基于“5E”教学模式的高中物理实验教学设计——以“电池电动势和内阻的测量”实验为例

刘安丽庞礼军

贵州师范大学物理与电子科学学院  贵州贵阳  550025

摘要：以“电池电动势和内阻的测量”实验为例，结合STSE教育理念，基于“5E”教学模式对高中物理实验教学设计进行探讨，希望探讨的结论能为一线教师提供教学借鉴。

关键字：“5E”教学模式；高中物理；实验教学

1引言

高中物理实验教学是培养学生科学素养和实验能力的重要途径。传统实验教学的侧重点常在于演示和讲解，而“5E”教学模式给学生提供了主动探究和思考的机会。普通高中物理课程标准最新版（2017年版）规定：理解闭合电路欧姆定律，会测量电源的电动势和内阻[1]。以人教版高中物理必修三“实验：电池电动势和内阻的测量”一节为例，探讨如何运用“5E”教学模式进行物理实验教学设计，培养学生的科学探究能力。

2“5E”教学模式概述

“5E”教学模式是基于建构主义理论和概念转变理论由美国生物学课程研究会开发出来的教学模式，包含了参与-探究-解释-迁移-评价5个步骤，每个步骤环环相扣，因其英文首字母都是“E”，故称为“５Ｅ”模式[2]。该模式的使用能提高学生的课堂参与度，实现课堂教学效果的最优化。

3“5E”教学模式与高中物理实验教学的融合

图1 “5E”教学模式与高中物理实验教学的融合

4基于“5E”教学模式的物理实验教学案例（片段）

(1)参与：创设生活化的物理情境，提出问题

教师用橙汁作为电源，在中国地图的每个省份放一个LED灯，用导线连接后闭合开关，一同欣赏“灯火中国”，引起学生的学习兴趣，发现橙子竟然也有电动势和内阻，主动参与到课堂教学中来。再展示各类电池的标签图片，提问“如何测量电池的电动势和内阻？”紧扣实验主题。

(2) 探究：提供小组合作探究机会，科学测量

回顾闭合电路欧姆定律知识点，师生共同探讨“伏安法”、“安阻法”、“伏阻法”的使用。由学生设计实验方案，观点一致的同学组成一组，进行实验操作和数据记录。让学生掌握科学测量的方法，提升实验技能和科学探究能力。

(3)解释：使用“问题链”串联课堂，训练思维

学生将实验数据用“公式法”或“图像法”处理，得出物理实验规律，分组上台汇报实验成果，在分析数据变化趋势中，得出测量电池电动势和内阻的结果。教师使用“问题链”串联本节课的内容，学生解释，进一步理解物理规律，提升归纳总结的能力。

图2 “问题链”设计

(4)迁移：结合生活实际科学用电，问题解决

重现“灯火中国”，播放《灯火里的中国》音乐，融入思政元素，体会科学用电的带来的美感和便利。尝试测量苹果的电动势和内阻，共同讨论生活中“电”的重要性和哪些地方需要用到电池，分析电池电动势和内阻对正常使用的影响。将学习物理理论知识向应用物理知识实现质的迁移，内化物理规律，提升生活技能的同时理解其应用价值。

(5)评价：过程性评价关联“STSE”，综合评价

对学生的学习效果进行过程性多元化评价，贯穿课堂始终。口头提问测试学生对物理规律的理解；展示实验图像，提供变式练习计算电动势和内阻；观察学生在实验过程中的表现，如活跃度，提问和分析能力，评价学生的科学素养和探究能力；课后撰写实验报告，评价学生的实验操作和数据处理能力。在评价中全面了解学生对物理实验的学习和应用情况，让学生从科学用电里体会“STSE”的关系。

5 结语

高中物理实验教学以实验育人，有机地融入“5E”教学模式，能够让学生主动参与到实验中来。在探究物理现象，解释实验物理规律中实现知识的迁移，在评价和不断改进中提升学生的科学探究能力，进一步提高学生的物理学科核心素养。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部著.普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京：人民教育出版社,2020.

[2]李桂旺,王军.凸显实验育人:高中物理实验5E+教学模式研究[J].中小学班主任,2023(2):31-33