以学科核心素养目标为导向的5E教学模式

李红梅 巩利洁

【摘要】《普通高中物理课程标准（2017版）》中提出要注重学生学科核心素养的培养，在实际教学中注重学生科学思维的发展，科学探究能力的提高，并采用5E教学模式贯穿教学，最后对教学案例设计进行评估.

【关键词】高中物理；核心素养；5E教学模式

教学目标是课堂教学的出发点和归宿.课堂教学目标的设计方式直接关系到课堂教学的效率和目标完成的质量，还直接影响学生知识和能力的发展，学科核心素养的提升.学科核心素养目标应该具有科学性、可行性，这就需要课堂教学的设计要面对全体学生，使每个学生都能得到全面发展.《普通高中物理课程标准（2017版）》明确要求必须把培养物理学科核心素养作为教学的重要目标，将“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”作为核心素养在课堂中具体落实.为保证教学目标在课堂教学环节中都能实现，现采用5E教学模式，结合新课程标准要求创造性完成学科核心素养在教学中的实施.

5E教学模式是美国生物学课程研究开发的一种基于建构主义教学理论的模式，是一种致力于引起学生学习兴趣的有效的教学模式和教学方法.5E教学模式共分为五步，分别是引入（Engagement）、探究（Exploration）、解释（Explanation）、扩展（Elaboration）、评价（Evaluation）.这五个环节十分注重教师的教学行为与学生的学习行为协调一致，始终保障学生是学习的主体，是活动的中心.教师只充当指导者和帮助者.这种模式才能够更好地帮助学生在课堂中完成学科核心素养的提升.

1 创设生活情境，引出研究主题

根据《普通高中物理课程标准（2017版）》要求，课堂内容的设计应从核心素养的视角，贴近生产生活，在与时俱进的真实问题中发展学生分析问题和解决问题的能力.为此，教师在引入环节从学生熟悉的生活中的用电器出发，循序渐进锻炼学生的科学思维.

1.1 举出常见用电器，说说电能转化的形式

教师展示多种电器，学生轻松说出电能可以转化成内能、机械能等多种不同形式的能.

1.2 从电能转化的形式上对用电器进行分类

学生可以将电灯、热水器、电饭煲等分为一类，都是电能转化成内能；将洗衣机、电风扇、电吹风、充电电池分为一类，是电能转化成内能和其他形式的能.

设计意图 从生活实例出发，增加学生的感性认识，降低学习难度，为后面学习非纯电阻打下基础.

2 科学推理，从电场的角度建立能量观

2.1 回顾功能关系的知识点，得出电功的概念

问题1：功与能量有怎样的关系？举例说明.（功是能量转化的量度）

问题2：电能的转化就应该对应谁做功？（电流做功）

问题3：电流做功的实质是什么？（自由电荷在恒定电场中静电力做的功）

问题4：静电力做功有什么特点？（静电力做功与重力做功类似，只与起点和终点有关，与运动的路径无关）（Wab=qUab）

问题5：电荷量与电流有怎样的关系？（q=It）

问题6：电流做功的表达式？（W=UIt引出电功的概念、公式和单位）

2.2 创设生活实例，引出电功率的概念

问题1：班级烧水器加热相同的水，快烧和慢烧的区别？（相同的水加热到沸腾的时间不一样）

问题2：水吸收的热量相同，水吸收的热量来自于哪里？（电流做功——电功）

问题3：说明快烧与慢烧有什么不同？（电流做功的快慢不同）

问题4：观察铭牌上功率的大小，思考含义.（额定功率是正常工作的功率，实际功率原则上不会超过额定功率）

设计意图 通过层层递进的设计问题串，自然引出电功率的概念、公式和单位.符合学生的思维习惯.

3 结合生活实例，引出电热的概念

问题1：烧水器中水的热量是由谁传来的？（烧水器里面的电热丝）

问题2：电热丝产生的热量跟什么有关呢？（与电热丝的电阻大小有关）

问题3：热量与电阻有怎样的关系？（根据欧姆定律I=UR，推出Q=I2Rt引出电热和热功率）

至此，通过上述问题的推理，完成素养目标的第一个环节，物理概念的建立，从生活实际出发，轻松完成知识提炼.

4 科学探究，比较电功和电热的区别（难点）

4.1 融合科学探究，触发科学论证

问题1：从电能转化的形式上对常见用电器进行分类.（电饭锅、热水器等一组，洗衣機、电风扇、充电电池一组）

问题2：分类的依据是什么？（电饭锅一类将电能全部转化为内能，洗衣机等将电能转化为内能和机械能）

问题3：从功能关系上可以怎样表述？（电饭锅一类：电功等于电热W=Q=UIt=I2Rt.电风扇一类：电功等于电热加上其他能，W>Q，UIt>I2Rt）

总结 引出纯电阻电器和非纯电阻电器，这样的设计使学生在第一环节已经有大量的感性认识，能够轻松突破难点，完成知识的内化.

4.2 实验探究：定性分析非纯电阻电路电能转换的特点

问题1：大家连接如图1的电路，让小灯泡与风扇串联，闭合电路后看到什么？（风扇转动，小灯泡微微发光）

问题2：这里风扇消耗的电能怎样转化？（消耗的电能转化成机械能和内能）

问题3：按住风扇会怎样？见图2.（风扇停止转动，小灯泡变亮）

问题4：为什么会出现这种现象呢？

引导学生从非纯电阻电路的特点入手，得出按住风扇，电能不再转化为机械能，内能增大，灯泡变亮.对非纯电阻电路电能转化的特点进行验证.

4.3 DIS实验探究：定量探究非纯电阻电路电能转化

（引导学生猜测三个能量的关系，如何设计实验呢？）

问题1：用电动机提升重物，串联滑动变阻器组成闭合回路，这里需要测量哪些物理量？（物体重力做的功、电动机两端的电压和电流以及电动机的内阻）

问题2：三个能量转换中所用的时间都是相同的，可以约去时间，比较三个功率的大小，怎么表示三个功率呢？（重力的功率是mgv，电功率是UI，热功率是I2R）

问题3：重力的功率中的速度应该是什么时候的速度？（学生们讨论应该是重物匀速以后的速度）

问题4：怎么能证明物体是匀速运动的呢？（利用位移传感器测出物体上升的位移时间图像，如果图像是一条倾斜的直线，就代表物体是匀速上升，斜率代表物体的速度）

问题5：各小组连接电路，完成学案上问题总结结论.

5 科学解释，总结规律

学生连接实际电路，讨论总结规律，最终得出：在误差允许的范围内，电动机两端的电功率等于机械功率和热功率之和，验证学生的猜想，突破本节的难点，总结学案上的规律.

6 扩展生活实践情境，知识迁移应用

问题1：观看生活中有关智能电表的视频，思考为什么机械电表换成智能电表以后，居民的电费增加？

问题2：学生可以得出两种猜测：智能电表很灵敏，能够检测到机械电表检测不到的电流；当电路中电压过大时，智能电表读数不准确.

课后分组调查：通过学生调查会发现，当实际电压在智能电表额定值±10%的范围内都不会影响电表的穩定性.通过学生调查还会发现，生活中有很多容易被忽视的耗电现象.比如，电视机的机顶盒待机一天要耗电0.4 kw·h，中央空调在不制冷不拔插座的情况下，一天就要耗电1.44 kw·h，这些微弱的电流，机械电表检测不到，智能电表可以检测，从而明确答案.

这样设计：让学生关心身边的能源问题，渗透物理核心素养，培养学生的社会责任意识，在课堂中渗透德育，完成知识的升华.

7 科学评价，完善知识结构

通过智慧课堂交互式学习，各小组对实验方案进行自我评价、他人评价、教师评价，自我评价占30%，他人评价占30%，教师评价占40%，最后合成总分，以供小组之间交流、借鉴、学习.

8 以实际生活为背景，最后设置开放式问题，促进知识的灵活迁移

问题：调查家中的用电器，比如电冰箱一天耗电多少，怎样做更省电，写成一份调查报告，下节讨论.

9 结语

知识生成的过程不是一蹴而就的，必须是经过合理有效地构建、强化，才使学科核心素养在课堂中落地生根.根据新课程标准的要求，结合5E教学模式，分别从引入、探究、解释、拓展、评价五个环节，使学习活动有条理、有依据地发展，使学科核心素养目标的落实有着力点和依据，更好地帮助学生在课堂中完成学科核心素养的提升，达到育人的最终目标.

参考文献：

［1］廖伯琴.普通高中物理课程标准（2017年版）［S］.北京：人民教育出版社，2018：54.

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