BSCS 5E 教学模式：个人反思及当代意义
作者：Rodger W. Bybee
单位：Guest Editorial
25年前，我和我的团队创建了BSCS 5E教学模式。1那时，我们正在开发一个基础科学和健康的新项目，需要一种教学模式。由于意识到教学模式的悠久历史，BSCS队伍采用了J. Myron Atkin and Robert Karplus （1962）描述的学习周期。他们的模型被用于在加州伯克利的劳伦斯科学馆开发的小学科学课程改进研究（SCIS）。
当时，我们心中只有BSCS项目的想法。我们不知道，在接下来的几十年里，人们是否会广泛应用、经常修改教学模式，还是经常使用它却没有参考或承认它的起源。因此，近三十年过去了，我很感激有这个机会来反思教学模式，并描述一些当代意义，特别是在下一代科学标准（NGSS）时代。
在详细讨论教学模式之前，先讲几句背景和语境会合适一点。在开发教学模式时，我们考虑了几件事。首先，在可能的程度上，我们想以一个基于研究的教学模式开始。因此，我们从SCIS学习周期开始，因为它有大量的证据支持阶段和顺序。BSCS对学习周期的补充和修改也有一个研究基础。例如，我们整合了合作学习（Johnson and Johnson 1987），作为对 SCIS 项目原始模型的补充。
第二，我们认识到建构主义的观点：学习需要让经验来与学生们当前的观念产生冲突（例如，错误概念）以及大量的时间和活动来促进他们的思想和能力的重建。
第三，我们希望为以研究为基础的教师提供观点，并对个别课程有定位。我们询问，教师对特定的课程或活动应有什么样的视角？常见的术语如吸引、探究、解释、迁移和评价，表明了这些观点。此外，我们希望在教学序列中表达一种连贯性，一节课如何促进下一节课，课程顺序的意义是什么？
最后，我们试图以一种教师能够理解、可使用和易记忆的方式来描述这个模型。这是5E模型不同阶段的起源。
这篇社论接着简要回顾了这五个阶段，并对每个阶段进行了一些个人反思。本摘要之后是对该模式及其当代意义的更广泛的讨论。
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- BSCS 5E教学模式
- 吸引学习者
这个阶段的目标是引起学生的注意力和兴趣，让学生专注于一个涉及教学目标的内容和技能的情境、事件、演示和问题。从教学的角度来看，提问、指出问题或呈现不同的事件都是吸引学习者的策略的例子。如果学生看起来很困惑，说:“这是怎么发生的”或“我想知道这个”和“我想知道更多”。他们很可能进入了学习状态，学生有一些想法，但他们表达和使用概念的能力以科学角度看待可能并不准确及有效。
几十年来，对于这个阶段，我意识到两件事。吸引部分不一定是一节完整的课，但通常是因为暴露并评估学生的先前知识的需要。它可能像一个问题或一个简短的演示般简洁。例如，教师可以提供一个自然现象的简要描述，并询问学生如何解释这种情况。主要点是学生对教学顺序的学习结果相关的内容感到困惑并去思考。关于这个阶段的第二点是它为教师提供了非正式地确定学生所表达的错误概念的机会。我强调这些观点的非正式性质。并且，吸引阶段不是预先评估。
- 探究现象
在探究阶段，学生有时间和机会进行活动，以解决吸引环节体验的不均衡问题。探究课程或其他课程提供了具其体的、实际的经验，当学生试图阐明在吸引阶段所困惑的要素，他们表达他们当前的概念并展示能力。
探究体验应为后续概念的介绍和描述、实践和教学顺序的技能来设计。学生应该有经验并有机会去形成解释，研究现象，观察模式，发展他们的认知和生理机能。
在探究阶段，教师的角色是去发起活动，描述适当的背景。提供足够的材料和设备，并消除任何错误概念。在此之后，教师应退后成为一名教练，在学生阐明他们的解释，开始重建科学概念和发展他们的能力时，教师应倾听、观察和指导学生。
- 解释现象
这一阶段突出的是对现象的科学解释。学生最初参与并随后探究的概念、实践和能力，现在变得清晰和易于理解，教师引导学生注意前面几个阶段的关键方面并先请学生解释。
利用学生的解释和经验，教师简要而精确地介绍科学或技术概念。本文以NGSS为例，清晰而简单地介绍了该学科的核心思想，包括词汇、科学、程序实践及横向概念。先前的经历应该作为解释的上下文。
我想说在这个阶段口头解释很常见。然而，使用视频、网络或软件也可提供很好的解释。
- 迁移科学概念和能力
学生参与学习经验，扩展、扩大和丰富在前一阶段发展的概念和能力。这样做的目的是为了促进概念和能力向相关新情境的迁移。这个阶段的一个关键点是——所使用的活动对学生是一个挑战但可以实现。
在迁移阶段，教师用一个新的情境让学生面临挑战，鼓励学生之间的互动，并使学生搜寻其他来源，如书面材料、数据库、情境模拟和网络搜索。
- 评价学习者
在某些时候，学生应该收到关于他们的解释和能力的充分的反馈。显然，非正式的形成性评价应从教学顺序的最初阶段开始。但是，作为一个实际问题，教师必须评估和报告教育成果。因此，评价阶段可以处理评估的问题。
在评价阶段，教师应该让学生参与到可以理解的、与之前阶段一致的、与解释一致的体验中，作为评价阶段的一部分，教师应该确定学生学习的证据和获取证据的方法。图1总结了BSCS 5E教学模型。
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图1.BSCS 5E教学模式概述 |
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吸引（Engagement） |
教师或课程任务通过简短的活动来促进学生的好奇心并引出先前的知识，帮助其参与到一个新概念中来。该活动应将过去和现在的学习经验联系起来，揭示先前的概念，并组织学生对当前活动的学习成果的思考。 |
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探究（Exploration） |
探究体验为学生提供了一个共同的活动基础，在其中，现有概念（如错误概念）、流程和技能被认知，从而促进概念的改变。学习者可以完成实验活动，帮助他们使用先前的知识产生新的想法、探索问题、设计和进行调查。 |
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解释（Explanation） |
解释阶段将学生的注意力集中在他们参与和探索经验的特定方面，并提供机会来展示他们的概念理解、过程技能或行为。在这个阶段，教师直接介绍一个概念、过程或技能。教师的解释或其他资源可以引导学习者更深入地理解，这是这一阶段的关键部分。 |
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迁移（Elaboration） |
教师挑战并扩展学生的概念理解和技能，通过新的体验，学生发展更深、更丰富的理解，更多的信息和适当的技能。通过指导他们额外的活动，学生运用他们对概念和能力的理解。 |
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评价（Evaluation） |
评价阶段鼓励学生评估自己的理解和能力水平，并使教师评估学生在实现学习成果方面的进展。 |
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- 问题，建议和影响
多年来，我看到并被问到许多关于BSCS 5E教学模式的问题，本节讨论课程开发者和课堂教师将5E模式应用到教材和教学中所提出的一些问题，5E模型基于学习心理学（NRC 1999a）和观察，即学生需要时间和机会来制定或重建概念和能力，这两个因素证明了每个阶段和5E序列的前景。
- 教学模式的正确使用方式是什么？
更具体而言，教学模式是否应该作为一节课的基础？还是一个学习单元？亦或是整个过程？我的经验表明，该模型的最佳使用是以一个两到三周为单位。其中每个阶段被用作一个多节课的基础（吸引阶段除外，它应该小于一个节课）。在这个建议中，我猜想在一个阶段中有一些课程循环。例如，在探索阶段可能有两个教学内容，在复杂阶段可能有三个教学内容。
使用5E模型作为单一课程的基础会降低单个阶段的有效性，因为它缩短了挑战和重组概念和能力的时间和机会。另一方面，为整个项目使用模型会增加单个阶段的时间和经验，从而使该阶段的视角失去其有效性，例如，教师可能分配了太多的探究时间，或者可能集中于多个解释。
- 可以省略一个阶段吗？
我的建议:不要省略一个阶段。早期关于SCIS学习周期的研究发现，当一些阶段被忽略或顺序改变时，效率会下降（Lawson，Abraham和 Renner 1989）。从当代对学生如何学习的理解来看，每个阶段和各个阶段的总和都是完整的，就像最初设计的那样（Taylor，Van Scotter和Coulson 2007）。这个问题通常是基于先前教学的想法，这些想法是省略吸引或探究而直接去解释。另外，一些人认为应省略迁移。这里的重点是学习与应用相结合的迁移。
- 阶段的顺序可以改变吗？
我的回答与前面关于省略一个阶段的回答类似。什么要改变顺序？人们会在探究之前解释吗？最初的顺序是为了提高学生的学习，并随后得到研究的支持（NRC 于1999a和1999b，Bybee 等人于2006年和Wilson 等人于2010年）。也有关于学习周期的早期研究，专门研究改变顺序的问题（Renner，Abraham和Bernie于1988年，Marek和 Cawalllo于1997年），该研究表明，当序列改变时，效率会降低。所以，我不建议改变阶段的顺序。
- 是否可以增加一个或多个阶段？
我的同事Arthur Eisenkraft，通过将吸引拆解为引出和吸引，并在评价后增加一个扩展，增加了两个阶段，以强调知识转移的重要性（Eisenkraft于2003年）。原则上，如果是基于对学习的研究，我对增加一个阶段（或两个阶段）没有问题，这就是Eisenkraft的修改。
虽然没有研究支持，但我相信有回顾标题、建立标准和为更多阶段区分战略的实际问题。我发现3到5个阶段是最合适的。
- 阶段可以重复吗？
是的，有时重复一个阶段是必要的。这种改变应该是基于课程开发者或教师对学生学习概念或发展能力所需时间和经验的判断，需要明确的是，重复一个阶段的例子是吸引、探究、探索，不一定要在评价之前进行探究。
- 评价不应该是连续的吗？
有效的教师不断地评估学生的理解。在教学模式中，评估阶段旨在作为一个单元结束时进行的终结性评估。当然，某些评价应该是非正式的和连续的。但是，在本单元结束的时候也需要一个评价。
- 如果我需要在解释阶段之前（或之后）解释一个想法怎么办？
这可能是必要的﹐因为有些想法是学生理解一个单元的主要概念的先决条件。教师必须对这些概念的优先性和先决条件做出判断，需强调单位的主要或关键概念和能力，不要用不太重要的解释以免离题。
- 5E能否用于NGSS及多维度集成？
是的。事实上，我已经找到了 5E可以帮助着解决将NGSS的多维度融入课堂的挑战。教学阶段当然可以包括为学生提供机会体验科学和工程实践、学科核心素养和横向概念的活动。在翻译课堂教学中的NGSS （Bybee 2013）中，我使用了 5E作为整合多维NGSS的例子。
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- 结论
我早期与 BSCS 5E教学模式的联系是设计一个教学序列，它将帮助教师以有意义的方式进行教学，一种能提高学生学习的方式，我仍然坚持这个目标。在它的起源之时，我并不知道它的潜在广泛应用。科学教育界的许多人已经认识到这种模式的实用价值并将它采纳进学校计划、州框架和国家指导方针中，在这几十年里，这个模式有一些东西吸引了社区的兴趣，这深深触动了我。
总之，我鼓励你们继续使用这一模式，并充分认识课堂教师应根据学生的个人情况做出适当的调整。
Rodger W. Bybee（rodgerwbybee@gmail.com）是生物科学课程研究（BSCS）的执行理事，现在已经退休，住在科罗拉多州的戈尔登。
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- 参考文献
- Atkin, J.M., and R. Karplus. 1962. Discovery or invention? The Science Teacher 29 (5): 45–51.
- Bybee, R.W. 2013. Translating the NGSS for classroom instruction. Arlington, VA: NSTA Press.
- Bybee, R.W., J.A. Taylor, A. Gardner, P. Van Scotter, J. Carlson Powell, A. Westbrook, and N. Landes. 2006. BSCS 5E instructional model: Origins and effectiveness. A report prepared for the Office of Science Education, National Institutes of Health. Colorado Springs, CO: BSCS.
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Eisenkra
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