5E教學(xué)模式在高中生物核心概念教學(xué)中的應(yīng)用

馬翠萍+馬栓

摘 要：通過運(yùn)用5E教學(xué)模式，創(chuàng)設(shè)生活化情境，開展環(huán)環(huán)相扣的探究活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生逐步理解、遷移并應(yīng)用生物學(xué)核心概念，提高“伴性遺傳”一節(jié)教學(xué)的有效性。

關(guān)鍵詞：5E教學(xué)模式；核心概念；伴性遺傳

生物學(xué)科歷來被很多師生視為“文科中的理科”，原因之一就是生物學(xué)科涉及大量的概念。而在生物教學(xué)中，師生雙方多集中于概念表層的事實(shí)性知識(shí)的孤立傳授和記憶，忽略了概念之間的聯(lián)系、概念背后所蘊(yùn)含的生物學(xué)思維及生物學(xué)觀念?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》（下面簡稱“課標(biāo)”）指出，“倡導(dǎo)學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中深入理解生物學(xué)的核心概念”，《美國國家科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》也列出了每個(gè)學(xué)段學(xué)生需要掌握的生物學(xué)核心概念?？梢姡咧猩锝虒W(xué)應(yīng)重視生物學(xué)核心概念的教學(xué)，促使學(xué)生掌握生物現(xiàn)象的本質(zhì)，具備生物學(xué)思維和問題解決能力，從而提高生物科學(xué)素養(yǎng)。

5E教學(xué)模式是基于有意義學(xué)習(xí)理論和建構(gòu)主義理論所開發(fā)的一種教學(xué)模式，包括5個(gè)環(huán)節(jié)，即參與（engage）、探究（explore）、解釋（explain）、遷移（elaboration）和評價(jià)（evaluate），故簡稱5E教學(xué)模式。該模式以學(xué)生自主建構(gòu)為中心，以新舊概念之間的沖突為動(dòng)力，使學(xué)生能建構(gòu)并應(yīng)用新概念?，F(xiàn)以“伴性遺傳”一節(jié)的教學(xué)為例闡述5E教學(xué)模式在高中生物教學(xué)中的實(shí)踐。

一、分析教學(xué)內(nèi)容，把握核心概念

美國著名教育學(xué)家赫德認(rèn)為，核心概念應(yīng)該能夠展現(xiàn)當(dāng)代學(xué)科圖景，是學(xué)科結(jié)構(gòu)的主干部分。生物學(xué)核心概念則是生物學(xué)最核心的概念性知識(shí)，它們構(gòu)成學(xué)科基本結(jié)構(gòu)的骨架，反映生物學(xué)科的本質(zhì)，具備統(tǒng)攝思維功能和遷移價(jià)值?！鞍樾赃z傳”一節(jié)提到的概念有伴性遺傳、遺傳方式、人類遺傳病、交叉遺傳、性別決定等。其中“伴性遺傳”這一概念涵蓋了以色盲癥、抗維生素D佝僂病等為例的多種遺傳病，還承接了前面學(xué)習(xí)中的性別決定內(nèi)容，故“伴性遺傳”可理解為本節(jié)的核心概念。

二、分析教學(xué)對象，確定教學(xué)目標(biāo)

高二學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了遺傳規(guī)律，并且在上一節(jié)的學(xué)習(xí)中接觸過伴性遺傳的一個(gè)典型例子——果蠅白眼性狀的遺傳。在這個(gè)基礎(chǔ)上，學(xué)生可以通過自主探究，逐步深入地理解伴性遺傳現(xiàn)象的本質(zhì)，解釋其遺傳特點(diǎn)。結(jié)合課標(biāo)對本節(jié)內(nèi)容的要求，可確立以下教學(xué)目標(biāo)。

1.知識(shí)目標(biāo)

（1）說出伴性遺傳的概念；

（2）說出家系圖的生物學(xué)意義；

（3）正確書寫性染色體上的基因；

（4）概述并解釋伴性遺傳的特點(diǎn)。

2.能力目標(biāo)

（1）通過分析遺傳家系圖，能夠推斷某病的遺傳方式，預(yù)測后代發(fā)病率；

（2）舉例說明伴性遺傳在實(shí)踐中的應(yīng)用。

3.情感態(tài)度價(jià)值觀目標(biāo)

（1）使學(xué)生意識(shí)到伴性遺傳規(guī)律在生活中的價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生對生物學(xué)的熱愛；

（2）通過遺傳咨詢的學(xué)習(xí)，樹立優(yōu)生優(yōu)育的生物學(xué)觀念。

三、應(yīng)用5E教學(xué)模式，開展核心概念教學(xué)

1.創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)參與興趣

教師展示多張紅綠色盲檢查圖，請學(xué)生檢查自己是否能夠快速準(zhǔn)確地說出圖像內(nèi)容。請學(xué)生閱讀教材P33“問題探討”及道爾頓發(fā)現(xiàn)人類紅綠色盲癥的過程，回答：（1）紅綠色盲癥對生活有什么影響？（2）紅綠色盲癥為什么多發(fā)于男性？（3）人類該怎樣預(yù)防這種疾??？

由于該體驗(yàn)活動(dòng)和學(xué)生個(gè)人息息相關(guān)，他們都積極參與，踴躍發(fā)言，很好地帶動(dòng)了課堂氛圍。學(xué)生基本都能回答問題（1），如不分紅綠、不能安全過馬路等；對于問題（2）（3）的認(rèn)識(shí)則有很大分歧。但學(xué)生已經(jīng)注意到，某些性狀的遺傳確實(shí)與性別相關(guān)，只是不清楚這種生命現(xiàn)象的本質(zhì)。教師順勢引入本節(jié)主題“伴性遺傳”，但不作解釋。

2.逐步探究，引發(fā)認(rèn)知沖突

教師依據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，設(shè)計(jì)3組探究活動(dòng)，由淺入深，循序漸進(jìn)，充分利用學(xué)生自主學(xué)習(xí)與小組合作相結(jié)合的形式，為學(xué)生提供主動(dòng)探索的環(huán)境，使學(xué)生逐步理解“伴性遺傳”這一概念的內(nèi)涵、外延及例證。

探究1：請學(xué)生閱讀P34“資料分析”，結(jié)合圖1，思考：（1）怎么解讀家系圖？（2）該病有什么特點(diǎn)？（3）能否畫出人類X、Y染色體的模式圖？

結(jié)合教材，學(xué)生能很快指出，羅馬數(shù)字代表“代”；阿拉伯?dāng)?shù)字代表個(gè)體；正方形代表男性，圓形代表女性；深顏色表示患者。對于問題（2），學(xué)生大多僅指出，男性患者多于女性患者，即色盲遺傳的第一個(gè)特點(diǎn)。此時(shí)教師不必急于補(bǔ)充，引導(dǎo)學(xué)生畫出他們所理解的X、Y染色體的模式圖，如參考教材P29“圖2-9雌雄果蠅體細(xì)胞的染色體圖解”。學(xué)生作圖過程中認(rèn)識(shí)到Y(jié)染色體比X染色體小很多。這時(shí)教師需要補(bǔ)充X、Y染色體同源區(qū)段、非同源區(qū)段的知識(shí)，學(xué)生最終做出正確圖示（圖2），為進(jìn)一步探究不同區(qū)段上基因的遺傳特點(diǎn)做鋪墊。

探究2：請學(xué)生再次觀察圖1，思考：（1）紅綠色盲的致病基因是顯性基因還是隱性基因？怎樣判斷？（2）紅綠色盲基因位于常染色體上還是性染色體上？怎樣判斷？（3）若位于性染色體上，是位于X染色體上，還是Y染色體上？

對于問題（1），學(xué)生觀察到，不患病的Ⅱ-1和Ⅱ-2生出患病的Ⅱ-3，推出紅綠色盲的致病基因是隱性基因。對于（2）（3），很多學(xué)生認(rèn)為位于X染色體上，但說不出理由。教師需要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已有知識(shí)做出分析，如“問題探討”提到的“紅綠色盲患者男性遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于女性”、作出的人類性染色體模式圖2、果蠅白眼性狀的遺傳等。學(xué)生通過類比推斷紅綠色盲基因位于X染色體的非同源區(qū)段。

探究3：假設(shè)控制紅綠色盲的基因用b表示，以小組為單位，請學(xué)生完成：（1）寫出圖1家系中每個(gè)個(gè)體的基因型；（2）至少寫出兩對夫妻婚配的遺傳圖解；（3）分析該病的遺傳特點(diǎn)。（已知Ⅱ-8不攜帶致病基因）

此時(shí)學(xué)生出現(xiàn)較多問題，如不能正確書寫基因型和遺傳圖解、錯(cuò)誤推斷某個(gè)體的基因型等。教師引導(dǎo)學(xué)生相互糾錯(cuò)，然后選取幾種典型的錯(cuò)誤詳細(xì)講解，使學(xué)生規(guī)范書寫遺傳圖解。endprint

接著，學(xué)生分析家系圖中不同婚配方式的遺傳特點(diǎn)。學(xué)生觀察到Xb在Ⅰ-2→Ⅱ-3→Ⅲ-2中的傳遞過程，得出色盲遺傳的第二個(gè)特點(diǎn)——交叉遺傳（即男性色盲基因只能從母親那里傳來，以后只能傳給女兒）以及第三個(gè)特點(diǎn)——色盲患者的兒子也是色盲。

3.解釋概念，建構(gòu)知識(shí)框架

在上述探究活動(dòng)的基礎(chǔ)上，請學(xué)生解釋“紅綠色盲癥多發(fā)于男性”，說出對“伴性遺傳”概念的理解。

學(xué)生1：紅綠色盲癥的致病基因是隱性基因，只存在于X染色體上，在男性中只要存在致病基因就會(huì)表現(xiàn)患病，而女性的兩條X染色體上同時(shí)存在致病基因才會(huì)患病，所以紅綠色盲癥在男性中的發(fā)病率更高。

學(xué)生2：紅綠色盲的遺傳就是一種伴性遺傳，果蠅的白眼遺傳也是。伴性遺傳就是指性染色體上基因控制的性狀，在遺傳的時(shí)候總是和性別相關(guān)聯(lián)。

學(xué)生3：伴X染色體隱性遺傳病在男性中的發(fā)病率更高。

學(xué)生4：某人與色盲女性結(jié)婚，后代最好要女孩。

通過探究和解釋，學(xué)生基本理解“伴性遺傳”概念。這個(gè)過程中，教師要及時(shí)幫助學(xué)生理清解釋思路，并用專業(yè)化的術(shù)語總結(jié)概念，使學(xué)生對本節(jié)內(nèi)容有一個(gè)整體認(rèn)識(shí)。

4.遷移概念，豐富知識(shí)體系

學(xué)生初步掌握“伴性遺傳”核心概念后，請學(xué)生觀察圖3、圖4，思考：（1）伴X染色體顯性遺傳有什么特點(diǎn)？（2）伴Y遺傳有什么特點(diǎn)？這樣可使學(xué)生明確概念的外延，促進(jìn)知識(shí)的應(yīng)用和概念的遷移。

學(xué)生能夠較快總結(jié)出這兩類伴性遺傳的特點(diǎn)，加深了對“伴性遺傳”概念的理解。

5.評價(jià)概念，鞏固概念學(xué)習(xí)

通過前面4個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生已經(jīng)對本節(jié)的核心概念和一般概念有了深刻的理解和認(rèn)識(shí)。此時(shí)教師給出以下練習(xí)題，觀察學(xué)生如何應(yīng)用新學(xué)的概念和方法解決新問題，并進(jìn)行綜合評價(jià)，這樣既保證概念教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成，也助于發(fā)現(xiàn)、改進(jìn)概念教學(xué)。

圖5是人類紅綠色盲的遺傳系譜圖，請分析回答：

（1）控制人類紅綠色盲的基因位于___染色體上，患者的基因型可表示為___。此類遺傳病的遺傳特點(diǎn)是____。

（2）寫出該家族中下列成員的基因型：4__，10__，11___。

（3）14號成員是色盲患者，其致病基因是由第一代中的某個(gè)個(gè)體傳遞來的。用成員編號和“→”寫出色盲基因的傳遞途徑____。

（4）若成員7與8再生一個(gè)孩子，是色盲男孩的概率為__，是色盲女孩的概率為__。

四、教學(xué)反思

本節(jié)教學(xué)從生物學(xué)現(xiàn)象出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生扮演遺傳推理中的“福爾摩斯”，經(jīng)分析、抽象概括而形成“伴性遺傳”概念，在解釋、遷移概念的基礎(chǔ)上加深對概念的理解，體現(xiàn)了5E教學(xué)模式在生物學(xué)核心概念教學(xué)中的優(yōu)越性。筆者在此過程中感觸頗多。第一，開展概念教學(xué)，一定要有效組織學(xué)生主動(dòng)參與到探究中。學(xué)生只有參與進(jìn)去了，才能深刻感受到自身頭腦中新舊認(rèn)知的差異，進(jìn)而樹立對核心概念的正確理解。第二，運(yùn)用5E教學(xué)模式不能流于形式，教師需要根據(jù)學(xué)情和課標(biāo)反復(fù)揣摩每個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)，讓不同層次的學(xué)生都能有較大的收獲提高。endprint