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摘 要 5E教学模式能让学生亲身经历科学探究过程，帮助学生主动建构科学概念，培养学生的科学素养。本文分析了目前小学科学课堂教学的主要问题，提出了科学探究活动必须指向科学概念的建构，并以《物质发生了什么变化》为例谈论了科学探究环境下“5E”教学模式的运用。
关键词 科学探究 小学科学课堂 “5E”教学模式
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.07.058
The Application of "5E" Teaching Mode in Scientific Inquiry Environment
——Take "what happened in the matter" as an example
ZHANG Jintao
（Conghua City Suburban Street Huangchang Primary School， Guangzhou， Guangdong 510900）
Abstract 5E teaching model enables students to experience the process of scientific inquiry and help students construct scientific concepts and cultivate their scientific literacy. This paper analyzes the main problems of primary school science classroom teaching at present， and put forward the construction of scientific inquiry activities must point to the scientific concept， and with "what happened in the matter" as an example to talk about the scientific research environment of "5E" teaching mode application.
Keywords scientific inquiry； primary school science class； “5E” teaching mode
1 小學科学课堂教学的主要问题及分析
小学科学课程从2002年开设至今已经有十几年了，小学科学课堂也从原来传统的课堂教学过程改革发展为以科学探究活动为核心的课堂教学过程。但是，著名特级教师章鼎儿对当前小学科学课堂的现状评价为：“许多科学课大体停留在一般观察实验活动水平”。这给当前小学科学课改注了一剂清醒剂。
是的，反思目前的小学科学教学，我们也发现很多课堂“活动有余而思维不足”，热热闹闹的好像是在经历着“科学探究”，实际上却不是。因为我们把科学探究活动与观察实验活动二者划上了等号。当“科学探究”这个新的词汇出来了，我们就把所有的活动都套上了这个新词汇，观察、实验活动都成了“科学探究”。其实，它们之间是有关联也有区别的。科学探究活动过程中可能包含有观察活动和实验活动，但观察活动或实验活动则不一定是科学探究活动。
归根结底，是我们在课堂教学中忽略了小学科学要“培养学生的科学素养”这个目标任务，忽略了科学探究的主体——学生。
2 指向科学概念建构的教学模式
2.1 “5E”教学模式
教育部新颁布的《义务教育小学科学课程标准》明确提出：“小学科学课程以培养学生科学素养为宗旨。”“小学科学课程内容包含物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程四个领域。从这四个领域中选择适合小学生学习的18个主要概念，其中，物质科学领域6个，生命科学领域6个，地球与宇宙科学领域3个，技术与工程领域3个。”所以，小学科学课堂的探究活动必须指向科学概念的建构。
美国生物学课程研究开发的“5E”教学模式是一种基于建构主义教学理论和概念转变理论的教学模式。它有五个环节：吸引、探究、解释、迁移、评价。它“巧妙地将科学教育标准结合到探究式教学之中”。
2.2 科学探究要素与“5E”的关系
新颁布的《义务教育小学科学课程标准》列出了科学探究的8个要素：提出问题、作出假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价。
科学探究要素与“5E”的各个环节融合、交叉，如图1所示：
因此，小学科学课堂教学中，在科学探究环境下运用“5E”教学模式，能以“学生为中心”、以“活动为中心”，让学生亲身经历科学探究过程，帮助学生主动建构科学概念，培养学生的科学素养。
3 “5E”在《物质发生了什么变化》课堂教学中的运用
下面以教科版小学科学六年级下册《物质发生了什么变化》一课的教学，来分析和展示5E教学模式在小学科学课堂的具体运用。
《物质发生了什么变化》是教科版小学科学六年级下册第二单元《物质的变化》的第二课。本单元的核心概念是“物质是变化的”。本课的科学概念：（1）物质的变化可以划分为物理变化和化学变化两类，它们的区别在于是不是产生了新的物质。（2）物质在变化的过程中，会既发生化学变化又发生物理变化。因此，本课的重点在于观察物理变化和化学变化的过程，找出它们之间本质的区别：新物质是否产生。
3.1 1E—吸引：提出问题，激发兴趣
为了达到吸引学生的目的，教师通过让学生说一说日常身边物质的变化来复习旧知，让学生回顾“世界是由物质构成的”，“物质总是不断发生变化”，然后请学生设法让教师提供的冰糖发生变化，一般会想到弄碎、加热等。教师引导学生对捣碎冰糖的预测并思考：冰糖捣碎后会不会变成新的一种物质，学生异口同声说“不会”，教师就适时提出质疑：有证据吗？引发学生认知的冲突。 本课的导入以学生物质变化的前概念为基础，从而激发学习兴趣，引领学生科学思维，启发他们思考“怎么做”。
3.2 2E—探究：实践探究，发展思维
学生的探究活动是本环节的重要内容。围绕“物质发生了什么变化”，教师设计了2个实验活动引导学生逐步探究，鼓励他们尽可能从多方面观察，充分发挥各种感官的作用，让学生能够从种种变化的现象出发，推断物质的变化是否产生了新物质。
活动一：捣碎冰糖
为了让整个教学活动结构性更强，连贯性更好，对比性更明显，教师对教材第一部分内容进行了调整，采取用捣碎冰糖这一观察活动。学生通过看、闻、摸等方式，对捣碎后的冰糖和预留的样本进行认真的观察、比较，发现它们在形状、大小上发生了变化，但特征和性质没有变，糖还是糖。这种分析丰富了学生的认识，使学生更容易接受并理解了什么是物理变化。
活动二：加熱冰糖
由于学生的年龄特点和生活经验积累的相对缺乏，学生对于物质变化的认识是零散、模糊、不全面的。教师调查学生的前概念，让学生对冰糖加热后进行预测，大部分学生认为是熔化、变粘。所以这一活动的关键是教师及时启发学生的问题意识和实证意识，促使学生从错误的迷失概念向科学概念转化。
在教师的引导下，学生进行加热冰糖的活动。学生通过实验活动，进行仔细的观察、比较、分析、记录、合作，然后交流观察到的现象，教师适时进行指导：冰糖充分加热后得到的物质还是冰糖吗？最后达成共识：加热冰糖产生了新物质，顺利建构了化学变化的科学概念。
通过这一环节，学生学习了科学的思维和掌握了科学的研究方法，科学探究能力也得到了提升。
3.3 3E—解释：基于实证，合理解释
“物理变化”和“化学变化”的科学概念初步建构后，老师提出：冰糖刚一加热就发生了化学变化吗？学生回顾加热冰糖的实验发现，冰糖在加热的过程中首先发生了物理变化，由固体的变成了液体的冰糖；当继续加热时，颜色就逐渐加深，甚至变成了炭并闻到了焦味，这时是发生了化学变化。教师引导学生尝试用已经建构的科学概念解释实验中的现象，帮助学生进一步理解物理变化是伴随着化学变化进行的。并从现象的变化中分析、比较冰糖的两种变化，抓住“新物质产生”的主要特点进行鉴别，体会两种变化的区别。
3.4 4E—迁移：应用新知，扩展概念
观察、辩论：刚才实验中蜡烛燃烧发生了物理变化还是化学变化。
蜡烛燃烧也在同时发生着化学变化和物理变化。固体的蜡烛受热熔化变成液体的蜡烛油，这是物理变化；蜡烛油汽化后燃烧是化学变化。
这一环节是换一个情景进行理解，又与前一节课的观察内容联系起来。学生在新的情景中再作一次分析，加深了理解。
3.5 5E—评价：激励反思，掌握技能
（1）判断下列概念正确与否并说明理由。
a.水结冰发生了化学变化。
b.用手弯曲铁丝发生了物理变化。
c.煤气中毒是化学变化造成的。
（2） 应用学过的有关物质变化的知识，谈一谈：汽车燃烧汽油排放尾气发生了什么变化？会给我们的环境带来怎样的影响？
《物质发生了什么变化》一课以激发学生的兴趣引人，创设问题情境，吸引学生的注意力；通过设计捣碎冰糖、加热冰糖的自主探究活动，调动学生所有感觉器官来建立对“物理变化”和“化学变化”特点的认识，并通过“新物质生成”的认知冲突，吸引学生主动建构科学概念；在建构概念的过程中，学生学习了科学的思维和掌握了科学的研究方法，科学探究能力得到了提升，科学素养也得到发展；解释、拓展和评价环节使概念与生活、环境相结合，渗透了环境观，提高了环境意识和环保态度。
正如《教作为探究的科学》一书中所说，5E教学模式“既关注了学生的已有观念，又关注了学生亲身经历科学探究过程，关注学生在学习过程中的观念转变，还关注了形成性的教学评价，以了解学生观念发生转变的程度。”总之，5E教学模式能有效促进小学生科学素养水平的提高。
参考文献
[1] 教育部.义务教育小学科学课程标准[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/201702/t20170215_296305.html.
[2] 吴成军，张敏.美国生物学“5E”教学模式的内涵、实例及其本质特征[J].课程·教材·教法，2010.30（6）：108-112.
[3] 蒋云娟.分析儿童特点，提升活动价值——《物质发生了什么变化》教学设计与分析[J].科学课，2013（11-12）：32-33.
[4] （美）阿瑟.A.卡琳，（美）乔尔.E.巴斯，（美）特丽.L.康坦特.教作为探究的科学[M].北京：人民教育出版社，2008.2.
关键词 科学探究 小学科学课堂 “5E”教学模式
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.07.058
The Application of "5E" Teaching Mode in Scientific Inquiry Environment
——Take "what happened in the matter" as an example
ZHANG Jintao
（Conghua City Suburban Street Huangchang Primary School， Guangzhou， Guangdong 510900）
Abstract 5E teaching model enables students to experience the process of scientific inquiry and help students construct scientific concepts and cultivate their scientific literacy. This paper analyzes the main problems of primary school science classroom teaching at present， and put forward the construction of scientific inquiry activities must point to the scientific concept， and with "what happened in the matter" as an example to talk about the scientific research environment of "5E" teaching mode application.
Keywords scientific inquiry； primary school science class； “5E” teaching mode
1 小學科学课堂教学的主要问题及分析
小学科学课程从2002年开设至今已经有十几年了，小学科学课堂也从原来传统的课堂教学过程改革发展为以科学探究活动为核心的课堂教学过程。但是，著名特级教师章鼎儿对当前小学科学课堂的现状评价为：“许多科学课大体停留在一般观察实验活动水平”。这给当前小学科学课改注了一剂清醒剂。
是的，反思目前的小学科学教学，我们也发现很多课堂“活动有余而思维不足”，热热闹闹的好像是在经历着“科学探究”，实际上却不是。因为我们把科学探究活动与观察实验活动二者划上了等号。当“科学探究”这个新的词汇出来了，我们就把所有的活动都套上了这个新词汇，观察、实验活动都成了“科学探究”。其实，它们之间是有关联也有区别的。科学探究活动过程中可能包含有观察活动和实验活动，但观察活动或实验活动则不一定是科学探究活动。
归根结底，是我们在课堂教学中忽略了小学科学要“培养学生的科学素养”这个目标任务，忽略了科学探究的主体——学生。
2 指向科学概念建构的教学模式
2.1 “5E”教学模式
教育部新颁布的《义务教育小学科学课程标准》明确提出：“小学科学课程以培养学生科学素养为宗旨。”“小学科学课程内容包含物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程四个领域。从这四个领域中选择适合小学生学习的18个主要概念，其中，物质科学领域6个，生命科学领域6个，地球与宇宙科学领域3个，技术与工程领域3个。”所以，小学科学课堂的探究活动必须指向科学概念的建构。
美国生物学课程研究开发的“5E”教学模式是一种基于建构主义教学理论和概念转变理论的教学模式。它有五个环节：吸引、探究、解释、迁移、评价。它“巧妙地将科学教育标准结合到探究式教学之中”。
2.2 科学探究要素与“5E”的关系
新颁布的《义务教育小学科学课程标准》列出了科学探究的8个要素：提出问题、作出假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价。
科学探究要素与“5E”的各个环节融合、交叉，如图1所示：
因此，小学科学课堂教学中，在科学探究环境下运用“5E”教学模式，能以“学生为中心”、以“活动为中心”，让学生亲身经历科学探究过程，帮助学生主动建构科学概念，培养学生的科学素养。
3 “5E”在《物质发生了什么变化》课堂教学中的运用
下面以教科版小学科学六年级下册《物质发生了什么变化》一课的教学，来分析和展示5E教学模式在小学科学课堂的具体运用。
《物质发生了什么变化》是教科版小学科学六年级下册第二单元《物质的变化》的第二课。本单元的核心概念是“物质是变化的”。本课的科学概念：（1）物质的变化可以划分为物理变化和化学变化两类，它们的区别在于是不是产生了新的物质。（2）物质在变化的过程中，会既发生化学变化又发生物理变化。因此，本课的重点在于观察物理变化和化学变化的过程，找出它们之间本质的区别：新物质是否产生。
3.1 1E—吸引：提出问题，激发兴趣
为了达到吸引学生的目的，教师通过让学生说一说日常身边物质的变化来复习旧知，让学生回顾“世界是由物质构成的”，“物质总是不断发生变化”，然后请学生设法让教师提供的冰糖发生变化，一般会想到弄碎、加热等。教师引导学生对捣碎冰糖的预测并思考：冰糖捣碎后会不会变成新的一种物质，学生异口同声说“不会”，教师就适时提出质疑：有证据吗？引发学生认知的冲突。 本课的导入以学生物质变化的前概念为基础，从而激发学习兴趣，引领学生科学思维，启发他们思考“怎么做”。
3.2 2E—探究：实践探究，发展思维
学生的探究活动是本环节的重要内容。围绕“物质发生了什么变化”，教师设计了2个实验活动引导学生逐步探究，鼓励他们尽可能从多方面观察，充分发挥各种感官的作用，让学生能够从种种变化的现象出发，推断物质的变化是否产生了新物质。
活动一：捣碎冰糖
为了让整个教学活动结构性更强，连贯性更好，对比性更明显，教师对教材第一部分内容进行了调整，采取用捣碎冰糖这一观察活动。学生通过看、闻、摸等方式，对捣碎后的冰糖和预留的样本进行认真的观察、比较，发现它们在形状、大小上发生了变化，但特征和性质没有变，糖还是糖。这种分析丰富了学生的认识，使学生更容易接受并理解了什么是物理变化。
活动二：加熱冰糖
由于学生的年龄特点和生活经验积累的相对缺乏，学生对于物质变化的认识是零散、模糊、不全面的。教师调查学生的前概念，让学生对冰糖加热后进行预测，大部分学生认为是熔化、变粘。所以这一活动的关键是教师及时启发学生的问题意识和实证意识，促使学生从错误的迷失概念向科学概念转化。
在教师的引导下，学生进行加热冰糖的活动。学生通过实验活动，进行仔细的观察、比较、分析、记录、合作，然后交流观察到的现象，教师适时进行指导：冰糖充分加热后得到的物质还是冰糖吗？最后达成共识：加热冰糖产生了新物质，顺利建构了化学变化的科学概念。
通过这一环节，学生学习了科学的思维和掌握了科学的研究方法，科学探究能力也得到了提升。
3.3 3E—解释：基于实证，合理解释
“物理变化”和“化学变化”的科学概念初步建构后，老师提出：冰糖刚一加热就发生了化学变化吗？学生回顾加热冰糖的实验发现，冰糖在加热的过程中首先发生了物理变化，由固体的变成了液体的冰糖；当继续加热时，颜色就逐渐加深，甚至变成了炭并闻到了焦味，这时是发生了化学变化。教师引导学生尝试用已经建构的科学概念解释实验中的现象，帮助学生进一步理解物理变化是伴随着化学变化进行的。并从现象的变化中分析、比较冰糖的两种变化，抓住“新物质产生”的主要特点进行鉴别，体会两种变化的区别。
3.4 4E—迁移：应用新知，扩展概念
观察、辩论：刚才实验中蜡烛燃烧发生了物理变化还是化学变化。
蜡烛燃烧也在同时发生着化学变化和物理变化。固体的蜡烛受热熔化变成液体的蜡烛油，这是物理变化；蜡烛油汽化后燃烧是化学变化。
这一环节是换一个情景进行理解，又与前一节课的观察内容联系起来。学生在新的情景中再作一次分析，加深了理解。
3.5 5E—评价：激励反思，掌握技能
（1）判断下列概念正确与否并说明理由。
a.水结冰发生了化学变化。
b.用手弯曲铁丝发生了物理变化。
c.煤气中毒是化学变化造成的。
（2） 应用学过的有关物质变化的知识，谈一谈：汽车燃烧汽油排放尾气发生了什么变化？会给我们的环境带来怎样的影响？
《物质发生了什么变化》一课以激发学生的兴趣引人，创设问题情境，吸引学生的注意力；通过设计捣碎冰糖、加热冰糖的自主探究活动，调动学生所有感觉器官来建立对“物理变化”和“化学变化”特点的认识，并通过“新物质生成”的认知冲突，吸引学生主动建构科学概念；在建构概念的过程中，学生学习了科学的思维和掌握了科学的研究方法，科学探究能力得到了提升，科学素养也得到发展；解释、拓展和评价环节使概念与生活、环境相结合，渗透了环境观，提高了环境意识和环保态度。
正如《教作为探究的科学》一书中所说，5E教学模式“既关注了学生的已有观念，又关注了学生亲身经历科学探究过程，关注学生在学习过程中的观念转变，还关注了形成性的教学评价，以了解学生观念发生转变的程度。”总之，5E教学模式能有效促进小学生科学素养水平的提高。
参考文献
[1] 教育部.义务教育小学科学课程标准[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/201702/t20170215_296305.html.
[2] 吴成军，张敏.美国生物学“5E”教学模式的内涵、实例及其本质特征[J].课程·教材·教法，2010.30（6）：108-112.
[3] 蒋云娟.分析儿童特点，提升活动价值——《物质发生了什么变化》教学设计与分析[J].科学课，2013（11-12）：32-33.
[4] （美）阿瑟.A.卡琳，（美）乔尔.E.巴斯，（美）特丽.L.康坦特.教作为探究的科学[M].北京：人民教育出版社，2008.2.