“5E教學模式”在高中生物核心概念教學中的應用
——以“染色體變異”一節(jié)為例

俞泓伶

（江蘇省啟東中學 江蘇南通 226200）

1 生物核心概念的提出

我國教育部頒布了《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱新課標）具體指出中學生物學課程的理念是核心素養(yǎng)為宗旨，內(nèi)容聚焦大概念，教學過程中實踐，學業(yè)評價促發(fā)展。而關(guān)注核心概念的學習無疑是達成這一目標的重要途徑。圍繞生物學核心概念來組織和開展教學活動能有效的提高教學效益，有助于學生對知識的理解和遷移應用，因此如何在課堂中實現(xiàn)核心概念的有效傳遞就成為了很多教師關(guān)注的重點問題。然而傳統(tǒng)的教學模式較難調(diào)動學生的學習興趣，教師可借助5E教學模式，激發(fā)學生學習生物的興趣，并促使學生將學到的知識應用于實踐，提升學生的學習能力、探究能力及善于解決問題的實踐能力。

2 5E教學模式的概述及選課初衷

“5E教學模式”是美國生物學課程研究機構(gòu)于1989年開發(fā)的一種建構(gòu)主義教學模式。其教學過程突出強調(diào)學生的主體地位，學生通過自主學習、合作探究的學習方式，尋求答案，并靈活地遷移運用，從而建構(gòu)認知。5E教學模式包括吸引（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、遷移（Elabora-tion）和評價（Evaluation）5個緊密相連的環(huán)節(jié)。在吸引環(huán)節(jié)，教師重點是使學生產(chǎn)生對新概念的學習欲望，并使學生暴露出頭腦中的先前概念；在探究環(huán)節(jié)，教師是引導者和組織者，學生自主合作；在解釋環(huán)節(jié)，學生先通過探究對問題做出自己的解釋，并提供相應的依據(jù)，教師進行必要的引導，并對學生的解釋進行修正，最終師生一起構(gòu)建科學的概念；在遷移環(huán)節(jié)，教師提供變式，創(chuàng)設一個新的探究情境，學生靈活運用知識，解決問題；在評價環(huán)節(jié)，教師通過檢測或提問的方式對整個教學活動做最后的評估，判斷整個教學活動的優(yōu)缺點，提供一個評估自己教學能力的機會。教師利用5E教學模式進行生物學課程的教學設計，能很好地踐行新課程改革。

染色體變異這一節(jié)內(nèi)容前后涉及了染色體組、二倍體、多倍體、單倍體等多個概念，其中染色體組是這一節(jié)中的核心概念，但是學生很難完整準確地把握這一概念的理解，從而影響到對二倍體、多倍體和單倍體概念的理解。如何突破概念教學中學生死記硬背的瓶頸制約，努力讓學生體驗概念形成的過程，是本節(jié)課教學設計的指導思想。

3“5E教學模式”在“染色體變異”中的具體實施

3.1 吸引環(huán)節(jié)

教師在充分了解學生的認知結(jié)構(gòu)和已有背景知識的前提下，創(chuàng)設情境，激發(fā)學生的學習興趣，使學生進入學習狀態(tài)，通過設問引發(fā)認知沖突。

在減數(shù)分裂和基因突變與基因重組中，學生對“同源染色體”和“基因重組”的概念有一定了解，教師首先向?qū)W生展示圖1，并提出以下問題：圖1中A和B是否都發(fā)生了基因重組？

設計意圖：教師利用學生原有的認知結(jié)構(gòu)狀態(tài)，呈現(xiàn)“染色體易位”圖解，促使學生展開討論，從而發(fā)現(xiàn)兩者的區(qū)別，打破學生原有認知結(jié)構(gòu)，使學生產(chǎn)生認知沖突，激發(fā)學生求知欲望，讓學生產(chǎn)生不滿足感和急于獲取新知識的積極性。

通過對上述問題的思考，學生了解生物的可遺傳變異除了基因突變和基因重組外，還有染色體變異。教師可展示染色體結(jié)構(gòu)變異四種類型的圖片，引導學生觀察比較，最后由學生自主歸納出染色體缺失、重復、易位、倒位的特點。對于每種類型的染色體變異，教師結(jié)合具體的例子，進一步加深學生對染色體變異的理解。通過此過程，教師可引導學生初步構(gòu)建染色體變異的概念圖。

3.2 探究環(huán)節(jié)

這一環(huán)節(jié)是“5E”學習模式的主體，學生將在探究的過程中習得知識與技能。此環(huán)節(jié)中，學生是主體，教師只作為引導者和促進者，適時地給予學生必要的指導。這樣充分突顯學生的主體地位，也體現(xiàn)新課程所倡導的“探究學習、合作學習”的理念。

教師要求學生閱讀教科書86頁有關(guān)染色體組概念的表述：細胞中的一組非同源染色體，在形態(tài)和功能上各不相同，攜帶著控制生物生長發(fā)育的全部遺傳信息，這樣的一組染色體叫做一個染色體組。學生對染色體組這一定義的理解僅靠這一表述是無法把握其本質(zhì)特征的，而這一認知上的需求促使學生帶著疑惑進入下一個學習環(huán)節(jié)。

活動一：學生每兩人為一個小組，利用教師事先提供的磁性貼片在小黑板上擺出雌、雄果蠅的染色體組成。先完成的小組上前展示。教師提問：①果蠅體細胞有幾條染色體？（8條）常染色體有幾條？（6條）性染色體有幾條？（2條）②哪些染色體互為同源染色體？（1和2、3和4、5和6、7和8）③ 雌雄個體所含的性染色體有何區(qū)別？（雌性性染色體為XX，雄性為XY）

活動二：師生共同回憶減數(shù)分裂的過程，每個小組拼出雌性果蠅卵細胞中染色體的分布以及雄性果蠅精細胞中的染色體分布。教師提問：① 果蠅卵細胞和精細胞中各有幾條染色體？（4條）② 每個細胞中的染色體在形態(tài)、大小、功能上有何特點？（大小、形態(tài)各不相同）③ 這些染色體是什么關(guān)系？（非同源染色體）

活動三：學生按照等位基因的概念，將教師提供的寫有Aa、Bb、Cc、Dd的白色膠布標注在雌性果蠅體細胞的4對染色體上，最后將相應的卵細胞的染色體上標注基因。教師提問：卵細胞中的基因是否為控制本物種生長發(fā)育的全部基因？（是）

經(jīng)過3個討論活動，學生總結(jié)出染色體組的概念：細胞中的一組非同源染色體，它們在形態(tài)和功能上各不相同，但又相互協(xié)調(diào)，共同控制生物生長、發(fā)育、遺傳和變異的全部信息，這樣的一組染色體叫做一個染色體組。

活動四：學生伸出雙手，教師提出問題：雙手共有幾對同源染色體？學生觀察思考，從雙手中兩個拇指的直觀表象的演示中加了對同源染色體的概念的理解。接著，教師進一步引導學生觀察思考：左右各五根手指分別表示同源染色體彼此分離，左手上的五根手指代表一個染色體組，右手也是為一個染色體組，那么，左手與右手的染色體組對比，有何特點？學生通過觀察雙手中手指的形狀與大小，進一步加深對“染色體組”的概念及特點的理解。

設計意圖：染色體組的概念較為復雜和抽象，如果直接講述，學生是很難理解其實質(zhì)。教師提供生物學事實以支撐，從雌雄果蠅體細胞和生殖細胞的染色體的形態(tài)和數(shù)目分析入手，設置一系列的問題情境。學生通過聯(lián)系以前所學的知識，主動參與概念的形成、分析、運用和辨析，幫助認識染色體組的概念。這是一個從感性認識上升到理性認識過程，學生能夠理解相關(guān)生物學事實的總體特征，建構(gòu)新的概念。

3.3 解釋環(huán)節(jié)

解釋是5E教學模式的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是考驗探究學習活動有效性的階段。教師可通過學生練習、解釋等形式，給學生表達其對核心概念理解的機會，從而了解學生對核心概念的掌握程度。

在本環(huán)節(jié)，教師設置兩個問題供學生思考：①圖2中細胞含有幾個染色體組？②某生物的基因型為AAaaBbbb，那么，有多少個染色體組？

圖2 某細胞的染色體示意

學生以小組為單位，討論后回答。對于問題①，學生1和2有不同的答案：

學生1：細胞中含有2條染色體大小、形態(tài)不同的非同源染色體，而非同源染色體為一組，故有2個染色體組。

學生2：我認為如果每條染色體為一組，那么染色體組中并沒有包含這種生物體“全部遺傳信息”，因此，我認為2條染色體構(gòu)成一個染色體組。整個細胞含有3個這樣的染色體組。

經(jīng)過兩位學生的解釋和分析，其他學生對“染色體組”的概念清晰了許多。此外，學生掌握了染色體組的一種判斷方法：形態(tài)相同的染色體的條數(shù)即為染色體組數(shù)。

學生3：控制同一性狀的基因在同源染色體上，而同源染色體是形態(tài)、大小一樣的染色體就是一個染色體組，所以該生物是4個染色體組。問題②較問題①更加復雜，這個學生的判斷方法獲得了其他學生的認同，最后所有學生一起歸納出如染色體組的第二種判斷方法：控制同一性狀的基因個數(shù)即為染色體組數(shù)。

圖3 某細胞的染色體示意

設計意圖：通過此環(huán)節(jié)的討論交流，以及教師的指導，學生對有關(guān)問題的解釋達成共識，從而達到共同學習的目的。

3.4 遷移環(huán)節(jié)

學生初步掌握“染色體組”的核心概念后，教師應再設情境，讓學生明確核心概念的內(nèi)涵及外延，促進概念的應用與遷移。

教師請學生閱讀教材內(nèi)容，討論并概括單倍體、二倍體、多倍體的概念，并從發(fā)育起點、染色體組兩個方面指出其的區(qū)別，最后舉出相關(guān)的例子。在學生初步了解三者區(qū)別后，教師繼續(xù)提問：圖3中有幾個染色體組？（4組）該生物是幾倍體？（四倍體、單倍體）有的學生說是四倍體，有的說是單倍體，產(chǎn)生了分歧。教師繼續(xù)引導：如果該細胞是來自具有8個染色體組的生物所產(chǎn)生的配子，那么此細胞發(fā)育形成的個體稱為什么？（單倍體）如果該細胞是一個受精卵細胞，那么此細胞發(fā)育形成的個體稱為什么？（四倍體）

設計意圖：在教師有意識地引導下，學生產(chǎn)生分歧，促進學生區(qū)別和理解單倍體與多倍。

3.5 評價環(huán)節(jié)

通過前面4個環(huán)節(jié)的教學，學生對于核心概念已經(jīng)較為深刻。這時，教師布置習題，觀察學生如何應用新學的概念，并進行綜合評價。這樣既保證概念教學目標的達成，也助于教師發(fā)現(xiàn)、改進概念教學。

4 總結(jié)

傳統(tǒng)的教學設計理論具有自身的局限性，5E教學模式從激發(fā)學生學習興趣開始，經(jīng)過一系列問題串層層深入，幫助學生自主建構(gòu)科學的知識，符合新課標提出的理念，也符合學生的認知規(guī)律。因此，應用5E教學模式更有利于本節(jié)教學任務的完成。