運用5E教學(xué)模式發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)

蔣紅

5E教學(xué)模式是自2002年美國建立21世紀(jì)核心技能框架體系后，由美國生物學(xué)課程（BSCS）研究開發(fā)的一種建構(gòu)主義教學(xué)模式，由5個階段組成，分別是引入（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、精致（ Elaboration）和評價（Evaluation）。該模式被當(dāng)今科技教育領(lǐng)域普遍認(rèn)可，是一種促使學(xué)生建構(gòu)知識體系，提升理性思維，發(fā)展探究能力實用型強的教學(xué)模式。而核心素養(yǎng)是我國現(xiàn)階段提出的落實立德樹人根本任務(wù)的一項重要舉措，明確了學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。其中生物核心素養(yǎng)主要包括四個方面的內(nèi)容：生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任。

目前在教育研究中，運用5E教學(xué)模式直接培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的案例還在研究中，但從已有的理論、實踐經(jīng)驗和相關(guān)研究來看，5E教學(xué)模式能夠促進學(xué)生生物核心素養(yǎng)的養(yǎng)成，故筆者也在教學(xué)實踐中進行嘗試探索，運用5E教學(xué)模式能有效促進學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

1 教學(xué)前的相關(guān)分析

1.1 教學(xué)分析

“綠色植物對水分和無機鹽的吸收”這一節(jié)課要學(xué)習(xí)的內(nèi)容有植物吸收水分和無機鹽的部位、細(xì)胞吸水的原理，以及根吸收水分、無機鹽的過程。本節(jié)課內(nèi)容多，而且又比較復(fù)雜，其中不僅有重要的生物學(xué)基本概念，還滲透了生物學(xué)研究的基本方法。

1.2 學(xué)情分析

這一節(jié)課有三部分內(nèi)容需要學(xué)習(xí)，其中“細(xì)胞吸水和失水原理”是植物體微觀的生理過程，而植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)尚未學(xué)習(xí)，學(xué)生還沒有液泡和細(xì)胞液的概念。另外，本節(jié)課還涉及一些化學(xué)上的溶液、濃度等抽象的概念，對學(xué)生來說是一個難點。

2 運用5E教學(xué)模式授課環(huán)節(jié)

2.1 引入：設(shè)疑導(dǎo)入，走進新知

創(chuàng)設(shè)情境吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，是5E教學(xué)模式的開始環(huán)節(jié)。教師想要在有限的課堂時間內(nèi)達(dá)到無限的教學(xué)效果，就必須在課堂上激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的欲望。課堂的引入部分就是一個很好的切入點。若在引入時，教師能貼近學(xué)生現(xiàn)實生活，與課堂內(nèi)容緊密相連，就可以吸引學(xué)生，幫助學(xué)生回顧已有的知識，同時又能促使學(xué)生對新舊概念產(chǎn)生沖突，從而激發(fā)學(xué)生迫切解決問題的欲望。

教師在教授這節(jié)課時，先給出一張施肥前農(nóng)作物欣欣向榮的圖片。學(xué)生都能準(zhǔn)確地分析出這與根從土壤中吸收生存需要的水和無機鹽有關(guān)。但當(dāng)教師展示第二張施肥后農(nóng)作物無精打采的圖片時，從學(xué)生疑惑的表情上可以看出，這與學(xué)生掌握的前概念——施肥能使農(nóng)作物長得更好發(fā)生了嚴(yán)重的沖突。此時，教師可以啟發(fā)學(xué)生思考：農(nóng)作物無精打采、萎蔫的原因是什么？學(xué)生利用已有知識，分析得出因為根沒有吸收水分。這一現(xiàn)象出現(xiàn)是施肥過后，那是否與之有關(guān)呢？教師引導(dǎo)學(xué)生大膽設(shè)疑。

本環(huán)節(jié)中，教師在創(chuàng)設(shè)情境時，充分了解學(xué)生已有的知識經(jīng)驗，及可能存在的不全面認(rèn)識，進而引導(dǎo)學(xué)生進行理性思維，激發(fā)學(xué)生探究的欲望。

2.2 探究：親歷過程，自主探究

探究既是5E教學(xué)模式的中心環(huán)節(jié)，又作為主線貫穿終始。在這個環(huán)節(jié)中，學(xué)生是活動的主體，他們會在探究活動中，面對新的知識或信息與其前概念形成認(rèn)知沖突，進行概念的重建。教師的作用是引導(dǎo)和輔助，在學(xué)生探究過程中，注意觀察、傾聽，并在適當(dāng)時候提供一些可探究的問題或給以間接的引導(dǎo)。

教師在課堂教學(xué)中根據(jù)引入環(huán)節(jié)中的認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生大膽推測。學(xué)生經(jīng)過仔細(xì)推敲，斟酌，將最有可能的原因與“肥料”的多少即“肥料”的濃度聯(lián)系起來。教師幫助學(xué)生理解濃度、溶液和細(xì)胞液等概念。然后，學(xué)生分組自主設(shè)計探究實驗方案，完成“溶液濃度的大小對植物吸水的影響”。在探究實驗的過程中，大多數(shù)學(xué)生會選用蘿卜作為實驗材料，當(dāng)然有些學(xué)生還大膽采用了黃瓜、番石榴等果實進行實驗。為了使實驗結(jié)果更具有說服力，除了書本上的一些實驗測量數(shù)據(jù)，如硬度、長度以外，有些思維嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男〗M還在實驗中加入了其他一些數(shù)據(jù)測量，如實驗前后燒杯中溶液的量，實驗材料的寬度等進行實事求是的記錄、描述。各小組同時進行觀察探究“根尖的結(jié)構(gòu)”，了解植物吸收水和無機鹽的主要結(jié)構(gòu)是根尖成熟區(qū)的根毛細(xì)胞。結(jié)合兩個探究活動，教師引導(dǎo)學(xué)生分析實驗探究中出現(xiàn)變化的原因。

在這個環(huán)節(jié)中，教師通過創(chuàng)設(shè)活動，為后續(xù)的科學(xué)概念討論提供實踐基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)，通過設(shè)計實驗、觀察現(xiàn)象、控制變量、記錄和分析數(shù)據(jù)、描述和嘗試解釋現(xiàn)象等培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式和科學(xué)的探究技能。這樣可以使學(xué)生較好地理解生物學(xué)概念，并建立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念，用生命觀念來認(rèn)識生物的統(tǒng)一性與多樣性。

2.3 解釋：解釋現(xiàn)象，建構(gòu)新知

解釋是5E教學(xué)模式的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是學(xué)生根據(jù)前兩個階段中的收獲和體會，用自己的語言來說明探究結(jié)果的過程，形成初步的解釋，進一步提高理性思維的過程。

結(jié)合前面環(huán)節(jié)的探究結(jié)果，教師鼓勵學(xué)生用自己的語言嘗試解釋出現(xiàn)變化的原因：蘿卜條、黃瓜、番石榴等出現(xiàn)膨脹和皺縮的原因是因為它們吸水和失水了，而它們吸水還是失水又與周圍的溶液濃度大小有關(guān)。周圍濃度小的如“清水”都吸水膨脹了，周圍濃度大的如“濃鹽水”都失水皺縮了。由于它們屬于不同的器官類型，要完整全面地表述出來對于學(xué)生來說相對比較困難。教師引導(dǎo)學(xué)生從構(gòu)成它們的基本單位“細(xì)胞”層面，嘗試歸納“細(xì)胞吸水”的原理。學(xué)生討論后，歸納出“細(xì)胞吸水”的原理，建構(gòu)成如圖1所示的概念圖，并運用這個原理解釋生活中腌菜、涼拌菜的制作以及菜市場攤販將清水噴灑在萎蔫蔬菜上的原因。

這個環(huán)節(jié)中，教師要求學(xué)生自己來解釋探究的結(jié)果。當(dāng)學(xué)生遇到困難時，教師可以直接借助學(xué)生的實驗過程和結(jié)果，并輔助其他材料和媒體幫助學(xué)生正確的形成概念。通過教師適時點撥、引導(dǎo)、啟發(fā)，師生共同探討，學(xué)生能從個性分析到共性的統(tǒng)一，從感性認(rèn)識到理性思維，為社會責(zé)任的形成奠定堅實的基礎(chǔ)。

2.4 精致：遷移拓展，鞏固新知

精致是5E教學(xué)的拓展提升環(huán)節(jié)，在學(xué)生獲得新概念之后，要運用形成的概念理論解決新的問題、新的現(xiàn)象。拓展性探究和實踐使學(xué)生加深對新形成概念的理解與應(yīng)用。

為了加深對“細(xì)胞吸水”原理的理解，教師在教學(xué)過程中提出一個新問題：測定一個馬鈴薯細(xì)胞液的濃度。學(xué)生制定實驗計劃，并利用現(xiàn)成的實驗材料進行實驗探究。通過這個實驗的探究，學(xué)生不僅能對所學(xué)的概念融會貫通，同時還能拓展他們的思維。學(xué)生討論，得出實驗方案：配置不同濃度梯度的鹽水溶液或者蔗糖溶液，觀察馬鈴薯條塊的變化。而馬鈴薯細(xì)胞液的濃度就是當(dāng)馬鈴薯條塊不發(fā)生變化時燒杯中溶液的濃度。

在這個環(huán)節(jié)中，教師要不斷鼓勵學(xué)生主動積極地運用已學(xué)的知識方法去解決新的問題的過程，是新知識不斷精致化的過程，也是生物學(xué)核心素養(yǎng)養(yǎng)成的過程。

2.5 評價：全面評價，共同提升

評價是5E教學(xué)模式的鞏固提升環(huán)節(jié)，教師通過提問、小組討論、記錄學(xué)生動手操作能力、紙筆評價等多種形式對學(xué)生進行綜合的評價，也可以有學(xué)生互評和學(xué)生自評等評價方式。評價應(yīng)貫穿教學(xué)的整個過程，不僅要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)起點，還要注重過程變化及最終結(jié)果。

在教學(xué)過程中，教師組織學(xué)生分組討論，各小組用不同的方式呈現(xiàn)他們的學(xué)習(xí)成果，構(gòu)建相關(guān)概念。教師選取部分小組進行成果展示，如概念圖、思維導(dǎo)圖等。當(dāng)然，教師在注重學(xué)生的學(xué)習(xí)成果評價的同時，還應(yīng)該注重對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的評價。例如當(dāng)有學(xué)生回答問題的時候，教師及時地給與點評，肯定或者給予及時的糾正，促使學(xué)生形成正確的結(jié)果。當(dāng)有小組合作探究時，小組進行自評和互評等。評價不僅可以激發(fā)學(xué)生的成就感，也可以讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足，不斷反思，深化所學(xué)的內(nèi)容，培養(yǎng)各種能力;同時也能幫助教師從各種評價中發(fā)現(xiàn)教學(xué)的不足，以便調(diào)整教學(xué)策略，共同進步。

3 5E教學(xué)模式的反思

“5E教學(xué)模式”在初中生物學(xué)教學(xué)中能比較全面地暴露出學(xué)生的前概念，在引發(fā)學(xué)生思考、探究、實驗的同時，也能夠使學(xué)生在認(rèn)知沖突中轉(zhuǎn)化前概念。該模式還能調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的熱情，不管是引入、探究，還是解釋評價等環(huán)節(jié)，課堂的主體都是學(xué)生。而教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的組織者、促進者。只有真正地讓學(xué)生成為課堂的主人，才能激發(fā)學(xué)生不斷求知的動力。在教學(xué)探索的過程中，5E教學(xué)模式能幫助學(xué)生形成和發(fā)展生物核心素養(yǎng)，兩者之間的關(guān)系如圖2所示。

總之，5E教學(xué)模式的每個環(huán)節(jié)都能發(fā)揮其特殊的作用，對于促進學(xué)生建構(gòu)科學(xué)知識體系，增強探究能力，提高理性思維，促進生物核心素養(yǎng)的養(yǎng)成具有積極的作用。

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