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  5E教学模式自从由美国生物学研究会(BSCS)提出以来，对美国各州乃至国际上许多国家的科学教育产生了很大的影响，许多研究者在研究科学教育过程中发现5E教学模式可以在课堂教学中发挥重要作用。自20世纪80年代末以来，这种探究教学模式就在BSCS的总课程设计中被应用，占据着十分重要的地位，它描述了一种能用于总课程、具体学科课程或某一节具体课的教学程序。5E教学模式强调科学探究与知识主动建构的统一，重视学生已有知识和经验的作用，是经实践证明的科学有效的教学模式和教学策略，对于国际科学教学中教育改革和课堂教学改进有着重要的指导作用。

  1    5E教学模式的起源与应用

  1989年，美国的生物科学课程研究(Biological Sciences Curriculum Study)项目组成员Bybee等人对“学习环”进行了修改和完善，将教学过程划分为5个紧密相连的阶段，这5个阶段依序为：引入(Engagement)、探究(Exploration)、解释(Explanation)、精致(Elaboration)、评价(Evaluation)，使“学习环”成为一套更完备、更符合学生认知特点的教学程序。该教学模式5个阶段的首字母都是字母“E”，因此被称为“5E教学模式”。为了更好地提炼5E教学模式各个环节的内涵和要点，对Bybee等人提出该模式的本源文献^[1-2]进行了系统整理，据此对我国现有的基于5E教学模式的实践案例进行了深入分析，描述5E教学模式在我国的实践应用现状及其存在的问题，提出积极改进建议，促进我国探究教学的深入推进。

  5E教学模式主要起源于美国科学课程改善研究(Science Curriculum Improvement Study，简称SCIS)项目开发出的一种“学习环”教学策略(Atkin & Karplus，1962)，“学习环”包括初步探究、概念引入和概念应用3个环节。初步探究阶段强调学生自主获得与问题现象相关的初始经验，概念引入阶段强调教师向学生介绍与学习目标相关的概念，概念应用阶段强调学生在新的环境中应用概念。

  5E教学模式在对学生新知识的建构和培养学生综合能力等方面有着独特的作用与价值。有研究表明，5E教学模式改变传统教学模式，以开放的方式进行教学，允许学生探究检验自己的想法，能够使学生在新、旧知识之间构建桥梁，加深对新知识的理解^[3]；5E教学模式帮助教师根据学生暴露的前概念设计教学，用最佳教学方式完成学生知识建构^[4]；5E教学模式可以培养学生的探究能力，而不是仅仅记忆事实^[5]。BSCS开展的一项实证研究表明，在美国国家研究会(NRC)指出的适应性、交流、创新、自我发展和系统思维这5项21世纪基本技能中，5E教学模式能够培养学生的交流、创新、自我发展和系统思维能力^[6]。另外，5E教学模式相比于传统的教学模式更有助于学生学习兴趣的提高、科学知识的理解、科学探究能力的提升以及协作意识的养成等。5E教学模式一直以来在科学教育领域受到了极高的关注^[2]。

  2    5E教学模式在我国课堂教学中的实践

  我国自从20世纪初引入5E教学模式后，在对该模式的内涵和主要内容进行介绍的同时，还将其不断应用于教学实践并开展了初步的教学研究。从中国知网上以“5E教学模式”为主题词进行文献搜索，可以找到48篇将该模式用于课堂教学的相关文献，涵盖了从小学到大学不同时期的课堂教学内容。在初、高中阶段，该教学模式不仅被用于生物、化学、物理这类理科课程中，还尝试被用于思想政治这类文科课堂教学中。从5E教学模式内涵的视角来对这些教学案例文献[7-18]进行整理与分析，发现我国5E教学案例各个环节设计尚未充分体现出5E教学模式的特征及发挥出该教学模式的优势。

  2.1    引入阶段

  5E教学模式中“引入环节”的内涵是：创设问题情境，暴露学生的前概念，引发认知冲突，激起学生的学习兴趣与探究的积极性。情境中的问题与学生的生活经验相联系，并与学习内容密切相关，问题难度适中，学生通过努力能够获得探究结果。

  现有基于5E教学模式教学案例的情境创设基本能够激发学生的学习兴趣，引发学生进行探究，但对学生前概念的探查和揭示还有所欠缺。有的研究在引入环节提出一些关于周围事物的问题，将学生带入学习状态。例如，在“5E教学模式在高中化学的使用和探索”这一研究中，教学案例的引入阶段是教师展示给学生一则新闻，让学生思考从中发现或者想到了什么化学问题。又如，在物理学科的5E教学案例中，该环节通常是教师演示相关物理实验，调动学生学习新知识的兴趣。由此可见，我国5E教学案例在引入环节主要创设了问题情境，起到了激发学生兴趣的作用，但没有充分暴露学生的前概念，没有充分引发学生的认知冲突。明确学生的已有偏差认识，形成认知冲突，是促进学生积极主动学习，促进科学认识建立和深入理解非常必要的学习环节和有效策略。

  2.2    探究阶段

  我国大部分5E教学案例将本环节作为教师正式引入概念、程序或技能提供经验，并组织学生展开探究。如基于5E教学模式的“燃烧与灭火”这个案例中的探究阶段，在学生进行探究之前，教师先给出了燃烧的定义，随后让学生根据课本的实验设计及教师的补充进行实验活动。又如，在物理学科的5E教学案例中，该环节通常是教师引导学生合作探究，帮助学生筛选有价值的问题并帮助学生明确探究方向。由此可见，我国5E教学案例在探究环节主要是教师引导学生进行探究，并没有实现学生真正的、完整的、充分的自主探究，甚至学生按照已有的实验方案完成实验操作。在这种情况下，学生不清楚为什么要探究、探究什么以及如何从实验证据中获得结论，这也正是我国探究教学存在的主要问题，让学生们自主对其产生的认知冲突进行探索并积极寻找答案是解决这一问题的关键所在。5E教学模式在探究阶段的活动参与正是培养学生探究思维和能力的过程，学生能够在自主探究中明确“问题-证据-结论”之间的关系。

  5E教学模式中“探究环节”的内涵是：根据学生在引入环节产生的认知冲突，给学生提供直接参与调查或实验研究的机会和条件，使学生全身心地投入对事件或情境的探究活动，以自主探究和合作探究为中心，给学生思考和想象的空间，通过一个或多个探究活动，获得对概念的感性经验。

  2.3    解释阶段

  我国5E教学案例在解释环节多是教师引导学生建立科学概念，转变错误的观念或不成熟的感性认识，教师表现为通过引导和其他辅助手段，运用新概念解释现象，以展示新概念的可理解性和合理性。如“燃烧与灭火”这个案例中的解释阶段，教师根据学生探究的结果，对相关现象和问题做出解释，归纳出燃烧的条件。又如，在物理学科的5E教学案例中，该环节通常是教师解释概念和相关物理现象，在描述概念的基础上规范定义，同时对现象进行更准确地解释。由此可见，我国5E教学案例在解释环节主要是教师的“解释”，以得到正确答案为目的，缺少了学生的“解释”，忽视学生的其他认识和理解。解释环节的要点不仅仅在于教师“解释”，更重要的是学生的“解释”。因此，首先教师应该给学生机会让他们对问题进行解答，对知识进行建构，而教师需要做的是在学生“解释”的基础上进行追问、补充、完善，帮助学生在原有知识结构的基础上形成新的知识和认识。

  5E教学模式中“解释环节”的内涵是：引导学生在个体学习或小组合作学习活动中面对不同的解释与结论展开讨论与交流，以保证对所探究问题的解释达成共识；学生通过探究对问题进行解释；在学生探究和解释的基础上，教师明确概念、原理，阐释新知识；在教师的指导下，学生使用新知识回答最初提出的问题。

  2.4    精致阶段

  5E教学模式中“精致环节”的内涵是：引导学生拓宽和加深对知识的理解，并与已有的知识建立起联系，用新构建的知识解释新的情境或新的问题。通过新的活动，将自己所获的知识与技能灵活应用，解决实际问题。

  我国5E教学案例在精致环节中多数定位在“使学生‘学以致用’，能够‘理论联系实际’，能将新的知识‘融会贯通’且达到‘举一反三’，使学生的理论知识得到升华。”多数教师在这个环节给出几道相关习题，认为这样就能帮助学生“精致”所学的知识。如“燃烧与灭火”这个案例中的精致阶段，教师分别给出了燃烧条件、灭火的原理和方法的相关习题，引导学生根据所学知识进行解答，以此让学生对新学的知识进行巩固。又如，在物理学科的5E教学案例中，该环节通常是要求学生通过相关习题的练习来运用新学的物理概念。由此可见，我国5E教学案例在精致环节主要是通过既有习题来巩固所学新知，学生缺少在真实问题情境中应用新知的机会。从5E教学模式精致环节的内涵和特征来看，这个环节更需要教师引导学生应用新概念或方法于新的问题情境中解释现象，让学生自发认识到新概念在问题情境中具有的预测力和解释力。因此，教师应该在本环节给予学生新的问题情境、新的活动，将新的知识用于新的环境中，鼓励学生阐明对概念的理解，以此加深学生对新知识的理解，并且实践获得的方法与技能。

  2.5    评价阶段

  我国5E教学案例在评价环节大多数教师都能够做到积极对学生的学习过程和学习效果进行评价，不管学生得出的是什么结论或者做出的是什么反应，教师都先给予肯定的评价，确保学生的积极性不受到破坏，然后再通过其他的环节来引导其做出正确的反应或结论。如“燃烧与灭火”这个案例中的评价阶段，教师分别对学生的学习过程和学习结果进行了定性和定量的评估。又如，在物理学科的5E教学案例中，该环节通常是教师对学生探究过程和在开放性问题中应用新知识的过程进行科学地评价。由此可见，我国5E教学案例在评价环节主要是教师对学生学习过程和结果的评价，往往忽略了学生的自评和互评。在评价内容方面，我国的5E教学案例在该环节主要是评价学生在“知识、方法、态度”方面的收获，很少让学生自主反思其认识的变化，更是很少通过不同阶段的分析比较来反思认识变化的过程。5E教学模式还指出该环节应鼓励学生自我评价和反思总结，且渗透到前面的4个阶段，让评价贯穿整个学习活动的始终，教师可采用正式、非正式的方式评价学生对新概念的理解与应用能力以及情感态度的变化，也包括学生的自评与互评，同时评价也为教师提供评估自己教学的机会。

  5E教学模式中“评价环节”的内涵是：鼓励学生自评，包括他们自己的知识理解、能力提升等方面，同时教师还会对学生是否达到教学目标以及学习过程进行评估。

  总体来看，我国基于5E教学模式的教学案例还没有充分体现出该教学模式以学生为中心、注重学生自主探究的特点，各个环节都没有脱离教师“带、领、替”的境况，这也正是我国目前探究教学存在的主要问题，教师“做”得太多，学生真正探究的机会很少，学生的探究能力、创造性思维没有得到充分的培养。通过对5E教学模式各个环节的内涵和特点的深入把握，将有利于教师设计出真正的5E教学案例，更好促进学生科学知识的掌握和探究能力的养成，有利于提高我国探究教学的实效性以及探究教学的深入开展。

  3    5E教学模式的发展与改进

  部分研究者认为，5E教学模式在精致阶段经常限定在拓展特定概念的范围，教师也常常忘记在新情境中检查学生的学习效果，或者设计的情境对于学生来说十分困难。因此，以5E教学模式为基础，开发了7E教学模式。7E教学模式在5E模式的引入(Engagement)阶段前加入了暴露(Elicit)阶段，将精致(Elaboration)阶段和评价(Evaluation)阶段发展之间加入了拓展(Extend)阶段，旨在突出学生前概念暴露和新知识迁移^[19]。也有学者认为教师在解释阶段讲解方式单一，需要在解释阶段和精致阶段之间添加表达(Express)阶段，让每个学生都有机会展示自己的学习收获，更正之前阶段头脑中形成的错误概念，教师可以在表达阶段通过形成性评价确认学生是否达到教学目标，评估自己的教学效果，进而形成了6E教学模式^[20]。仍有研究结合形成性评价、探究教学和元认知的特点，将5E教学模式改造成“4E×2”教学模式，分别对引入阶段、探究阶段、解释阶段和精致阶段这一过程进行评估与反思。“4E×2”教学模式能够为教师设计深层次的探究活动提供指导，聚焦学生学习过程中的形成性评价，提高教师设计探究式教学活动的能力^[21]。

  5E教学模式在科学教育中发挥着重要作用，随着对该教学模式的深入研究，有学者在研究5E教学模式的过程中认为该模式具有局限性并对5E教学模式进行了发展和改进。

  

  图1 5E教学模式与其衍生出的4E×2/6E/7E教学模式的关系

  Figure 1. Relationship between the 5E instructional model and its derived 4E×2/6E/7E instructional model

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  以5E教学模式及其衍生出的4E×2、6E、7E教学模式的对比分析为例(见图 1)，发现经典5E教学模式自身其实已经包括了类似于6E教学模式增加的表达环节。因为在5E教学模式的解释环节中，已经强调了由学生进行观点汇报等活动，为学生提供了充分的表达机会，而不仅仅是教师的“解释”。7E教学模式在引入环节前增加了暴露环节，5E教学模式的引入环节已经涉及到通过问题情境让学生充分暴露其前概念、原有知识结构等，精致阶段也涵盖了对于新知识的拓展。而4E×2教学模式也只是把5E教学模式的评价阶段进一步分解为评估与反思，事实上5E教学模式的评价阶段不仅包括了对于学习过程和结果的评估，也很注重学习中的反思。由此可见，虽然不同研究者对于5E教学模式进行了不同程度的改进，但是5E教学模式仍然是经典、是核心，5E教学模式在教育教学中依然具有着重要的理论和实践价值。

  4    5E教学模式的研究进展

  5E教学模式作为一种以学生自主探究为中心的建构主义教学模式，较好地将探究活动与知识掌握结合在一起，增强学生对于科学的兴趣，提高学习效果。5E教学模式帮助教师将建构主义和探究式教学理念更好地融入实际教学中，改善教学效果。5E教学模式各个环节的内涵恰恰是我国探究教学明显不足的地方，是一种符合我国基础教育改革趋势的教学模式，能够有效促进我国探究教学的深入开展。因此，5E教学模式在我国教育教学实践中的推广运用很有意义，该模式对促进学生认识发展的科学教学范式研究也具有一定的借鉴价值。

  在5E教学模式与现代教学技术结合的教学效果及其学生学习效果分析和评价方面，国外有研究在5E教学模式中引入网上教学，认为5E教学模式可以充分、快速利用网络共享资源，使教师与学生之间的合作更加密切。通过比较实验组(使用5E教学模式)和对照组(使用传统教学模式)的教学效果，发现使用5E教学模式能够提高学习效果^[22]。

  近期将5E教学模式用于教师教育方面的研究较多。国外有研究者以师范生为对象，探查师范生应用5E教学模式进行教学设计对其自身概念理解的作用，通过前测、后测和后续测探查师范生不同阶段的概念理解，分别从定性和定量的角度对结果进行分析。测试分数的单因素方差分析表明前测、后测之间具有显著性差异，二段式测验中师范生的解释部分的定量分析显示了师范生想法随时间的变化，定性和定量分析都显示出基于5E教学模式的教学活动能够促进师范生相关主题迷思概念的转变以及教学能力的提升；后测和后续测之间无显著性差异，表明基于5E教学模式的教学活动有利于促进师范生本身概念理解的稳定性及教学设计能力培养^[25]。这类研究对5E教学模式在教师教育方面的研究进行了初探，彰显了5E教学模式在教师教育研究领域的重要性。

  5E教学模式虽很早就已被提出，但是目前国内外对于5E教学模式的研究热度依然没有消减。主要研究点包括5E教学模式与现代教学技术结合的教学效果及其学生学习效果的分析和评价，5E教学模式与其他教学模式分别用于课堂教学的效果定量评价和5E教学模式用于教师教育等方面。国外相关研究实例，开辟5E教学模式的其他应用领域，各个研究方向具有较为重要的研究意义。

  在5E教学模式与其他教学模式分别用于课堂教学的效果定量评价方面，更侧重于对于学生学习效果的定量研究。例如，有研究者探究学生接受基于5E教学模式的教学活动后对某个具体知识点的学习效果，这项研究选等数量的学生作为实验组和控制组。实验组采取基于5E教学模式开发的教学活动，控制组接受传统的教学。通过概念成就测试对学生的学习效果进行检测，独立样本t检验具有显著性差异，实验组的教学效果明显好于控制组。通过比较明显体现出5E教学模式用于课堂教学对于学生的知识掌握和能力的提升大有裨益^[24]。

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  图 1  5E教学模式与其衍生出的4E×2/6E/7E教学模式的关系

  Figure 1  Relationship between the 5E instructional model and its derived 4E×2/6E/7E instructional model

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