基于学生探究的小学科学5E教学模式研究

【摘要】文章采用文献分析法和行动研究法从深化学生探究的视角研究小学科学5E教学模式的构建，首先分析了当前小学科学教学中学生探究学习的现状，然后阐述了5E教学模式对探究式学习的有效性，其能够促进探究过程的结构化和层次化，最后按照吸引、探究、解释、迁移和评价的步骤提出了教学模式构建的具体策略。【关键词】小学科学；5E教学模式；探究式学习；策略科学探究是科学学科重要的研究方式，小学科学课程标准也提倡要以探究为主带领学生学习、探索。教师要重视学生的探究学习，设计探究活动，引领学生在科学探究的过程中形成科学素养，落实核心素养的目标。但是目前很大一部分教师在教学实践中没有很好地落实探究式学习，存在重知识轻探究的现象，教学效果不理想。5E教学模式能够解决当前科学教学学生探究过程不连贯、思维体验感低等问题，因此，小学科学教师应该加强对5E教学模式的研究，构建促进学生探究学习的教学模式。一、小学科学教学中学生探究学习的现状小学科学是一门重培养学生科学素养、发展学生科学思维能力的学科，引导学生进行探究式学习是落实学科目标的关键，新课标也将探究式教学作为科学课程的重要理念之一。当前小学科学教学存在着重知识、轻探究的问题，教师在课堂上更为关注学生对科学知识的掌握，忽视了学生的探究学习。部分教师虽然也会设计一些学生实践活动，但是学生在学习活动中缺乏探究性，没有经历提出问题、猜想假设、设计实验以及实验检验等过程，缺乏完整的探究活动。二、5E教学模式对探究式学习的有效性1.两者教学本质相同。5E教学模式是美国生物学课程研究所开发的一种教学模式，一共设置了五个教学环节，即吸引、探究、解释、迁移和评价，围绕问题的解决让学生思考、体验和探索，在实践活动中将问题解决。探究是5E教学模式的核心环节，构建5E教学模式要求教师要围绕科学课程的核心知识和目标设计探究活动，能够有效推进学生的探究式学习[1]。探究式学习强调学生的体验、探究过程，让学生像科学家一样思考、探究，经历探究的各个环节，在此基础上掌握相应的知识和技能。两者强调的都是学生的探究活动，有着相同的教学本质。2.两者教学流程相似。5E教学模式包含了吸引、探究、解释、迁移和评价这五个环节，各环节环环相扣，学生在每个环节都要完成相应的任务，在层层递进中让探究更具层次化和结构化。探究式学习包含了提出问题、假设、制订计划、验证以及得出结论等环节，两者之间具有多处的重合、交叉。科学探究的第一个要素就是“提出问题”，5E中的第一个环节是“吸引”，强调激发学生的科学探究兴趣，吸引学生参与到实践操作环节，而提出问题是常见的吸引学生的方式，5E中的环节和科学探究的要素具有重合性，两者具有相似的教学流程[2]。3.两者的教学特点一致。5E教学模式以建构主义教学理论为基础，强调学生的主体性，引导学生在动手实践中分析和解决问题，小学科学课程标准也指出，要让学生成为课堂的主体，要求教师围绕学生“学”的过程设计探究活动，增强学生的体验感，两者的教学理念一致，并且都围绕“探究”展开，有着一致的教学特点。5E教学模式强调学生的自主探究，立足学生的认知发展规律设计教学活动，在激发学生科学学习兴趣的基础上启发学生的思维，提出相应的问题，引导学生经历科学探究的过程，以探究活动为中心，让学生亲历科学探究的过程，促进探究过程结构化和层次化。三、小学科学5E教学模式的构建策略1.吸引：创设问题情境，激发探究动机。吸引是5E教学模式的第一个环节，是为后续的探究做准备。问题是探究的源头，教师可以创设问题情境激发学生的学习兴趣，进而让学生产生探究的欲望和动机[3]。教师可以在课堂导入环节营造具有问题性的氛围，立足学生的现实生活创设情境，以熟悉的生活场景、现象激发兴趣，同时调动学生已有的经验，让学生带着之前的经验进入学习情境中。教师创设情境时，不仅要注重情境本身和教学内容的契合性，还应该对学生已有的经验、头脑中已有的旧概念进行探究，在新旧概念之间产生冲突，从而对新知识的学习产生强烈的探究欲望。比如，在“馒头发霉了”这一节的教学中，教师开展探究式学习，带领学生探究物体发霉的根本条件。在课堂导入环节，教师抓住学生的兴趣点、立足学生的现实生活创设问题情境，先提出贴合学生现实生活的问题：“同学们，你们在现实生活中见过发霉的东西吗？”这个问题一提出来学生纷纷回答“见过”，并参与到热烈的讨论中，阐述自己以前见过哪些发霉的东西。接着教师继续提问：“你们以前见过的霉菌是什么样子的？”这个问题主要引导学生进一步回忆自己见过的霉菌，调动学生的学习积极性。在学生回忆并阐述的过程中，教师通过多媒体课件展示各种物质发霉的图片，提升学生的探究欲望。教师通过创设生活化的问题情境已经让学生产生了浓厚的学习兴趣，但这还不够，教师接着提出一个问题：“这些物质是在什么情况下发霉的呢？”这个问题的提出是对学生已有的知识、經验进行探究，大部分学生面对这个问题都陷入了沉思，也有一些同学指出“物质放太久了就会发霉”，教师通过学生的反馈探究学生的前概念、知识基础，帮助教师了解学生对物体发霉条件相关知识的掌握程度，为接下来的探究学习奠定基础。2.探究：搭建学习支架，促进自主探究。探究是5E教学模式的第二个环节，也是科学教学的核心环节。探究式学习要凸显学生的主体性，让学生成为课堂的主体，围绕问题进行探索，在探究的过程中构建知识体系，形成相应的能力和素养。小学生的能力有限，让学生自主探究并不意味着就对学生放任不管，教师要充分发挥自身的启发、引导作用，为学生搭建学习支架。教师要从两个层面提供支架，一个是准备充足的实验探究材料和设备，提供科学探究的条件，另一个就是启发学生，设置层层递进的问题为学生提供思维支架，给学生的自主探究提供导向，同时将学生的思维引向深处，发展学生的科学思维。比如，在“温度计的秘密”这一课的教学中，这一课以温度计的温度变化为引子，带领学生探究各种液体具有热胀冷缩的性质。在学生自主探究的环节，教师要提供满足学生进行科学探究的条件，准备温度计、热水、冷水、锥形瓶、烧杯以及水、酱油、酒精等各种液体，保证探究活动能够顺利推进。教师在学生的探究活动中发挥启发和引导作用，通过层层递进的问题为学生的探究提供支架。教师先通过温度计的变化引出探究活动，让学生用温度计测量烧杯中热水、冷水的温度，提出探究性的问题：“通过测量你发现了什么？”学生纷纷指出“测量热水的温度时，温度计的液柱高度升高了，而测量冷水温度时，温度计的液柱高度降低了”，教师接着提问：“为什么温度计的液柱会随着温度的变化而变化呢？”以这个问题鼓励学生大胆质疑、猜想，让学生利用提供的实验材料设计探究实验，对自己的猜想进行验证。学生在探究过程中遇到思维障碍时，教师要加以引导，如教师可以提出以下问题：①温度计的构造是怎样的呢？②怎样观察液体冷热对液体的影响呢？通过这些问题为学生的探究提供支架，引导学生观察温度计的构造，用使用材料模仿温度计的构造组装实验装置，并创造冷、热两种环境进行实验。在实验观察和总结的环节中，教师也可以适时点拨，并提出以下问题：①水、酱油、酒精在受热的时候发生了怎样的变化？②通过这些现象你可以得到什么结论？引领观察液体在不同环境的变化，对实验的现象进行观察、总结。3.解释：解释实验现象，分析探究结论。解释是5E教学模式的第三个环节，教师可以利用解释环节引领学生分析探究结论，开展研讨活动，在解释和研讨中促进学生对相关科学知识的深层次理解。探究式学习不仅仅要关注学生的探究过程，还要关注学生经过探究获得的知识、技能，让学生解释现实生活中的科学现象，让学生将事实证据理论化、抽象化，在这个过程中构建学科概念，深度把握科学知识。教师要给学生提供解释的氛围和平台，鼓励学生展示探究环节的过程、结论，引导学生积极表达自己对科学概念的认识和科学知识的理解。通过解释环节，教师能够了解学生自主探究的程度和效果，把握学生的思维特点[4]。教师让学生展示探究结论和解释实验现象时，要关注学生的科学推理过程，积极引导学生并循循善诱，让学生能够对自己的探究流程进行梳理，从而推理得到正确的观点，形成正确的结论。比如，在“铁生锈”这一内容的教学中，探究式学习主要是让学生探究铁生锈的条件，由于铁生锈需要较长的时间，因此教师需提前布置探究任务，学生记录探究的过程和现象，课堂上进行总结。在分析探究结论的环节，部分学生遇到了障碍。教师让学生阐述自己的实验现象，同学们七嘴八舌阐述自己的实验现象，如“放在水中的铁钉生锈了”“放在干燥空气中的铁钉没有生锈”“浸泡在上层有油的水中的铁钉生锈不严重”“在空气和水交界的地方铁钉生锈最严重”……对于学生的这些发现，教师给予肯定，接着让学生总结自己的探究结论，这时候部分学生就沉默了，有的学生直接表示自己只观察到了现象，不知道为什么。这时教师要引导学生梳理自己的探究过程，先让学生思考这个实验要探究的问题是什么，然后引导学生针对每一个实验现象思考铁生锈可能和哪些因素有关，解释实验现象。学生重新梳理，从探究问题“铁生锈和什么因素有关”出发重新推理，很快就能够从各实验现象中推断出铁生锈和氧气、水都有关，对每一个实验现象进行解释，最后得到结论“铁生锈和水、氧气的同时存在有关”。4.迁移：交流探究结果，解决现实问题。迁移是5E教学模式的第四个环节，是学生迁移运用知识的环节。教师可以组织学生围绕探究结果进行交流讨论，并立足学生的现实生活提出新的问题，引导学生迁移运用知识解决新情境中的问题，在这个过程中实现对知识的迁移运用，同时也能够帮助教师检验学生是否对相关的科学知识形成深层次的理解。迁移运用知识将科学教学和学生的现实生活联系在一起，让学生牢固自己的概念体系，并能够运用科学知识解决现实生活中的问题，体验科学知识的实用性[5]。教师要科学设置科学问题，注意问题的难度和梯度，注重问题的变式递进，让学生在解决问题的过程中建立对科学知识的认知。教师可以设计问题链，突出问题的层次化、系统化，这样更有助于学生形成系统的知识框架。比如，在“铁生锈”这一内容的教学中，当学生经历实验、探究、总结等阶段得出“氧气和水同时存在会导致铁生锈”这一结论后，教师就可以立足现实提出一些问题，让学生解决问题。教师可以用多媒体展示现实生活中不同场景中铁生锈的照片，比如铁锅生锈以及菜刀生锈等照片，让学生解决“如何防止这些铁生锈”这一问题，学生从刚才的探究结论出发，想到要阻止铁和氧气、水的接触来防止生锈，因此纷纷表达了自己的解决方案，有的学生说“用完菜刀之后将表面的水擦干”，有的学生说“铁锅炒完菜可以抹一层油”……学生解决问题的方法五花八门，在这个过程中实现了对知识的深度理解，并提高了学生运用学科知识解决现实问题的能力。5.评价：引入多元评价，促进反思提升。评价是5E教学模式的最后一个环节，教师要引入多元评价，通过评价促进学生的学习反思，在反思中发现自己的不足，并针对性查缺补漏。教师也可以反思教学过程中存在的不足和问题，结合学生的学习过程和结果总结教学经验，在反思中提升自己的教学水平。教师要引入多元评价体系，不仅要注重教师对学生学习过程和结果的评价，还要鼓励学生自我评价、同伴互评，让评价更加科学、全面。在学生自评环节，学生对自己的探究过程进行重新审视，加深对知识的理解，还能够从中总结出一套科学探究的方法和思路，促进学生的能力提升和素养发展。学生在互评的过程中能够学习他人的优点，取长补短，让科学探究的思维更加开阔。比如，在“温度计的秘密”这一课的探究学习中，教师引导学生进行评价反思，从“我是否参与到探究过程