“5E”学习模型在科技馆教育活动中的应用——以福建省科技馆为例

“5E”学习模型在科技馆教育活动中的应用

——以福建省科技馆夏令营活动“悄悄话说给你来听”为例

摘要：福建省科技馆常年面向小学生开展夏令营活动，通过体验科学探索展厅展品，亲自探究的过程了解展品的科学内涵，在科技辅导员的指导下开展科学实验，旨在以学习和实践提升学生们的科学情感、科学态度、自信心和语言表达。在新课程改革背景下，小学科学课程日益受到重视。科技馆在面向小学学生开展科普教育的过程中，同样以“5E”学习模型进行了教育教学改革的探索。本文以“5E”学习模型分析福建省科技馆夏令营活动之一“悄悄话说给你来听”，期望以此抛砖引玉对科技馆教育活动的设计和实施有一定的启发。

关键词：“5E”学习模型；科技馆；声音

声音的产生和传播常出现在孩子们的日常生活中。讲到声波和声音，自然会延伸到其他主题，如孩子们觉得非常有趣的乐器和音乐。孩子们常认为科学与日常生活是分开的。因此帮助他们建立科学与生活的真实联系非常重要。本单元从孩子们的观察入手，允许孩子们应用他们的知识，最终建立我们如何利用声波进行交流的模型。在这个过程中，学生们可以应用《新一代科学教育标准》科学与工程实践中的“设计和开展调查研究”。

本活动面向3、4年级展开，由2名科技辅导员负责指导学生，活动总时长为60分钟。

活动目标

（一）知识与能力

1．通过观察和实验，初步认识声音产生和传播的条件。

2．知道声音是由物体的振动产生的。

3．知道声音传播需要介质，声音在不同介质中传播的速度不同。

4.通过实验与观察，培养学生发现与提出问题的能力；

（二）过程与方法

1．通过观察和实验，探究声音产生和传播的条件，培养学生初步研究问题的方法。

2．在探究活动中，进行合理的推理，学习并培养学生从物理现象归纳出简单科学规律的方法。

3.利用身边的学习或生活用具进行简单的物理实验，观察声音发生时的振动现象，体验声音的传播需要介质；

（三）情感态度与价值观

1．通过教学活动，激发学生的学习兴趣，培养学生对科学的热爱，使学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。

2．感受自然界声音的美妙与有趣，激发好奇心和求知欲。在活动中培养学生善于与其他同学合作交流的意识和能力。

3.通过教师、学生双边的互动教学，激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲望，学生乐于探究身边的声现象，对物理有亲近感。

“悄悄话说给你来听”活动课程设计

我们根据5E模型-参与（Engage）、探究（Explore）、解释（Explain）、拓展（Extend）和评价（Evaluate）设置本课程，该模式核心是“强调学生的自主构建”，形成新旧概念之间的冲突时主动建构概念的动力。采用“5E”教学模式进行探究式教学，有助于学生在场馆活动中提出关于声音产生和传播的想法，利用展品和现场活动开展调查研究去寻找振动物体可以产生声音、声音可以使物体振动的证据。

在该模式帮助下，学生养成寻找合理的研究思路、方法即收集证据的习惯，在过程中培养出分析、解释和锻炼的思维能力。

参与（Engage）：趣味游戏齐参与，10分钟

本阶段强调教学中以学生为中心，让学生体会到课程中自己是学习的主人。课程开始时，我们利用小游戏“模仿动物发声”观察学生关于声音的先验知识。让学生两人一组，其中一人模仿手中卡片所写动物的声音，另一人猜这是何种动物。提问：为什么能听到小朋友们模仿动物发出的声音？

从而引出课题“声音是如何产生的”，而后组织学生讨论，把学生们对声音的认识和他们如何听到声音联系起来。教师在图表纸上记录各小组提出的想法，并继续与全班同学交流。这个对话激发了孩子们对新单元的学习热情，打开了大家的思路。

探究（Explore）：巧借展品作探究（15分钟）

本阶段巧借福建科技馆1楼展品“声悬浮”让学生观察到声音产生时的种种现象，尝试探索“声音如何产生”这一问题。并按以下步骤开展探究活动。

1.请学生体验展品，观察展品在发出低音声响后，看到小球缓缓升起明确此时有声音出现。

2.请学生说出声音出现的时候，伴随着那些现象？如：有风从顶部流出；展台在振动等。

3.请学生讨论在这些现象中，哪些是产生声音的原因。

4.随机分发给学生尺子、皮筋、纸张等道具，引导学生得到初步的结论“物体发出声音是因为振动产生。”

5.教师提出新的问题“振动能产生声音，声音在传播的过程中也会引起振动吗？”

为了研究声音是如何产生的，我们从孩子们观察乐器开始。其实任何可以发声的东西都可以，你可以试试金属勺子、撑在空纸巾盒开口上的橡皮筋，以及盛有不同水量的杯子等。我们解释说，孩子们需要通过观察、写下和画出他们发现的东西，研究他们选择的乐器。我们讨论学生们的观察，以及他们如何研究乐器是怎么发声的。

在学生探索研究的过程中，我们在周围走动，鼓励他们进行观察和提出问题，并提醒学生把他们的想法记录在自己的学习手册上。对于他们的讨论，我们允许不同的答案，而后教师用实验等手

段去让学生发现自己结论错误之处。该阶段结尾提出新的问题，鼓励学生利用得到的新结论去验证周围事物。

解释（Explain）：玩转展品作诠释（15分钟）

本阶段通过小组合作学习促进学生对概念对理解和知识的建构，培养孩子对问题勇于探究的态度和积极探索的精神。

1.组织学生探索科技馆三楼展品“骨传导”并按照操作流程感受声音通过手臂传递的奇妙。

2.利用结论“振动产生声音”，寻找展品的声音源，验证先前的结论。

3.提出“声音传播会引起振动吗”，并提示学生发现声音在经过手臂时会引起振动。得出结论“声音传播会引起振动”。

4.教师提出新的问题“振动引起声音，如果在传播过程中阻止振动，声音还能继续传播吗？声源的声音会停止吗？”

学生带着先前学习的经验，小组轮流体验展品能很快获得这样的猜想，声音在产生、传播阶段都伴随着振动。这样的猜想可能是自己的感受也可能是学习伙伴讨论时带来的灵感，这都依赖与合理利用展品、搭建学习框架帮助学生提升自主学习的专注力。

在学生探索完本次活动的核心问题“声音如何产生于传播”之后，教师提出拓展问题声音传播会引起振动，让学生将科学问题延续到场馆外。

迁移（elaboration）：动手创作助迁移（20分钟）

在辅导员的引导下继续发展“振动产生声音”的理解和应用技巧，扩充概念的基本内涵，通过创意制作“传声筒”中可以加深或拓展对概念的理解。本过程要注意引导学生尽量使用刚刚学习的专业术语，这不仅可以对新情境和新问题进行回答，而且可以加深对新概念的理解。

所需材料：纸杯、回形针、牙签、棉绳。

（一）制作步骤

1.用牙签将两个纸杯的底部戳一个小洞。

2.利用牙签尖将棉线穿过两个纸杯底部的洞。

3.将穿过纸杯底部洞的棉线缠在小硬纸片上，再打结加以固定。

（二）实践活动

1.如果线没有拉直，可以听到声音吗?

2.线拉直了以后，可以听到声音吗?

3.如果两组的线交叉着传话，还可以听得清楚吗?三组、四组、五组呢?

4.将其中一组的电话线绳握紧阻止振动，是否还有声音，其他组有没声音？

该活动的目的是帮助学生理解声音与振动的关系，声音产生需要振动，声音传播需要振动，振动停止，声音随即停止传播。

评价（Evaluate）

为了评估学生在本课中的学习情况，我们制作了他们的学习，并根据带注释的评价清单评估学生参与讨论的情况。我们关注学生是否能够书面或口头表达“声音可以引起振动，振动发出声音”。我们还评估了学生是否能够开展调查并进行观察，收集可用于进行比较的数据作为单元评估的一部分，课堂教师进行了1次简单的多项选择题测试，该测试由网上与课堂活动相关的测试改编而来。本课程还创建了1个KLW表（即：我们认为自己知道什么，我们正在学什么，以及我们还想知道什么），这个表在本单元进行了更新。最后1天，学生们回顾本单元问题“声音是如何产生的”，在笔记本上记录总结本单元内容。

在KLW表格的第1栏-“知道”栏，学生们说声音传播到你的耳朵。对于学生学到了什么，大家写“声音是由振动产生的”，依据是来自学生对展品“声悬浮”的研究。学生们指出，当你不让乐器大幅度振动时，可以听到较轻的声音，如手握着铃铛晃动；当铃铛被剧烈摇晃时，能听到较大的声音，可以看到铃铛振动，同时听到铃铛的声音。他们的疑问则是五花八门，涉及从水下能否听到音乐到有关动物和声音的各种问题。

通过本次活动，希望能达到以下效果。第一，提高学生的科学素养；原来学生走马观花看展品，知其然不知其所以然，看过即忘，没有学到知识，转为学生亲身参与活动，在老师的引导下认识展品，了解展品背后蕴含的科学原理，了解该原理在日常生活中的应用，提高科学素养。第二，培养学生的动手能力和口头表达能

力；在活动中，老师安排了几个有趣的游戏和小实验，让学生自己动手，从实验中获得知识，得到答案，这对于他们将来进入中学学习物理有很大的帮助，通过对实验现象的描述等锻炼学生的口头表达能力；第三，培养学生的团队合作能力和交际能力；现在学生大多是家里的独生子女，在学校的学习中也缺乏团队合作，而在本次活动中，老师通过分组讨论合作探究的方法，将学生进行分组，这对培养他们的团队合作和交际能力很有帮助。