基于5E教学模式与DISLab的高中物理实验的教学研究

摘要：将建构主义理论下的5E教学模式与DISLab相融合，旨在解决当前高中物理实验教学中实验设备陈旧、灌输式教学、评价方式单一等问题，从而提升学生的科学探究能力和核心素养。通过“实验：探究加速度与力、质量的关系”的教学实践，验证了该融合模式的有效性。研究表明，5E教学模式与DISLab融合的教学模式显著提高了物理实验教学的质量和效果，有助于培养学生的科学思维和问题解决能力。

关键词：高中物理实验；5E教学模式；DISLab；加速度

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-6148（2024）9-0060-6

１引言

《普通高中物理课程标准（２０１７年版２０２０年修订）》要求高中物理教师致力于在义务教育的基础上，进一步促进学生物理学科核心素养的养成和发展。这一核心素养涵盖了“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个关键方面［１］，其中科学探究素养作为物理核心素养的重要组成部分，对于学生的全面发展具有重要意义。因此，高中物理教师在实验教学工作中应特别注重培养、提高学生的科学探究能力。基于建构主义教学理论的５Ｅ教学模式可以有效培养学生的科学探究能力和问题解决能力。该模式的核心理念是通过五个阶段来引导学生主动学习和探究，这五个阶段分别是吸引（Ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）、探究（Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ）、解释（Ｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎ）、迁移（Ｅｌａｂｏｒａｔｉｏｎ）和评价（Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ），将其简称为５Ｅ教学模式［２］。ＤＩＳＬａｂ（ＤｉｇｉｔａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＬａｂｏｒａｔｏｒｙ）在教育信息化的大背景下逐渐在高中物理教学中普及，是一种基于计算机和传感器的数字化实验系统软件，专为实验室教学和应用而设计［３］。传感器的精确测量功能与计算机的数据处理能力相结合，为学生提供了一个全新的学习环境，使他们能亲4IYo6hmu8KE5UnLw38Dy48sQsiYk4iDjZkxNXdRZ0uQ=身体验科学实践的乐趣，进而激发对物理学科的热爱。然而，高中物理实验教学仍面临一系列亟待解决的问题，如实验设备陈旧、采用灌输式教学方式、学生参与度不高、评价方式单一等问题［４-５］，这些状况严重影响了学生科学探究素养的培养。因此，本研究旨在通过将５Ｅ教学模式与ＤＩＳＬａｂ相融合，以推进解决物理实验教学中存在的上NP/MwKtNqnd8ZYEIR6WtZ85yUReEQqZE31uSeoarMEY=述问题。“实验：探究加速度与力、质量的关系”这节实验探究课是理解牛顿第二定律的基础，对力学体系建立有关键作用。因此，在５Ｅ教学模式与ＤＩＳＬａｂ相融合可行性分析的基础上，以此课为例进行详细教学研究。

２５Ｅ教学模式与ＤＩＳＬａｂ融合应用于物理实验教学的可行性

将５Ｅ教学模式与ＤＩＳＬａｂ融合应用于物理实验教学可有效提高物理实验教学的质量和效果，将两者融合教学的可行性分析如下：

（１）硬件设施支持：北碚区王朴中学为了提升物理实验教学的质量和效率，建立了ＤＩＳＬａｂ实验系统的数字化实验室，并配备了多套ＤＩＳＬａｂ实验系统。这些系统包括传感器、数据采集器和计算机等核心组件。通过ＤＩＳＬａｂ实验系统，学生可以直接在电脑上获取实验数据，并通过图表、图线等方式直观分析实验结果，简化了计算过程，节约了时间，并使学生更容易理解物理现象和原理。

（２）与教材指导思想一致：人教版物理教材在扩展部分多次提及使用传感器进行实验探究，这表明数字化实验教学与当前教育的指导思想相吻合。通过使用ＤＩＳＬａｂ，可以更好地实现教材中的实验教学要求，促进学生深入理解物理原理和实验操作。

（３）学生主体性的体现：５Ｅ教学模式能够将学生置于学习的中心，强调学生的主体性和主动性，有效避免了教师的单向灌输，从而提升学生的科学探究能力［６－１１］。而ＤＩＳＬａｂ的使用也是以学生为中心［３］，二者在这一点上高度一致。这种融合能够激发学生的学习兴趣，提高他们的自主学习能力和科学探究能力。

综上所述，５Ｅ教学模式与ＤＩＳＬａｂ的融合在物理实验教学中具有很高的可行性。这种融合不仅能够充分利用现有的数字化教学资源，还能有效提升学生的学习兴趣和自主学习能力。因此，这种融合教学模式值得在物理实验教学中推广和应用。

３以“实验：探究加速度与力、质量的关系”为例

本节课是人教版必修一第四章中的第２节，在本章内容结构和逻辑上起到承上启下的作用，是学生学习牛顿第二定律的实验根基，是学生掌握力学分支的重要基石。另外，这一节的要求不仅涵盖了知识理解层面，还着重培养了学生的实验技能、科学探究能力和数据分析能力，是高中物理课程中非常重要的一节实验探究课程。因此，接下来以“实验：探究加速度与力、质量的关系”