以学生为主体的5E教学模式研究与实践

孔丽丽，蒋海青

（中国计量大学 现代科技学院，浙江 义乌 322002）

当前，世界范围内新一轮科技革命和产业变革正在加速进行，新的产业变革势必对高等教育质量提出更高的要求［1］。在工程教育认证和OBE教育理念相继提出的背景下，以学生为主体逐渐成为课堂教学改革的重点方向［2］。以学生为主体的课堂，主动权应在学生，重点在于课堂模式的革新。5E教学模式最初由美国生物学研究会（BSCS）提出，是一种全新的探究式教学模式［3］，它是以学生为主体，强调学生主动探索、自主思考、深入学习的能力。国内5E教学模式主要应用在中学生物课程教学中，在大学课程教学中的应用较少，主要用在护理学基础、路基路面工程、电力拖动控制系统等课程中［4-5］。

一、如何做才是以学生为主体

以教师为主导、以学生为主体，逐渐成为教学改革的主要方向。教师如何在课堂教学中做到以学生为主体，主要从以下几个方面展开论述。

（一）在制定教学目标时做到以学生为主体

在教学目标设计上体现以学生为主体的思想，就必须在教学方案设计中设计一定的教学活动，并能在活动中反映学生能力和情感的变化。为促使这些变化的发生，教师要明确让学生做什么，如何做。教案设计和学案设计要同步设计，体现教与学相互影响、相互促进的关系。在教案和学案设计中要注意：根据知识点内容的内在联系，进行知识归纳梳理；在方法和思路上引导学生将知识点进行串联，构建知识框架；围绕教学目标和学生认知规律，精选恰当的实践活动，进一步实现能力提升。

（二）在课堂时间安排上做到以学生为主体

传统“一言堂”模式，以教师讲授为主，教师一讲到底，滔滔不绝，学生只是听众，而不能成为课堂参与者，学生的主体地位缺失。要想让学生成为教学的主体，在课堂上应多给学生思考、讨论、交流、练习的时间。教师应把主要精力和时间放在激发学生的学习兴趣上，放在对学生适时、适度的指导上，这样才能发展学生的智力和创造力，才能把重心从教转移到学，才能使学生从学会转移到会学，获得独立自主地去探求和掌握新知识的本领，才能使学生始终处于自觉、积极的学习状态中。

（三）在课堂组织形式上做到以学生为主体

传统的教学中学生处于被动接受的状态，很少能有自由学习、自由讨论的组织形式。要改变这种现状，教师必须在课堂教学中把学习的主动权交给学生，实现学生从“被动者”到“主动者”的角色转换。例如在教学中，可以变换学生的座位形式，由“秧田型”变化为“圆桌型”，由全班整齐划一的学习活动转化为同桌议论、小组讨论、全班交流，甚至走出课堂。也可以将讲的任务交给学生，适时让学生讲，在此过程中，教师要重点发现学生对知识点的理解偏差。教学形式应往多样化方向发展。

（四）在教学过程中做到以学生为主体

一个好的教学过程，应时时以学生为主体。在课堂导入阶段，要能激起学生的极大兴趣，激发他们的求知欲，尽量多方法、多形式结合，如故事导入、情景导入、质疑导入、复习衔接导入、任务驱动导入、游戏导入、实验导入等方法，展示实物、标本、模型、图片、实验，或放映幻灯片、录像等多种形式。

教学中，优化课堂互动，使学生进入深度讨论。可以采用师生角色互换，使用“学生提问—学生讨论—学生讲解—教师补充”的形式。在学生讲解中，教师容易发现学生的薄弱之处，教师补充讲解能实现知识进一步升华。

设置真实情境，在实践中获得真知。理工科的教学内容往往包含较多抽象的概念和公式，学生对这类知识学习的兴趣不高。若能结合学生已有的知识和生活经验，创设富有吸引力的实践内容，在理论与实践之间架起一座桥梁，则可使学生能够积极动手实践，自主探索。在这样的教学环境中，学生始终保持一种全身心参与的主动性和积极性，他们的潜力能得到充分发展。

精心设计课堂结尾，让知识得到拓展。结尾既要能给本节课做好总结，又要能引发学生对后续新知的探索欲。首先，教师可以对学生的自主学习与讨论进行点评和总结，这样学生能够清楚地知道自己本堂课掌握的程度和不足，有利于学生课后的复习和补缺。其次，教师要在总结中渗透下一节课内容的信息，以激发学生对下一节课的期待。

（五）在评价环节做到以学生为主体

在评价环节体现学生的主体地位，就需要构建多元化、多维度评价体系。应做到：评价标准张弛有度，答案不能过于死板，只要合理就应给予肯定；不仅要有结果评价，更要有过程评价，尤其对活动中积极参与、表现良好的学生给予好评和鼓励，这样能发挥评价的激励作用；将学生从评价客体变为评价主体，不仅仅教师去评价，还要有学生自评和小组互评。评价必须与教学的实际过程整合在一起，成为教学的一部分，并贯穿于整个教学过程的每个环节。

二、5E教学模式的理论内涵

5E教学模式将课堂分为五个环节，分别是吸引、探究、解释、迁移和评价。因五个步骤的英文单词首字母都是“E”而得名［6］。5E教学模式强调以学生为主体，注重学生动手操作的实践能力，要求学生能运用调查实验的方法解决实际问题。在课堂教学上，主要是让学生通过小组讨论、合作学习的方式获得对知识的理解和建构。

（一）5E教学模式的五个环节

1.吸引。通过创设问题情境来吸引学生，并引起学生新旧知识的认知冲突，激发学生主动探究的兴趣，实现学生主动建构知识的目的。创设问题情境时最好能与学生的实际生活、已有的旧知识、即将学习的新知识联系起来。从实际学习、生活出发，探索激发学生兴趣的问题或实验。

2.探究。探究是5E教学模式的中心环节，知识的获取和掌握都在该环节完成。学生作为探究主体，教师的主要作用是引导，引导学生进行真实有效的探究实践，应用原有知识概念和技能探索解决新问题的途径和方法。教师要认真观察学生的行为，倾听学生的反馈，鼓励学生开展合作式学习，可以通过分组讨论、实验探究、场景研究等方式开展。在此过程中，学生要参与探究活动，记录数据、给出预言与假设，尽可能让学生暴露出存在的问题，为下一步打好基础。

3.解释。解释是5E教学模式的关键环节，是检验学生是否真正理解的重要方式。这一阶段的主要目的是将新知识、过程或方法明确化，进一步帮助学生建立起新旧知识的联系，从而将所学新知转化为个体内化的经验和认知。教师要提供充分的机会让学生描述探究过程和所观察到的现象，引导学生利用科学术语来解释自己对知识的理解，教师根据学生解释过程中所表露的问题，再进行补充讲解。这更符合以学生为主体的理念。

4.迁移。迁移是对新知识的延伸、拓展环节。其主要目的是促进学生将新知识用于新的问题场景中，以达到概念转化和应用的效果。在教师的引导下继续发展学生对新知的理解和应用技巧，并与已有知识建立联系，构建更大的知识网络。在迁移环节，应重视理论与实践的结合，通过实践进一步增加理论知识的深度和广度，学生要能够为新问题提供解决方案、设计实验、解决问题、得出结论，达到学以致用的目的。这一环节，教师着重引导、部分解释，主要让学生实践。

5.评价。评价是5E教学模式的总结环节。在这一阶段教师和学生用正式或非正式的方法评价学习者对新知识的理解及应用能力。评价贯穿5E教学模式的各个环节。若采用非正式的评价方式，可以在每个环节进行评价；若采用正式评价方式，可以结合线上教学平台进行在线测验。同时要注重过程评价和终结评价的结合。同时可开展学生自我评价和学生之间互评。

5E教学模式的每个教学环节都充分体现了学生的主体地位，强调知识建构的过程，激发学生的认知兴趣和科学思维，突出知识的迁移应用和创新能力的培养。这与我国工程教育人才培养模式不谋而合，未来将成为科学类课程课堂教学的主流教学方式。

（二）5E教学模式的基本特征

“一中心·一动力·一内容”可概括为5E教学模式的基本特征［7］。一中心，是以学生活动为中心，强调学生对知识的主动构建，而不是被动灌输和接受。学生是学习的主体，教师承担指导者和帮助者的角色。一动力，是新旧知识概念之间的认知冲突作为知识建构的动力，教师课前应充分了解学生对已有知识的认知情况，通过创设新旧知识的认知冲突，激发学生主动探究的意愿。一内容，指建构和应用知识是5E 教学模式的主要内容，学习知识的最终目的是更好地应用知识解决问题，通过知识的迁移和拓展，实现知识的应用。

三、以学生为主体的5E教学模式实践

以“单片机”课程为例开展5E教学模式实践应用。具体教学内容：并行I/O的编程及应用。本节要达到的教学目标：学生在掌握单片机并行I/O基本原理的前提下，会设计并行I/O硬件电路和软件程序，并能用此解决实际问题。结合5E教学模式，详细设计了本节课的教学设计。

（一）吸引——设疑导入，走进新知

1.教师活动。学生在上节课已经学习过并行口的结构原理。情景设问：单片机的并行口能做什么？生活中或者学科竞赛中用过单片机的并行口吗？以生活中交通灯为例，引出并行口的应用场景。

2.学生活动。针对预留问题，学生展开小组讨论，并发表观点，说说身边哪些功能或者设备部件是用单片机的并行口实现的。

（二）探究——亲历过程，探究释疑

1.教师活动。引导学生利用已学知识点“单片机的外部引脚功能”，以外接一盏LED灯和一个按键开关为例，完成并行I/O口电路接线。根据已经学过的C语言编程基础，引导学生搭建并行I/O口编程的程序框架。设置学生任务：尝试实现一盏LED灯的点亮和熄灭。

2.学生活动。在实验板上找到并行I/O口的位置，试着在某一个并行I/O口上接一个LED灯和一个按键开关。尝试在集成开发环境Keil中编写并行口的部分程序。学生要记录探究过程和数据，并进行合理的假设和推理。

（三）解释——师生共探，深解新知

1.教师活动。首先，在教师引导下，鼓励学生用自己的理解和语言进行阐述，接着，教师进行更详细的补充和知识点的讲述。设置学生任务：实现8盏LED灯的闪烁。

2.学生活动。学生用自己的理解和语言讲述是如何接线和如何搭建程序架构的。根据老师下达的任务，学生动手实际操作，在实验板上接线，在开发环境里编程，进行调试。

（四）迁移——新知延伸，应用拓展

1.教师活动。鼓励学生举一反三，应用到实际中，以智能洗衣机程序完成后灯的闪烁和蜂鸣器报警为例。此时，教师只需少量知识讲解，重点在方法引导，绝大部分实践内容都由学生独立完成。

2.学生活动。学生进行知识点的扩展延伸，在实验板上搭建LED灯和蜂鸣器的电路，在开发环境里编程。学生进行并行I/O的提升练习，强化知识的理解和应用。

（五）评价——多维评价，共同提升

1.教师活动。用正式或非正式的方法评价学生对新知识的理解及应用能力。在5E教学的任何环节都可以随时进行评价。将定性评价和定量评价、过程评价和终结评价等多个维度的评价方式相结合。例如，将教师提问、小组讨论、记录学生的动手操作能力、实验结果、展示报告和纸笔评价等多种形式相结合。

2.学生活动。5E教学模式鼓励学生自评和生生互评。学生在教师的评价中进行反思、改进、提升。评价并不局限于结果，更重视探究的过程、学生的参与程度。

通过评价，教师能确定学生是否有效掌握相关知识技能，是否达到教学目标。

四、教学效果分析

在“单片机”课程中应用5E教学模式开展教学，取得了良好的学习效果。学生课堂参与度和积极性较以前明显增强，课前、课后的自学能力提升。学生在学习和探索过程中得到成长，动手实践能力得到锻炼，面对实际工程问题，能主动探索解决方法。学生敢于发表自己的观点，相比于传统“一言堂”模式，5E教学模式的课堂氛围更加活跃。在分组讨论、小组实践中，每位学生的团队协作能力得到提升锻炼。在教师不断引导下，结合启发、提问、指导、参与讨论和评价等方式，学生不断强化对新知的掌握程度，通过知识点的重构，达到新旧知识的统一，最终形成正确的知识体系。

另外，在本课程实践中将5E教学模式与项目教学法相结合，使教学效果更加显著。5E教学模式是从教学主体维度对教学过程的划分，项目教学强调学生动手实践，在5E模式的探究、迁移阶段穿插项目教学法，实践项目的实施能更好地助力学生对知识的探究和迁移，这对工科专业中实践性很强的课程效果更佳。

结语

传统教学模式已无法适应工程教育的发展，新型教学模式亟待探索实践，并用在本科教学改革中。围绕以学生为主体研究5E教学模式的主要环节和基本特征，将其应用在课程教学中，设计了详细的5E教学流程，并对教学效果进行了总结分析。任何教学方法本质上都只是实现教学目标的一种手段或途径，5E教学模式作为一种以学生为主体的探究式教学模式，也需要与其他教学方法结合使用，以达到更好的效果。