如擺長、擺幅、周期（快慢）和擺錘重量等。然后，引導(dǎo)學(xué)生利用展項，分別探究擺的快慢與擺長、擺幅和擺錘重量之間的關(guān)系?！皵[長最重要”展項設(shè)有五個擺，擺1、擺2和擺3的擺錘重量相同而擺長不同，擺3和擺4的擺長相同而擺錘重量不同，擺的下方有一個橫桿可以控制這四個擺的擺幅大小，擺5則可以隨意調(diào)節(jié)擺長。

（1）擺的快慢與擺長之間的關(guān)系：引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，設(shè)定擺幅相同、擺錘重量相同的前提下，借助擺1、擺2和擺3，探究擺長對擺的快慢的影響。利用橫桿將擺1、擺2和擺3提高到相同的高度，然后放下并開始計時30 s，記錄相同時間內(nèi)三個擺分別完成的擺動次數(shù)。

（2）擺的快慢與擺錘重量之間的關(guān)系：引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，設(shè)定擺幅相同、擺長相同的前提下，借助擺3和擺4，探究擺錘重量對擺的快慢的影響。利用橫桿將擺3和擺4提高到相同的高度，然后放下并開始計時30 s，記錄相同時間內(nèi)兩個擺各自完成的擺動次數(shù)。

（3）擺的快慢與擺幅之間的關(guān)系：引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，選取一個擺（為方便觀察和操作，可選擇擺1或擺4），探究擺幅對擺的快慢的影響。先后將橫桿提到不同的高度，然后放下并開始計時30 s，記錄不同擺幅下的擺動次數(shù)。

3.3 解釋（Explanation）

解釋，是指讓概念、過程或技能變得易于理解的行為，是將探究經(jīng)歷排序的過程。在這個階段，輔導(dǎo)員要鼓勵并提醒學(xué)生根據(jù)已有的知識經(jīng)驗，針對探究的過程與結(jié)果進(jìn)行分析、推理，給出自己的解釋。輔導(dǎo)員基于學(xué)生的解釋，簡短、清楚、直接地展現(xiàn)概念、過程或技能，為進(jìn)入下一階段做鋪墊。

學(xué)生以小組為單位，對各環(huán)節(jié)的探究進(jìn)行小結(jié)，并得出整個探究過程的結(jié)果。輔導(dǎo)員則引導(dǎo)學(xué)生分別就三個探究環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，并推理出最后的結(jié)論。在各組學(xué)生各自敘述了各環(huán)節(jié)的結(jié)果之后，輔導(dǎo)員應(yīng)進(jìn)行概括總結(jié)。如第一個探究環(huán)節(jié)得出：擺長越長，擺動越慢；擺長越短，擺動越快。第二個探究環(huán)節(jié)得出：無論重擺錘或輕擺錘，擺不分快慢，即擺錘重量不影響擺動速度。第三個探究環(huán)節(jié)得出：擺幅的大小，對擺的快慢沒有影響。綜合三個環(huán)節(jié)得出：擺的快慢與擺幅、擺錘重量無關(guān)，僅與擺長有關(guān)。擺長越長，擺動越慢；擺長越短，擺動越快。

3.4 精致（Elaboration）或延伸（Extension）

精致或延伸，也稱為遷移。在這一階段，學(xué)生參與討論并尋找信息，詳細(xì)闡述或擴(kuò)展前一階段獲得的概念、過程或技能，展現(xiàn)完成任務(wù)的方法并為之辯護(hù)。輔導(dǎo)員則指導(dǎo)學(xué)生將所獲得的概念或技能，向相關(guān)的新情境中進(jìn)行遷移延伸，并引導(dǎo)他們互相學(xué)習(xí)、互促互進(jìn)。

如引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)測量在第一個探究環(huán)節(jié)中擺1、擺2和擺3的擺長，與它們對應(yīng)的擺動次數(shù)。然后，借助擺5繼續(xù)探究擴(kuò)展，進(jìn)一步鞏固知識：設(shè)計一個特殊的擺，1 min能擺動60次。最后，引導(dǎo)學(xué)生將活動中得到的知識向其他展項進(jìn)行延伸，如“傅科擺”、“蛇形擺”、“混沌擺”等。

3.5 評價（Evaluation）

評價不是一個特定的階段，是用正式和非正式的方法評價學(xué)生對新概念、新技能的理解及應(yīng)用能力。非正式的評價貫穿于整個5E過程，可以是學(xué)生自評、互評，也可以是輔導(dǎo)員給予評價。在精致或延伸階段之后，輔導(dǎo)員可以就學(xué)習(xí)效果以及每個學(xué)生的表現(xiàn)、理解水平等，進(jìn)行一次正式評價。

在整個活動開展的各個階段，學(xué)生之間可以就各自或?qū)Ψ降牟僮?、結(jié)論、合作等進(jìn)行評價。輔導(dǎo)員則可以在最后階段對學(xué)生在活動中的表現(xiàn)，對新知識的學(xué)習(xí)、任務(wù)完成的快慢、實(shí)驗器材使用的規(guī)范、探究過程表現(xiàn)出的科學(xué)態(tài)度、各組的團(tuán)隊協(xié)作等進(jìn)行評價。

4 結(jié)語

綜上所述，我們發(fā)現(xiàn)5E教學(xué)模式鼓勵學(xué)生在既定的情境或創(chuàng)設(shè)的情境中，進(jìn)行科學(xué)探究，并對探究的過程、結(jié)果進(jìn)行解釋、闡述、延伸等，形成新的知識、技能或經(jīng)驗。這與科技館教育為觀眾營造探究式學(xué)習(xí)的情境，使其獲得直接經(jīng)驗的特征，以及啟迪科學(xué)思維、培育科學(xué)精神、培養(yǎng)科學(xué)方法的目的極為吻合，值得在科技館科學(xué)探究活動開發(fā)中借鑒使用。

參考文獻(xiàn)

[1]侯的平，馬學(xué)軍，張涌林，等.科學(xué)中心常設(shè)展示項目科學(xué)教育資源的開發(fā)利用[J].科普研究，2011（5）：60-64.

[2]吳成軍，張敏.美國生物學(xué)“5E”教學(xué)模式的內(nèi)涵、實(shí)例及其基本特征[J].課程·教材·教法，2010（6）：108-112.

[3]謝俊翔，許艷.運(yùn)用5E學(xué)習(xí)環(huán)等教學(xué)法設(shè)計科技館教育活動的實(shí)踐探索——“星空探秘”活動策劃[J].自然科學(xué)博物館研究，2016（4）：40-45.

[4]Douglas Llewellyn. Teaching high school science through inquiry： A case study approach[M]. Corwin Press： 2005.

[5]黃曉.“歷史—探究—反思”——談“單擺”的科學(xué)本質(zhì)教學(xué)[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2014（1-2）：40-45.

[6]吳春良.探究實(shí)驗在物理課堂中的真實(shí)應(yīng)用：“單擺周期公式”啟發(fā)式教學(xué)設(shè)計[J].教學(xué)儀器與實(shí)驗，2009（10）：18-21.

[7]陸俊杰.談“單擺”的探究式教學(xué)設(shè)計[J].物理教師，2003（2）：6-8.

[8]陳國芳.創(chuàng)新教育模式在“單擺”教學(xué)中運(yùn)用[J].物理教師，2000（11）：7-8.