楊英愷 王功斌

摘? 要：《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》給出了在教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施過(guò)程中重視情境創(chuàng)設(shè)的實(shí)施建議。為順應(yīng)課標(biāo)教學(xué)實(shí)施建議的指導(dǎo)，強(qiáng)化物理教學(xué)的情境性，采用“5E”教學(xué)模式，對(duì)“自由落體運(yùn)動(dòng)”一節(jié)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐。實(shí)踐表明，“5E”教學(xué)模式與高中物理規(guī)律教學(xué)具備一定的適切性，可以作為物理規(guī)律教學(xué)的參考范式。為給一線教師有效應(yīng)用“5E”教學(xué)模式進(jìn)行物理規(guī)律教學(xué)提供參考，提出以下建議：突出規(guī)律教學(xué)的情境性，注重情境素材的過(guò)渡；強(qiáng)化規(guī)律教學(xué)的實(shí)踐性，注重物理規(guī)律的生成；凸顯規(guī)律教學(xué)的有效性，注重教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：“5E”教學(xué)模式；物理規(guī)律教學(xué)；自由落體運(yùn)動(dòng)；教學(xué)建議

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2023）9-0005-4

收稿日期：2023-02-16

基金項(xiàng)目：安康市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2023年度教師教學(xué)課題“高中物理教學(xué)中落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的路徑研究”（GH23JX0084）。

作者簡(jiǎn)介：楊英愷（1996-），男，中學(xué)二級(jí)教師，主要從事物理課程與教學(xué)研究。

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》指出：創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行教學(xué)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)具有關(guān)鍵作用；物理規(guī)律的探究需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)問(wèn)題情境；應(yīng)用物理知識(shí)解決具體問(wèn)題亦結(jié)合具體的實(shí)際情境［1］。

在高中物理課程改革不斷推進(jìn)的大背景下，為更好地落實(shí)新課標(biāo)提出創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行教學(xué)的要求，強(qiáng)化物理教學(xué)的情境性，嘗試采用“5E”教學(xué)模式，以“自由落體運(yùn)動(dòng)”為例，通過(guò)吸引、探究、解釋、遷移、評(píng)價(jià)5個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐，以期探討“5E”教學(xué)模式對(duì)物理規(guī)律教學(xué)的適切性，為一線教師進(jìn)行物理規(guī)律教學(xué)提供借鑒與參考。

1? ? 基于“5E”教學(xué)模式的物理規(guī)律教學(xué)思路

“5E”教學(xué)模式是美國(guó)生物課程研究（BSCS，1989）開(kāi)發(fā)的一種基于建構(gòu)主義理論的教學(xué)模式，它描述了可以用于具體學(xué)科課程或某一節(jié)課的教學(xué)程序，其最終目標(biāo)指向科學(xué)觀念的建構(gòu)，發(fā)展學(xué)生解決問(wèn)題的能力，與物理學(xué)科核心素養(yǎng)的要求不謀而合［2］。“5E”教學(xué)模式分為五步，分別為吸引（engagement）、探究（exploration）、解釋?zhuān)╡xplanation）、遷移（elaboration）、評(píng)價(jià)（evaluation）。

在吸引環(huán)節(jié)，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境以吸引學(xué)生的注意力，同時(shí)用與生活經(jīng)驗(yàn)相悖的現(xiàn)象激發(fā)認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生探究欲望。在探究環(huán)節(jié)，經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，解決認(rèn)知沖突，完成思維訓(xùn)練。在解釋環(huán)節(jié)，用物理知識(shí)解釋現(xiàn)象，有助于物理觀念的形成與提煉。在遷移環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)物理知識(shí)的應(yīng)用，完成知識(shí)的遷移和思維的提升。評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)貫徹整個(gè)教學(xué)活動(dòng)，根據(jù)過(guò)程性評(píng)價(jià)的情況，可以適時(shí)對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行微調(diào)。采用“5E”教學(xué)模式設(shè)計(jì)教學(xué)，是能有效貫徹提升學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的可行之道［3］，以“自由落體運(yùn)動(dòng)”一節(jié)為例，其教學(xué)流程如圖1所示。

（1）吸引環(huán)節(jié)

用刻度尺測(cè)量學(xué)生的“反應(yīng)時(shí)間”，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突和探究欲望，為探究環(huán)節(jié)埋下伏筆。

（2）探究環(huán)節(jié)

學(xué)生分組進(jìn)行科學(xué)探究，并觀察教師演示實(shí)驗(yàn)，經(jīng)歷知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，自己得出自由落體運(yùn)動(dòng)的概念和規(guī)律。在探究過(guò)程中可以訓(xùn)練學(xué)生的思維，學(xué)生經(jīng)歷了知識(shí)的探究過(guò)程，亦能更好地為觀念的形成與提煉奠定基礎(chǔ)。

（3）解釋環(huán)節(jié)

解釋環(huán)節(jié)是學(xué)習(xí)新概念和新規(guī)律的關(guān)鍵，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生表達(dá)自己對(duì)知識(shí)的理解。這一環(huán)節(jié)中，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)上，用自己的話(huà)解釋對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的理解，解釋過(guò)程可以有效為演繹推理得到自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律創(chuàng)造條件，并用自己的話(huà)對(duì)規(guī)律進(jìn)行解釋說(shuō)明。對(duì)知識(shí)解釋的過(guò)程，亦伴隨著物理觀念的形成過(guò)程。

（4）遷移環(huán)節(jié)

引導(dǎo)學(xué)生用自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律測(cè)量井深。學(xué)生在遷移環(huán)節(jié)能有效鞏固所學(xué)知識(shí)，了解本節(jié)知識(shí)與生產(chǎn)生活的聯(lián)系。在遷移過(guò)程中，加深對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)問(wèn)題解決能力的提升。

（5）評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)

采用多元方式展開(kāi)評(píng)價(jià)，將學(xué)生課堂中的表現(xiàn)作為評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，評(píng)價(jià)貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程。根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)和課后作業(yè)的完成情況，制訂課堂評(píng)價(jià)量表，對(duì)學(xué)生綜合情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2? ? 基于“5E”教學(xué)模式的物理規(guī)律教學(xué)實(shí)踐

2.1? ? 吸引環(huán)節(jié)——用刻度尺測(cè)量“反應(yīng)時(shí)間”

如圖2所示，教師讓學(xué)生上臺(tái)，用一把普通的刻度尺測(cè)量學(xué)生的“反應(yīng)時(shí)間”。

具體步驟如下：教師用手握住刻度尺的一端，學(xué)生看見(jiàn)教師松手后立刻握住刻度尺，便可以知道學(xué)生從看見(jiàn)教師松手到握住刻度尺經(jīng)歷了多長(zhǎng)時(shí)間，從而判斷學(xué)生反應(yīng)的快慢。

教師提問(wèn)：為什么刻度尺可以測(cè)量同學(xué)們的“反應(yīng)時(shí)間”呢？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生疑惑用來(lái)測(cè)量長(zhǎng)度的刻度尺為什么能用來(lái)測(cè)量時(shí)間，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，為后續(xù)教學(xué)埋下伏筆。

2.2? ? 探究環(huán)節(jié)

2.2.1? ? 探究不同輕重物體下落快慢

教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合理猜想，讓學(xué)生利用已有物品（石塊、A4紙等），設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)一：重的物體比輕的物體下落快。

實(shí)驗(yàn)建議：石塊和紙片從同一高度同時(shí)由靜止釋放。

實(shí)驗(yàn)二：輕的物體比重的物體下落快。

實(shí)驗(yàn)建議：半張紙揉成紙團(tuán)和一張紙片從同一高度同時(shí)由靜止釋放。

實(shí)驗(yàn)三：重的物體和輕的物體下落一樣快。

實(shí)驗(yàn)建議：石塊和紙團(tuán)從同一高度同時(shí)由靜止釋放。

教師根據(jù)學(xué)生們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)一組學(xué)生上臺(tái)進(jìn)行演示操作，其他學(xué)生觀察。并引導(dǎo)學(xué)生猜想：物體下落快慢可能與哪些因素有關(guān)呢？

學(xué)生猜想：空氣阻力、形狀、密度……

教師提問(wèn)：若排除這些因素的影響，重的物體和輕的物體下落會(huì)一樣快嗎？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生親自經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，經(jīng)歷問(wèn)題的探究過(guò)程，更好地認(rèn)識(shí)影響物體下落快慢的因素，為觀念和思維的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2.2.2? ? 牛頓管實(shí)驗(yàn)

教師演示牛頓管實(shí)驗(yàn)（介紹實(shí)驗(yàn)儀器，強(qiáng)調(diào)觀察要點(diǎn)，進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)），引導(dǎo)學(xué)生觀察思考，驗(yàn)證前面的猜想。分別演示未抽真空和抽真空時(shí)，羽毛和硬幣的下落情況。

學(xué)生得出結(jié)論：物體下落快慢與空氣阻力有關(guān)，若無(wú)空氣阻力，不同物體下落快慢均相同。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)以上探究過(guò)程，歸納自由落體運(yùn)動(dòng)的概念和條件，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)自由落體運(yùn)動(dòng)的模型，認(rèn)識(shí)到自由落體運(yùn)動(dòng)是一種加速運(yùn)動(dòng)，為進(jìn)一步研究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律創(chuàng)造條件。

2.2.3? ? 探究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律

學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將小球由靜止開(kāi)始釋放，并用手機(jī)錄制高幀率視頻，教師根據(jù)錄制的視頻制作“頻閃照片”［4］，學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)示意圖如圖3所示。

學(xué)生活動(dòng)：記錄每0.1 s物體的下落高度，如表1所示。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以發(fā)現(xiàn)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，并計(jì)算出加速度約為9.5 m/s2。

教師活動(dòng)：在學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)上，向他們介紹重力加速度g。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在老師的幫助下，借助智能手機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，既了解頻閃照片研究自由落體運(yùn)動(dòng)的思路，在探究中也能認(rèn)識(shí)自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，體現(xiàn)了物理教學(xué)與信息技術(shù)融合的理念。

2.3? ? 解釋環(huán)節(jié)

教師引導(dǎo)學(xué)生思考：自由落體運(yùn)動(dòng)是一種什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)？應(yīng)該滿(mǎn)足怎樣的規(guī)律呢？

學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，解釋自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為0、加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律得到自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：h=?gt2，vt=gt，v=2gh。

教師引導(dǎo)學(xué)生思考：為什么在不受空氣阻力的情況下，所有物體下落快慢均相同呢？

學(xué)生思考后，用自由落體運(yùn)動(dòng)知識(shí)解釋?zhuān)翰皇芸諝庾枇r(shí)，所有物體由靜止開(kāi)始都將做自由落體運(yùn)動(dòng)，加速度都為g，因此下落快慢都相同。

設(shè)計(jì)意圖：解釋環(huán)節(jié)鼓勵(lì)學(xué)生自己解釋對(duì)知識(shí)的理解。教師引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，解釋自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，并引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)演繹推理得到自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，用自己的話(huà)對(duì)規(guī)律進(jìn)行解釋說(shuō)明。在解釋環(huán)節(jié)，有助于完成知識(shí)的內(nèi)化，對(duì)物理觀念的形成大有裨益。

2.4? ? 遷移環(huán)節(jié)

在得出自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生思考，為什么用刻度尺能測(cè)量人的“反應(yīng)時(shí)間”。

學(xué)生思考后得出結(jié)論：自由落體運(yùn)動(dòng)的下落高度滿(mǎn)足h?=gt2，可以計(jì)算出時(shí)刻與下落高度的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，在刻度尺上標(biāo)注不同刻度對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，即可通過(guò)刻度尺測(cè)量人的“反應(yīng)時(shí)間”。

作業(yè)：自己制訂“用石子如何測(cè)量枯井的深度”的簡(jiǎn)易方案并說(shuō)明原理。

學(xué)生思考后制訂方案：讓石子在井口自由下落，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，聽(tīng)到石子落井的聲音停止計(jì)時(shí)。

石子先做自由落體運(yùn)動(dòng)，落井后聲音傳遞上來(lái)，聲音在空氣中傳播的速度為v，則井深h=?gt=vt2，記錄時(shí)間t=t1+t2。

設(shè)計(jì)意圖：用刻度尺測(cè)量“反應(yīng)時(shí)間”、利用石子自由下落測(cè)量井深都是自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的具體應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生思考刻度尺測(cè)量“反應(yīng)時(shí)間”的原因、設(shè)計(jì)用石子測(cè)量井深的方案都可以加深學(xué)生對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，在應(yīng)用物理知識(shí)解決問(wèn)題的過(guò)程中，有助于促成物理觀念的建構(gòu)和科學(xué)思維的提升。

2.5? ? 評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)

根據(jù)本節(jié)課的設(shè)計(jì)情況，編制課堂評(píng)價(jià)量表，根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)、思政表現(xiàn)、課堂任務(wù)完成情況、課后作業(yè)完成情況四個(gè)維度，綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況［5］，如表2所示。在授課過(guò)程中，由授課教師和聽(tīng)課教師根據(jù)課堂評(píng)價(jià)量表進(jìn)行打分。

3? ? 建? 議

“5E”教學(xué)模式涵蓋了問(wèn)題導(dǎo)向、科學(xué)探究、知識(shí)運(yùn)用和教學(xué)評(píng)價(jià)的教學(xué)設(shè)計(jì)閉環(huán)，基本符合高中物理規(guī)律教學(xué)的主流思路?；凇?E”教學(xué)模式的“自由落體運(yùn)動(dòng)”教學(xué)實(shí)踐，指向了落實(shí)核心素養(yǎng)進(jìn)行物理規(guī)律教學(xué)的可行之道。因此，“5E”教學(xué)模式可以作為物理規(guī)律教學(xué)設(shè)計(jì)的參考范式，具備一定的理論和實(shí)踐價(jià)值。為更好地應(yīng)用“5E”教學(xué)模式進(jìn)行物理規(guī)律教學(xué)，提出以下物理規(guī)律教學(xué)建議。

3.1? ? 突出規(guī)律教學(xué)的情境性，注重情境素材的過(guò)渡

物理規(guī)律的學(xué)習(xí)伴隨真實(shí)情境，情境涵蓋問(wèn)題引入、規(guī)律建構(gòu)、規(guī)律應(yīng)用的全過(guò)程，但多情境教學(xué)需要注重情境素材的合理過(guò)渡。情境素材間的銜接和過(guò)渡是否流暢，將會(huì)影響學(xué)生物理規(guī)律建構(gòu)的效果和效率。因此，建議同一情境素材在教學(xué)的不同環(huán)節(jié)多次出現(xiàn)，深挖同一情境素材的教學(xué)價(jià)值。例如，在引入環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)的情境問(wèn)題，可以在物理規(guī)律學(xué)習(xí)完成之后，作為遷移應(yīng)用物理規(guī)律的素材，引導(dǎo)學(xué)生回過(guò)頭來(lái)分析情境問(wèn)題產(chǎn)生的原因。

3.2? ? 強(qiáng)化規(guī)律教學(xué)的實(shí)踐性，注重物理規(guī)律的生成

物理規(guī)律教學(xué)的實(shí)踐性十分重要，實(shí)踐既包括學(xué)生在探究中建構(gòu)物理規(guī)律，也包括遷移運(yùn)用規(guī)律解決問(wèn)題的過(guò)程。不經(jīng)過(guò)問(wèn)題的探究，學(xué)生難以在腦海中完成物理規(guī)律的建構(gòu)；不經(jīng)過(guò)物理規(guī)律的遷移運(yùn)用，學(xué)生難以真正理解物理規(guī)律描述的問(wèn)題。因此，教師應(yīng)注重物理規(guī)律教學(xué)中學(xué)生的實(shí)踐過(guò)程，對(duì)“根據(jù)探究結(jié)果獲取物理規(guī)律”和“運(yùn)用物理規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題”中出現(xiàn)的問(wèn)題因勢(shì)利導(dǎo)，逐個(gè)擊破學(xué)生物理規(guī)律學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。

3.3? ? 凸顯規(guī)律教學(xué)的有效性，注重教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

物理規(guī)律教學(xué)的有效性要求明確物理規(guī)律研究的主題，以及建立規(guī)律的事實(shí)依據(jù)和科學(xué)方法［6］。而不同物理規(guī)律建構(gòu)的思路和方法不同，決定了每個(gè)物理規(guī)律都具備其獨(dú)有的教學(xué)要點(diǎn)。因此，教師在參考“5E”教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，可以針對(duì)物理規(guī)律的特點(diǎn)對(duì)五大教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。正所謂教學(xué)有法，但無(wú)定法?！?E”教學(xué)模式可以作為物理規(guī)律教學(xué)的教學(xué)范式，但只有基于物理規(guī)律的特點(diǎn)設(shè)計(jì)教學(xué)，并根據(jù)教學(xué)評(píng)價(jià)反思優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，才能充分發(fā)揮“5E”教學(xué)模式的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

［1］中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［S］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］吳成軍，張敏.美國(guó)生物學(xué)“5E”教學(xué)模式的內(nèi)涵、實(shí)例及其本質(zhì)特征［J］.課程·教材·教法，2010，30（6）：108-112.

［3］符譯丹，陳立萬(wàn).基于“5E”教學(xué)模式的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)探究——以人教版“液體的表面張力”教學(xué)為例［J］.物理教師，2022，43（1）：6-11.

［4］何述平，楊英愷.通過(guò)原始物理問(wèn)題提升核心素養(yǎng)的教學(xué)策略［J］.物理通報(bào)，2021（5）：14-19.

［5］葉娟.中學(xué)物理探究活動(dòng)中學(xué)生合作能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)研究［D］.天津：天津師范大學(xué)，2020.

［6］閻金鐸，郭玉英.中學(xué)物理教學(xué)概論（第四版）［M］.北京：高等教育出版社，2019.

（欄目編輯? ? 趙保鋼）