鄭 鋼：「5E」課堂教學：促進學生深度學習

當前，深度學習備受關注，此概念最早出現在機器學習領域，主要研究機器是如何學習，本質上是人的思維、意識和信息處理過程的模仿和智能開發，是一門人工智慧的科學。如今深度學習正在教育領域蓬勃興起，引領著中小學課堂教學改革和發展之勢。

深度學習與「5E」模式的關係

據研究，教育領域中的深度學習概念最早由瑞典哥德堡大學的馬頓和薩喬提出，他們在1976年研究大學生在進行大量散文閱讀任務時，所表現出的不同的學習過程和使用的學習策略以及理解和記憶的差異化學習結果。

他們發現，學生在學習過程中處理信息存在不同水平，呈現淺層和深層的差異。當學生使用淺層學習策略時，只能獲得對問題的淺表回答，學習過程表現為機械的死記硬背；當學生使用深層學習策略時，則能關注到文章主題和主要觀點。兩位學者由此提出了「深度學習」概念，指出深度學習是一個知識的遷移過程，有助於學習者提高解決問題並做出決策的能力。

此後，許多學者和教育研究組織紛紛開始對深度學習開始研究，在世界各地興起了研究熱潮。美國教育研究會（America Institutes for Research）將其深度學習細化為認知、人際、自我三大領域，形成了深度學習在領域維度與能力維度的兼容性框架。如圖：

深度學習在領域維度與能力維度的兼容性框架

領 域 維 度

能 力 維 度

認知領域

掌握核心學術內容；批判性思維和問題解決

人際領域

有效溝通；協作能力

自我領域

學會學習；協作能力

從此框架中我們可以看到深度學習是針對教學實踐中存在大量的機械學習、死記硬背、知其然而不知其所以然的淺層學習或者虛假學習現象而提出的。

深度學習主要體現了五個特徵：學生學習是投入積極的，情感是愉悅快樂的；是基於理解的學習過程；學習活動和認知能力處於較高認知水平層次；在整體性學習的背景下，學生在各種知識和現象間建立聯通關係，逐漸建立自己的知識體系；具有創造和批判的思維行為，能夠解決基於真實場景下的生活問題。

國內學者黎加厚認為：深度學習是指在理解的基礎上，學習者能夠批判地學習新思想和事實，將它們融入原有的認識結構中，能夠在眾多的思想（知識或概念）進行聯繫，並能夠將有的知識遷移到新的中，做出決策和解決問題的能力。

今天我們的課堂教學改革已經做出了很多努力，但是弊端或問題依然很多，如學生學習的主體性還沒有充分體現，學生的學習主動性還沒有充分激發，學科思維和本質還沒有充分落實，過多地傳授知識和事實等等。深度學習的研究和實踐正是能夠解決這些問題的途徑和辦法，是課程改革走向深入的必需。

5E教學法最早起源於生物學科的教學，是由美國生物學課程研究（BSCS）開發出的一種建構主義教學模式，後因其完備的實用性受到了教育界的高度關注，是美國科學課堂的主流教學方法。

五個「E」具體為參與（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、詳細說明（Elaboration）、評價（Evaluation）。因為5個學習階段都以「E」開頭，所以又被稱為「5E」教學模式。

5E教學模式的每個教學環節充分挖掘了學生的主體地位，激發學生的認知興趣和思維，強調學習的過程，突出知識的創新和應用，與深度學習的理念有著異曲同工之妙，不僅能夠給予國內科學教育提供啟發和借鑑，而且能夠促進深度學習的落實和實踐，促進科學教育的變革和學生科學素養的培養。

5E教學模式的教與學

5E教學模式主要應用在科學學科，科學體系主要由若干個核心概念和知識組成，此模式強調的是以學生為中心，通過運用調查和實驗的方法解決問題，強調通過小組合作學習促進學生對科學概念的理解和知識的建構。

1. 參與（Engagement）：激發學生參與和探究興趣

這個環節是「5E」教學模式的起始環節，類似於教學導入或者暖場鋪墊。目的在於激發學生對學習任務產生興趣，驅動學生主動進行學習和探究，並提出所要學習的關鍵知識，與已有的知識和經驗發生聯繫，為探究做好準備。

教師的主要任務是創設問題情境來激發學生的學習興趣。這裡的問題情境要堅持三個聯繫：與學生的現實生活聯繫起來，與課程內容和教學任務聯繫起來，與原有的知識和概念聯繫起來。情境中的問題能夠吸引學生，引起認知衝突，從而激發學生主動探究和認知思維，主動建構知識的興趣。這樣的問題通常是基於現實世界的問題、複雜的問題或者開放型的問題。

學生的任務是專注傾聽，並對新知提出問題和自己所感興趣的地方，並通過對於教師問題的回應和對自己問題的確證找到自己理解切入點。

2. 探究（Exploration）：深入持續開展探究

這一階段是該模式的中心環節，知識的獲得、技能技巧的掌握都在本階段完成。在探究的過程中，學生是主體，教師的作用是引導和幫助。此環節主要目的是使得學生開展真實和有效的探究，經歷和學習關鍵概念，習得新的技能，並獲得研究、探尋和提問的體驗，還在反饋和檢查中掌握知識內在的關係，獲得理解性發展。實驗研究、場景研究、動手操作是此環節中經常出現的教學任務。

教師的角色是學生學習的促進者和觀察者，教師要能夠傾聽學生的聲音，分析學生的行為，並及時提出針對性的問題反饋、跟蹤和調適，確保學生能夠有效、正確地開展探究。教師要為學生提供思考和反饋的時間，促進學生思考和學習真實、高質量地完成。教師還要設計和鼓勵學生開展合作式學習。學生只有把自己的經驗拿來不斷與他人的經驗相互印證，觀點才能不斷豐富，判斷才能延伸，思維才能逐漸清晰。

在此環節中，學生要針對特定的內容進行探究活動，他們要觀察和分析現象、建立事物之間的聯繫、概括規律、識別變量，這是引入新概念或術語的重要前提。他們首先要成為一個好的傾聽者，能夠分享彼此的觀點，但不是貿然地評判。

學生要像科學家一樣，記錄活動過程和數據，並不時歸納總結。學生還要測驗預言和假設，並在學習過程中不斷形成新的預言和假設。一旦活動出現偏差，要調整修改，提出替代方案。由於學生進行了具體的探究活動，學生的原有概念、技能、方法等逐漸被暴露出來，為之後創造了便利的條件。

3. 解釋（Explanation）：檢驗是否真正理解所學內容

此環節是此模式的關鍵環節，主要目的是進一步幫助學生在新的學習場景下理解關鍵知識和概念，鞏固新舊知識和概念間的聯繫、理解，進一步將學習的知識轉化為學生個體內化的經驗和認知。這是使新概念、過程或方法明確化和可理解化的過程。此環節通常體現小組內個體交流發言和小組代表交流匯報。

教師要提供充分的機會讓學生描述和解釋他們觀察到的東西，並解釋為什麼會這樣。要知其然，還要知其所以然。在此之前，教師通過各種指導，向學生解釋如何對觀察到的現象進行科學解釋。

教師要引導學生在解釋時將這些科學解釋與學生從參與的探索活動中獲得的證據聯繫起來，並且還要與學生已經形成的解釋聯繫起來，形成充分的證據鏈和邏輯關係。教師還要引導學生用科學術語來解釋說明探究過程和結果，從而促使學生深刻理解科學概念。

解釋是促進或者檢驗學生理解的重要方式。《追求理解的教學設計》一書提出了六個「理解側面」。解釋是檢驗學生是否理解所學的側面之一，此書說到：解釋是恰如其分地運用理論和圖示，有見地、合理地說明事件、行為和觀點。換句話說，學生能夠解釋事物是如何運作的，它們反映了什麼，在什麼地方相互聯繫，為什麼會發生。也就是說在教學時要求學生們對一些問題給出自己的理解和解釋，基於問題的學習。

無論是組內交流還是小組匯報，學生能夠學習到他人思想中正確且精華的部分並內化到自己的思維中，儘可能的嘗試根據自己的理解表達原理或概念；運用探究過程和結果，解釋問題現象，分析結果原因；對探究的問題做出結論。教師能夠從解釋中了解學生對於概念和知識掌握程度，並幫助解決問題，引導學生不斷深入和正確理解概念。

4. 拓展延伸（Elaboration）：學以致用促進知識和概念轉化

此環節是新概念學習的延伸環節，主要目的是促進學生將新學習的內容用在新的或相似場景中，發展學生對概念的理解和應用技巧，使得學生擴充概念的基本內涵，並與其他已有概念建立某種聯繫，並能夠用標準和正確的科學術語交流解釋新的情境或新的問題。

在建構概念的過程中，學生的觀察、實驗、操作、測量、記錄等技能得到了訓練，學生的推理、預測、分析、解釋、應用的能力得到了提升，這些都是傳統的、講授式的教學模式中無法實現的培養目標。

在這個環節中，教師要創設和提供新的知識和概念應用場景，引導學生在知識理解和技能使用的基礎上，能夠運用知識、技能解決新的問題，獲取和應用新概念和新技能，並與其它的知識、技能之間建立聯繫，構建知識網絡。如在學習「蒸髮帶走熱量」這一核心概念，解釋「人的皮膚汗液蒸發會帶來什麼感覺？」「相同量的水放在不同形狀的容器裡，它們蒸發的速度會一樣嗎」等新的問題。

學生能夠充分利用先前學習到的知識和概念，在新的近似的情境下運用、解釋和解決問題。學生能夠提出解決方案、做出決定、設計實驗，並從證據中總結出合理的結論，並解決問題，從而在新的環境和新的問題情境中去實踐、驗證、應用和鞏固。這是一個新概念不斷獲得深入理解、精緻、內化和應用的過程。

5. 評價（Evaluation）：多元評價真實反饋學生學習

這是5E課堂的總結環節或者說是學習某個主題後的結束環節。主要是採用多種評價方式，例如教師評價，學生自評，小組互評等。從性質上來說有過程性評價和終結性評價，過程性評價旨在發現學生是否掌握所學的知識和概念，具有診斷性和增值性的功能。終結性評價旨在評價學生是否達到教學目標的要求，它所覆蓋的範圍是綜合性的。因此評價的內容不局限於考試或測評結果，應該更加重視探究的過程、學生的參與程度。

在這一環節中，教師需要觀察學生如何應用新的概念和方法來解決問題，並提出開放性的問題評估學生對新概念和方法的理解以及應用情況。教師還要通過提問、小組討論、記錄學生的動手操作能力、實驗結果、展示報告和紙筆評價等多種形式，收集學生已經改變了的思維和行為的證據對學生進行綜合評價。教師還要鼓勵學生對自己的學習進行自我評估。教師應該根據學習內容和方法設計量規評價標準，從而更加客觀、全面和真實地反應學生的學習情況。

5E」教學模式也關注學生自我評價和評價他人的機會，為了更有效的練習評估，在教學過程中應該教給學生自我監控、自我調整和根據標準評價的策略。學習自我評價和評價他人有助於其更加清楚地認知知識、概念以及技能。

這五個教學環節既相對獨立，又互相聯繫，形成科學課堂教學閉環。每一個教學環節背後蘊藏著其獨特的教學理念和價值。每個環節並沒有提出或者規定一定的教學方法，而是更多地體現於教學理念或特點，引導教師在科學學科的設計和教學時要注重圍繞學科本質，引導學生像科學家一樣的思考和學習，引導學生深刻理解科學概念，培養學生的科學探究能力，以及幫助學生實現概念轉變和構建科學概念。

這五個環節也與深度學習的三大領域技能緊密聯繫起來，能夠促進學生在認知領域、人際領域和自我領域的發展。並能夠有效解決科學教學中重知識輕思維，重結果輕過程的淺層化問題，將有助於科學學科教學模式的轉型和課程目標的落實。