李对平

【摘要】“5E”教学模式是一个建构主义教学方法，注重学生对概念的自主建立，被广泛应用于各个学科的教学中.本文以人教版“液体的表面张力”课程为例，探讨“5E”教学方法的建立，从新课引领、实践探索、微观理解、知识运用、综合评估等五个课堂教学环节展开课程设计和课堂教学实施，以此达到物理专业核心素养的有效训练.

【关键词】“5E”教学模式；高中物理；液体的表面张力

在新课程背景下，为了突破传统的物理教学模式，以“液体的表面张力”为例，探索采用“5E”教学模式，通过引入、探索、理解、延伸、评价等五个教育环节开展高中物理课程设计与教育实施.在课程设计与实施过程中，将核心素质的科学思维训练作为课程主线，融合教学思政、教学探究体验，通过结果评价、过程评价、增值评价相结合的综合评价，以期达到物理课程核心素质的高效训练，从而为教师进行教学改革提供一种切实可行的方式.

1 “5E”教学模式的理论基础

1.1 有意义学习理论

在有意义学习思想的推动下，“教学中心”理论也进行了同化，有意义学习的进程也可以简单概括为从原来知识点中吸取和记住新知的进程.而这些原来知识点对现有知识产生的影响效果，就叫做同化效果.

该思想主要强调了以下几点：首先，知识学习是通过个人经历去感知世界的进程.知识学习必须明白自身究竟需要掌握多少，同时又在自身知识结构的帮助下，对已有知识加以消化吸收，从以建立完整的知识结构.第二，重视教学语言的效果.学习语言有助于使用者更好地更好地理解学习知识点，但所学知識点并不是零散分布的，他们必须在所学方式的影响下，共同构成自己的知识结构.第三，使用者在整体学习活动中，需要保持主观能动性，准确地对所接触的知识点作出客观评估，从而去除其中的糟粕.

1.2 建构主义学习理论

在建构主义学习思维视角下，教师必须时刻关注学生个人的当前知识能力和潜在发展能力，并根据“最近发展区”概念，维系新旧知识的关系，进而促使学生形成良性的学业生活，这样既可使知识相互之间的关联密切程度提高，也可提高环境教育的现实发展意义.

一般情形下，高中物理教学提倡构建“自下而上”的学业网络体系，并把学生放在该网核心地位上，采取进一步深入课程实质的方法，让学生更深切地认识到学习物理内容的重要性，进而确保课程目标的顺利开展.根据上面所述原理，学校教学管理人员可以密切注意学生的学习动态，同时也对他们的心理行为作出有效指导，因而降低学生无合理性学业现象的发生概率.

2 教学内容分析

根据人教2019版本教科书相关的“液体的表面张力”内容和《普通高中物理课程标准（2017年版）》课标规定，按照学生物理专业基础素质的层次分类，物理基础素质课程要求学生必须满足下列四个基本条件.

（1）物理思维.利用科学实验，研究物质的表面作用过程.明白物质的表面张力定义.

（2）科学思想.能对物理现象作出科学推论，作出推测；通过对物理化学实验的科学推导，得出液体表面张力特性的有关结果；能将液体表面层分子间的关系进行模拟建立；能从各种视角探讨物理化学问题，质疑创新，阐述液体表面张力产生的原因.

（3）科研探索.利用液体表面张力实验和研究，掌握科研探索的具体方法；通过对表面张力的微观解析，掌握利用分子运动理论解析宏观现象的方法.

（4）科学态度和责任.有学习物理的浓厚兴趣，具备务实的心态，能和别人协作；了解到物理科学研究和应用与职业道德和法规问题有关，了解科学技术与社会环境的关系.

“液体的表面张力”课堂教学要点为液面张力的概念，课堂教学重难点为液面张力的形成根源及其微观阐释.在课堂教学中充分运用现场投屏、电视放映、多媒体教学，动漫演示等现代教学技术手段，引起学生的学习兴趣及关注，将抽象理论“可视化”，最后理解课堂教学的关键点课题.

3 教学设计

“5E”教育模式是国家生物学教学课程科学研究发展所（BSCS）面向科研素质教育而设计的教育模式，是一个采用建构主义教学理论和概念转换理论研究的模型.包括“引入（Engagement）”“探究（Exploration）”“理解（Explanation）”“延伸（Elaboration）”“评价（Evaluation）”5个教育环节.

在引入阶段，创设提问情境以吸引学生的关注，引发学生主动探索的欲望.在探索环节设置实验研究任务，学生经历课题探索过程，以便克服学生头脑中产生的意识冲突，得出合理的问题回答，从而构建起科学概念.在理解阶段，将探索过程中所得出的结果加以微观解析，促进教学内容的内化，建立新的科学认知.延伸阶段是对主要知识点的延伸与运用，以提升学生的运用水平.利用评价阶段，了解学生对关于理论的把握状况，以便合理地调节教学方式与进度，以提升课堂教学的有效性.

在“液体的表面张力”教学中采用“5E”教育模式，可以充分调动学生学习的积极性，有助于学生形成物理科研思想，有效提高学生的物理化学专业基础素质，具体设计如下.

3.1 引入环节（新课导入）

通过纱网盛水实验，吸引学生的注意力与兴趣，从而激发他们对认知的内驱力.展示的巨大泡泡、蜥蜴在水上行走和蜘蛛网上的水珠图片，可以引发他们的同频共鸣，从生活走向物理世界.

3.2 探究环节（实验探究）

教师开展实践指导，学生小组进行研究活动.通过研究活动，提高学生的动手技能，语言表达意识，养成热爱劳动的良好习惯，锻炼协作能力和克服困难的能力.

3.3 理解环节（微观解释）

液体的表面张力产生因素的理解环节是本节课程的教学重难点.基于把液面分子拉入液体中产生表面张力的观念，以液体表面分子之间引力产生表面张力观念来说明肥皂膜收缩原成因，通过多媒体模拟微观的液体表面分子之间作用力，达到了抽象思维“可视化”，提高了学生对液体表面张力概念的认识.另外，教师需要强调分子链的“液膜”观念，让学生认识到在科技探索过程中要具有质疑的精神.

3.4 延伸环节（知识应用）

通过选取风油精罐装置与液体表面张力测试仪案例的应用说明，巩固学生所学理论知识，并提高学生对科技、经济、社会、自然环境与相互作用的认识.

3.5 评价环节（综合评价）

评价过程包括对学生在引入阶段、探究阶段、理解阶段、探究阶段学习成绩的评价，还有课后习题完成状况的评价.

4 “5E”教学法的教学设计实践

4.1 引入环节

（1）纱网盛水实验

在教学开始时，教师给学生介绍“纱网盛水”的现象（可使用投屏技术，将试验过程展示在大屏幕上），准备一个空瓶和一块纱布，纱布固定在瓶口，往瓶中倒满水后，用手盖住瓶口，将瓶子倒过来放开手，让学生观察现象，激发学生的思索，并提问在布满小孔的纱网中，液体表面为什么不会分散形成无数个小液滴流动？

（2）电子图片展示

在英国伦敦博物馆，SamHeath打破了一项吉尼斯世界纪录（如图1）.

思考：为什么肥皂膜能被拉得很大而不破裂？

观察图片，思考为何蜥蜴可以在水面穿行，蛛网上的水珠为何是球形？

4.2 探究环节

4.2.1 教师演示肥皂膜收缩实验

使用中间绑有棉线圈和棉输入线圈的圆形金属圈进行水膜实验（采用投屏技术，将实验过程投放到屏幕上）.

教师提问：刺破了肥皂膜的一面之后，另一面变化怎样？

学生回答：先刺破棉线圈一侧薄膜，另一侧的膜收缩，棉线逐渐绷好，成圆弧状；针刺破了棉线圈中间薄膜，棉线圈呈圆形.

教师说明：液体表面产生收缩现象，产生小体积的“液膜”.下面请各位同学展开探究实践，通过实践来验证教师的解释是否合理.

4.2.2 学生探究体验

肥皂膜收缩实验.提供金属导线、管钳、棉线、肥皂水等实验用具，教师引导学生制作各种金属框架完成皂膜收缩试验.

4.3 解释环节

通过PPT介绍液面内部结构与表层物质分布状况，从液面物质拉进内层思想、液面物质吸引力思想、物质链构成"液膜"思想展开对比剖析讲解，多方位来探索表面张力.

4.3.1 液体表面分子拉进内部观点

教师指导：表面面分子之间有一个向液内的合力f⊥，在f⊥作用力下，液体表层的原子有被拉进液内的趋向.

学生猜想：在宏观方面上反映出了液面有收缩的现象.

4.3.2 液体的分子吸引力概念

教师指导：同学们仔细观察分子的作用力和距离的相关示意图，当分子间距r > r0，作用力为吸引力.当分子间距r < r0，作用力为排斥力.

问题解析：表面层原子间隔相对稀疏，分子间距r > r0，原子之间的引力可以表示为互相接触.而原子引力的作用时间等于相互斥力.

教师结论：液体的表层作用主要产生在液体上，方向与液面相切，使液态表层面积有减小的倾向

4.3.3 分子链形成“液膜”观点

播放太空员王亚平提供的太空第1课录像，介绍太空中大轻艇水球试验.

教师指导：假设水球表层的物质链排布均衡合理，使得液面表层产生“液膜”，产生张力，体现为弹性“膜”.在失重状况下，水可以形成一只大轻艇水球.

鼓励学生：同学们认为教师的看法是否合理？同学们只要具有敢于怀疑、大胆创造的科研探索精神，将有机会成为未来的物理学家.

5 结语

综上所述，在“液体的表面张力”教学中采用“5E”模式开展课程设计和课堂教学实施，按照课程梯度和知识规则，遵循激发思考、完善逻辑思维、展示微观逻辑思维、锻炼逻辑思维的层次递进逻辑.相关课程设有“引入”“探索”“理解”“延伸”“评价”5个课程环节，培养学员从物理的视角了解自然，由生活走向物理，构建起物理科学思想，有效训练物理专业核心素质.

参考文献：

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