“5E”模式在初中物理教学中的运用

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──以《压强》教学设计为例

云南省昭通市昭阳区北闸中学　张福梅



　　摘要：本文以《压强》教学设计为例，阐述了5E学习循环模式在初中物理教学中的运用。



　　关键词：5E模式　物理教学



　　5-E学习循环模式由生物科学课程研究（Biological Science Curriculum Study，简称BSCS）于1989年创立，它主要由五个阶段构成，即准备—engagement；探究— exploration；讲解—explanation；应用—elaboration；评估—evaluation。5-E学习循环模式属探究教学法的一种，建构主义为其基本精神。作为对教学基本模式的进一步发展，成为一套更完备、更符合学生认知特点的教学程序和教学策略。



　　● 1E—准备



　　1．1 创设情景



　　设境激趣：（轻功表演）准备八个大的气球（先吹好气但不要吹的太饱满）、合成板。



　　师问：这是大家熟悉的气球，如果我们人站在上面会出现什么结果呢？



　　生：气球会炸！



　　师实验：将气球紧密放在地面上，然后将合成板放在气球上。然后扶着桌子慢慢站上去，最后松开手直立于气球之上。（学生惊讶，兴趣高涨）



　　师：你们想不想拥有这种能力啊？



　　生：想！



　　再通过多媒体出示图片：①小姑娘站在雪地里，对雪地有压力，双脚陷入雪里；一大人利用雪橇站在雪地里，对地面也有压力，却几乎没有陷入雪地；②用手按皮肤，手指对皮肤有压力，皮肤被按进一些，用的力越大，陷入越深；③用手按图钉帽，手对图钉有压力，图钉尖扎进桌面。④吊有钩码的细绳对橡皮泥有压力作用，细绳压入橡皮泥。



　　师：用物理的语言描述这些事例，找出这些事例中所包含的共同特征？（学生思考回答，教师引导提出：相同之处，都有压力产生，都产生了作用效果）



　　师：请同学们分析这些现象的相同点和不同点？（学生思考回答，教师引导提出：不同之处，压力的作用效果、力的大小、受力面积等不同）



　　师：谁能够根据这些现象提出一个可探究的问题？（学生思考回答，教师引导提出：压力的作用效果跟什么因素有关？）



　　师生对话和同学之间的交流，以及实验提供的仪器，调动学生已有的感知，让学生亲身感受到压力的作用效果与物理量可能有的联系。在老师的引导下，能回忆起控制变量法对研究和处理问题的好处。



　　（在以上准备过程中教师应该注意：①学生要学的科学概念和规律是什么？②学生可能存在的“误解”有哪些？可能的原因是什么？③哪一个活动(哪一步)是关键？④学生应该注意观察哪些现象？应该如何操作和记录？⑤应该如何启发学生？用什么样的问题？⑥材料是否准备齐全？数量是否足够？⑦有没有潜在的安全问题？⑧如何协调学习小组内的集体讨论？）

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　1．2 提出问题



　　多媒体展示脚印图片。



　　先通过教师引导使学生明白脚印反映了压力的作用效果。



　　师：大家想弄清那一些问题呢？



　　生1：为什么这两个脚印的深浅不一样？



　　

　　生2：脚印的深浅与沙子有没有关系？



　　生3：脚印的深浅与人的体重有没有关系？



　　生4：脚印的深浅与脚的大小有没有关系？



　　生5：为什么这两个的压力的作用效果不一样？



　　生6：……



　　教师从中确定本节课所研究的课题：压力的作用效果与哪些因素有关？



　　师：你们能不能猜一猜压强与哪些因素有关吗？



　　（教师要先界定学生研究范围，而不是全盘放开，这种界定是由学生的能力水平而定。明确指出我们要干什么事，本节课要探究的问题是由老师提出的，不必在此过多做秀。每次探究活动都有各自的偏重点，不是每个环节都要由学生完成。）



　　● 2E—探究



　　2．1 进行猜想



　　（学生交流）



　　生1：脚的大小。



　　生2：沙子的软硬程度。



　　生3：人的体重。



　　生4：……



　　师：同学们可以交流一下各自的想法，然后对自己认为最可能的猜想进行探究。



　　教师引导整理：受力面积、压力的大小。



　　2．2 设计实验



　　教师提供大量器材后请学生设计实验方案。



　　学生思考、讨论后交流：



　　生1：研究压力的大小用不同的重物（底面积相同）分别压在沙子上来比较它们压痕的深浅。研究受力面积时用重力相同底面积不同的重物分别压在沙子上来比较它们压痕的深浅。



　　教师引导学生评估（强调控制变量法）后请学生发表不同的意见。



　　生2：用橡皮泥来代替沙子做实验。



　　生3：我觉得还可以用面粉来做实验。



　　生4：重物的重力可以通过加减砝码来改变。



　　生5：底面积可以用同一物体的不同面来改变。



　　师：先讨论各自方案可行性，然后与课本给出的参考方案比较后，选用最简便快捷的实验方案，写下你的实验步骤及应注意的事项。（①学生在第一阶段所发现的问题是什么？收集到哪些数据和信息？②如何帮助学生根据这些信息和数据得出结论？③如何帮助学生按照科学的逻辑推理过程进行思维？④可能的误解在什么地方？⑤如何进行过程性评估？）



　　2．3 进行实验



　　学生动手做实验，教师巡回指导。



　　学生交流实验结论：



　　生1：在压力一定时，受力面积越小，压痕越深。在受力面积一定时，压力越大，压痕越深。



　　生2：压力一定时，受力面积越小，压强越大；受力面积一定时，压力越大，压强越大。



　　归纳：压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关。

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● 3E—讲解



　　教师指出：我们在实验时采用了控制变量的方法，但在实际生产、生活中比较压力的作用效果时不可能都满足这一要求，我们该怎么办？给前面提供的大象、演员赋上相关物理量，学生思考交流。



　　生1：重量一样时来比较受力面积。



　　生2：受力面积一样时来比较重量。



　　生3：和比较密度一样，比较相同受力面积上承受的重量。



　　生4：……



　　归纳：因此我们用一个新概念来描述压力的作用效果──压强：物体单位面积上所受压力的大小。



　　师：如果我们用P来表示压强、F来表示压力、S来表示受力面积，你能用公式来描述压强吗？



P=F/S



　　请同学根据前面所学速度、密度等物理量的方法得出压强的单位：N/m2，教师指出为了纪念一位科学家，我们通常用帕斯卡（Pa）来做压强的单位，即：1N/m2=1Pa。



　　学生体验：每个学生取一粒西瓜籽平放手中现在手所受到的压强大约为20Pa。



　　学生分组计算对大象和舞蹈演员地面的压强。教师巡回检查。



　　● 4E—应用



　　多媒体展示关于车辆超载对路面造成破坏的报道。请学生思考为什么公路会“体无完肤”。



　　生1：车子上装的货物太多了。



　　生2：路面不能承受车子对地面的压强。



　　生3：车子的轮子太窄了。



　　通过引导使学生明白：任何物体能承受的压强都是有限度的。教师进一步引导学生思考防止路面被损坏呢？



　　（学生讨论后交流）生1：提高路面的质量，使其能承受较大的压强。



　　生2：通过减小压力来减小对路面的压强（正常装载货物）。



　　教师问：三峡工程上的大型水轮机从工厂生产出来就有几十吨而且不能分割，你知道是怎样把它运到三峡工地的吗？



　　学生讨论后交流：通过增大受力面积来减小压强。多媒体展示啄木鸟吃虫子、按图钉、用刀切菜的图片。



　　师：在这些情况下我们是应增大还是减小压强呢？



　　（学生思考、讨论后交流）引导学生分析弄清增大压强的方法。增大压力、减小受力面积。学生活动：你能说说生活生产中还有哪些地方需要增大或者是减小压强吗？（学生讨论交流）



　　生1：磨刀是为了减小受力面积增大压强。



　　生2：书包带子做宽是为增大受力面积减小压强。



　　生：……



　　师：这边有一则新闻材料：在北方某地的一个寒冷早晨，河面上都结了层薄冰，一位小孩不小心滑到河中央压破薄冰而掉入冰窟窿里，很多人看见了都围过来，距小孩一定距离就不敢再靠近去救小孩，有人说“快找些木板来”……就在此时，一个大学生模样的小伙子迅速跑过来，在距小孩一定距离时，赶紧趴下身，爬着过去，终于把小孩救起，大家都向他投去敬佩的目光，有的夸他不愧是有知识的人……



　　请问：



　　⑴小孩为什么会压破薄冰掉到冰窟窿里？



　　⑵为什么很多人到一定距离就不敢再靠近？



　　⑶有人叫：快找些木板来，有没有道理？



　　⑷小伙子后来为什么是爬过去，而不迅速跑过去？



　　（此题一出，学生兴趣高涨，既达到巩固知识，更体现人文价值观，为本节课划上圆满句号。①如何组织和提供新的问题情境？②如何使学生看到科学概念和日常生活经验之间的关系？③如何使学生看到科学概念在社会实践中的应用和意义？④学生在掌握这个概念上还有一些什么地方需要弥补和加强？⑤下一个学习循环的课题是什么？两者的联结点在什么地方？）

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● 5E—评估



　　采用课堂教学的反馈，当堂检测，充分发挥小组的评价作用，使学生学习主动，合作得当，很好的调动了学生学习的积极性。教师起到了很好的调控学习的作用。包括教师的评估（阶段性的和总结性的）以及学生的自我评估和反思。在物理教学中让学生有计划、有意识地进行自我评估和反思，使学生掌握终生学习的技能而逐渐向“专家”过渡。



　　总之，用5E学习环模式进行教学，对学生学会怎样学习是很有意义的，是以发展认识能力、科学态度和意志力为目标的模式。它有别于比较激进和放任自流的教学思想。5E—学习循环教学模式，将更容易被目前的教师和学生所接受，更容易操作实施，实施过程是循序渐进的。



　　参考文献:



　　[1]杨柳．“5E”模式在高中物理教学中的利用．广东省东莞高级中学．人民教育网．2008，10．



　　[2]刘学兵．《压强》教学设计．河北省沧县杜生镇第一中学．人民教育出版社．2008，5(15)．