利用5E“精致”環(huán)節(jié)培育生命觀念促進(jìn)深度學(xué)習(xí)

摘 要：形成生命觀念的關(guān)鍵是在理解生物學(xué)概念的基礎(chǔ)上，進(jìn)行概念整合和觀念融合。本文通過(guò)案例闡述了在5E教學(xué)模式的“精致”環(huán)節(jié)實(shí)施相應(yīng)的教學(xué)策略，如提供資料，分析綜合形成觀念;設(shè)置問題，抽象思考觀念本質(zhì);聯(lián)系其他，拓寬范圍提煉觀念;創(chuàng)設(shè)情景，運(yùn)用觀念解決問題等。進(jìn)而在課堂教學(xué)中實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)的深層化和學(xué)生思維的深層化，促進(jìn)學(xué)生形成生命觀念，并能夠用生命觀念解釋現(xiàn)象，解決問題，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：生命觀念;5E教學(xué)模式;精致環(huán)節(jié);深度學(xué)習(xí)

生物學(xué)教學(xué)中，學(xué)生要掌握科學(xué)知識(shí)，更重要的是在此基礎(chǔ)上形成生命觀念。根據(jù)2017版《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，生命觀念是指對(duì)觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的抽象，是經(jīng)過(guò)實(shí)證后的想法或觀點(diǎn)，有助于理解或解釋較大范圍的相關(guān)事件和現(xiàn)象。課程標(biāo)準(zhǔn)中提出了“結(jié)構(gòu)與功能觀”“穩(wěn)定與平衡觀”“進(jìn)化與適應(yīng)觀”“物質(zhì)與能量觀”等生命觀念。當(dāng)下倡導(dǎo)深度學(xué)習(xí)，要求學(xué)生對(duì)學(xué)科知識(shí)和思維的深層化，生命觀念的形成是深度學(xué)習(xí)的一項(xiàng)突出表現(xiàn)。教學(xué)中如何設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程，才能使學(xué)生從生物學(xué)知識(shí)和概念的理解到進(jìn)一步形成生命觀念呢？

5E教學(xué)模式是一種建構(gòu)主義的概念教學(xué)模式，包含Engagement（引入）、Exploration（探究）、Explanation（解釋）、Elaboration（精致）、Evaluation（評(píng)價(jià)）五個(gè)環(huán)節(jié)?！熬隆笔歉拍顚W(xué)習(xí)的提升環(huán)節(jié)。本文分析了5E教學(xué)模式在高中生物學(xué)課堂的一些案例，闡述從“精致”環(huán)節(jié)培育生命觀念的教學(xué)策略，以此促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。

一、 提供資料，分析綜合形成觀念

生物學(xué)典型事實(shí)是形成生物學(xué)概念的基礎(chǔ)。學(xué)生可通過(guò)分析一系列相關(guān)的客觀事實(shí)的本質(zhì)特征，升華生命觀念。在“精致”環(huán)節(jié)，教師補(bǔ)充提供相關(guān)的生物學(xué)事實(shí)，引導(dǎo)學(xué)生分析和綜合，形成生命觀念。

例如，《染色體變異》的重要概念是“染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)量變異都可能導(dǎo)致生物性狀的改變甚至死亡”。采用5E教學(xué)模式教學(xué)，以唐氏綜合征篩查引入，分析染色體變異類型，學(xué)生解釋概念。在“精致”環(huán)節(jié)利用資料分析，深入剖析造成染色體變異的原因，總結(jié)突變的類型作為評(píng)價(jià)。在“精致”環(huán)節(jié)中分析資料的信息，有助于理解“進(jìn)化與適應(yīng)觀”。

本案例在“精致”中提供“限性斑紋雌蠶的產(chǎn)生”和“微核實(shí)驗(yàn)”的資料，分析兩則資料中的染色體變異類型，并思考誘導(dǎo)染色體變異發(fā)生的原因。學(xué)生運(yùn)用染色體變異類型進(jìn)行判斷，同時(shí)分析出物理因素和化學(xué)因素使細(xì)胞發(fā)生染色體變異。染色體變異的誘變因素和遺傳信息發(fā)生變化的結(jié)果，與基因突變是相似的。學(xué)生可經(jīng)分析認(rèn)識(shí)到染色體變異和基因突變的本質(zhì)特征是相似的。這樣可使學(xué)生在后續(xù)的學(xué)習(xí)中能更好地理解“突變和基因重組為進(jìn)化提供原材料，基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變”這一觀念。在本案例中，通過(guò)提供更多的資料，由學(xué)生分析出染色體變異與基因突變相似的本質(zhì)特征，有助于“進(jìn)化與適應(yīng)觀”的形成。另一方面，在該環(huán)節(jié)中，通過(guò)提供更多生產(chǎn)生活的資料，將知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐融合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的深層化學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)染色體變異的深度理解。

二、 設(shè)置問題，抽象思考觀念本質(zhì)

生命觀念需要通過(guò)抽象、概括而形成。在教學(xué)中有必要通過(guò)恰當(dāng)?shù)膯栴}，促進(jìn)學(xué)生獨(dú)立思考，將生命觀念適時(shí)地予以外顯和總結(jié)。在“精致”環(huán)節(jié)中設(shè)置一個(gè)直指概念內(nèi)涵、有思考價(jià)值的問題，由學(xué)生進(jìn)行抽象思考感悟，有助于提煉生命觀念。

學(xué)業(yè)水平要求經(jīng)過(guò)《細(xì)胞的增殖》學(xué)習(xí)，學(xué)生從整體上理解有絲分裂對(duì)于生物保持遺傳的意義。采用5E教學(xué)模式教學(xué)，以水仙花無(wú)性繁殖引入，探究DNA和染色體的數(shù)量變化曲線，解釋有絲分裂的過(guò)程。于精致環(huán)節(jié)提問“從有絲分裂的角度思考為什么無(wú)性繁殖的水仙花在親子代間性狀高度相似”，通過(guò)總結(jié)“有絲分裂中可能發(fā)生的突變類型”做出評(píng)價(jià)。

該“精致”中的問題有多維度答案。首先，分裂間期，DNA半保留復(fù)制使遺傳物質(zhì)得到精確復(fù)制。第二，分裂前期，染色質(zhì)變成染色體的狀態(tài)易于分離。第三，著絲點(diǎn)的分裂和紡錘絲的牽引保證了子染色體平均地移向細(xì)胞兩極。有絲分裂過(guò)程中發(fā)生的核膜的消失與重構(gòu)，染色質(zhì)與染色體的變化，和其他的細(xì)胞變化都指向保證遺傳物質(zhì)在親子代細(xì)胞間的一致性。所以本案例在精致環(huán)節(jié)中借由提出問題，將有絲分裂的過(guò)程和意義外顯，學(xué)生在思考討論和總結(jié)的過(guò)程中感悟“進(jìn)化與適應(yīng)觀”。在問題的思考中，學(xué)生運(yùn)用分析、推理、抽象等高階思維，也運(yùn)用了“結(jié)構(gòu)與功能觀”去分析問題，實(shí)現(xiàn)概念理解的提升，促進(jìn)思維的深層化。

三、 聯(lián)系其他，拓寬范圍提煉觀念

幾乎每一個(gè)概念都與其他概念相關(guān)聯(lián)。生命觀念的形成依賴于從眾多概念中找關(guān)聯(lián)，做提煉。因此形成多個(gè)概念后，通過(guò)找到概念的內(nèi)在聯(lián)系，構(gòu)建概念體系，有助于有機(jī)整合成生命觀念?！熬隆杯h(huán)節(jié)可在解釋完單一概念后，引入其他概念，學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中通過(guò)找到概念之間的內(nèi)在關(guān)系，如因果、遞進(jìn)或并列等，將多個(gè)概念整合，形成生命觀念。

以5E教學(xué)模式的《生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)》為例，以漳江口紅樹林生態(tài)系統(tǒng)為導(dǎo)入，探究該生態(tài)系統(tǒng)的非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者，總結(jié)生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者的定義。在“精致”環(huán)節(jié)，從光合作用和呼吸作用兩方面去闡述生物（生產(chǎn)者、消費(fèi)者與分解者）與環(huán)境之間的能量和物質(zhì)的交流。最后構(gòu)建模型圖描述四者的關(guān)系作為評(píng)價(jià)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中滲透“能量與物質(zhì)觀”。

在本案例的“精致”環(huán)節(jié)中，抓住了“光合作用和呼吸作用”和“生物與環(huán)境交流”的內(nèi)在聯(lián)系：能量與物質(zhì)變化。一方面，生產(chǎn)者的光合作用，利用光能將CO2和H2O轉(zhuǎn)變?yōu)樘呛蚈2，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為糖中的化學(xué)能。另一方面，通過(guò)生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者的呼吸作用將有機(jī)物重新轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物，其中釋放出的能量，一部分以熱能的形式散失，一部分用于生物的各項(xiàng)生命活動(dòng)。從整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的范圍去看，物質(zhì)是循環(huán)的，能量由光能的形式輸入，最終以熱能的形式散失。這就形成了物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的概念。本節(jié)課在解釋完生態(tài)系統(tǒng)的組成成分后，在精致環(huán)節(jié)通過(guò)分析能量與物質(zhì)的變化使學(xué)生將光合呼吸概念與生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概念進(jìn)行整合，有助于形成“能量和物質(zhì)觀”這一生命觀念。本案例的教學(xué)環(huán)節(jié)中將學(xué)科知識(shí)有機(jī)整合，通過(guò)“精致”環(huán)節(jié)使新知識(shí)的學(xué)習(xí)經(jīng)過(guò)了舊知識(shí)的批判思考和分析的，促進(jìn)了知識(shí)的深層化學(xué)習(xí)。

四、 創(chuàng)設(shè)情景，運(yùn)用觀念解決問題

學(xué)生在解決具體的生物學(xué)問題時(shí)，既要運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)，又要有生命觀念的指導(dǎo)。所以“精致”環(huán)節(jié)可創(chuàng)新情景，使學(xué)生在具體情景中在運(yùn)用生命觀念解決實(shí)際問題。此過(guò)程學(xué)生基于生命觀念，運(yùn)用剛接觸的新概念進(jìn)行邏輯推理。在解決問題的過(guò)程中，要求學(xué)生不要局限于自己直觀的感受，而是通過(guò)分析追求理性的認(rèn)知。

在《激素調(diào)節(jié)的過(guò)程》中，以“馬拉松運(yùn)動(dòng)員血糖的平衡是怎樣維持的”問題引入，通過(guò)分析血糖的來(lái)源去路和胰島素和胰高血糖素的作用探究答案，學(xué)生建構(gòu)模型進(jìn)一步解釋激素調(diào)節(jié)血糖平衡的過(guò)程，可進(jìn)一步補(bǔ)充神經(jīng)調(diào)節(jié)的參與。在“精致”環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)糖尿病情景，學(xué)生要思考糖尿病患者的病因和真正危害之處。最后學(xué)生探討如何減少患糖尿病風(fēng)險(xiǎn)作為評(píng)價(jià)。

糖尿病是學(xué)生初中就有接觸過(guò)的情景，但現(xiàn)實(shí)中一些學(xué)生只識(shí)記“三多一少”結(jié)果，甚至認(rèn)為“多飲，多食卻體重減輕”的糖尿病是一種減肥的方法。這說(shuō)明學(xué)生并沒有理解糖尿病這一疾病的實(shí)質(zhì)，存在著錯(cuò)誤認(rèn)知。在本案例中，利用激素調(diào)節(jié)的過(guò)程，使學(xué)生分析糖尿病之所以尿中含糖是因?yàn)檠沁^(guò)高，腎小球?yàn)V過(guò)的葡萄糖超過(guò)腎小管重吸收葡萄糖的閾值，造成尿液中含糖。進(jìn)一步分析，血糖中過(guò)高的可能原因是降血糖激素胰島素分泌不足。通過(guò)“穩(wěn)態(tài)與平衡”的生命觀念進(jìn)行邏輯分析，學(xué)生得出糖尿病患者的病因。學(xué)生思考糖尿病的真正危害之處，是從胰島素的功能推理，胰島素不足會(huì)使細(xì)胞吸收葡萄糖不足，人體則會(huì)能量供應(yīng)不足，則生命活動(dòng)受到巨大影響。思考過(guò)程蘊(yùn)含著“能量與物質(zhì)”的生命觀念，促進(jìn)了思維的深層化，實(shí)現(xiàn)了從機(jī)械性識(shí)記到真正理解糖尿病的疾病危害，有助于學(xué)生基于正確的生物學(xué)認(rèn)知逐漸樹立健康生活的社會(huì)責(zé)任。

綜上所述，本文提出了四種5E教學(xué)模式中的“精致”環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)策略：第一，提供生物學(xué)事實(shí)，學(xué)生分析通過(guò)生物學(xué)事實(shí)的本質(zhì)特征建構(gòu)生命觀念;第二，設(shè)置具體概念的本質(zhì)問題，使學(xué)生在抽象思維中，概括生命觀念并將其外顯;第三，引入其他概念，建立不同概念間的聯(lián)系，在系統(tǒng)性的知識(shí)中抽象更宏觀視角的生命觀念;第四，創(chuàng)設(shè)嶄新情景，學(xué)生運(yùn)用生命觀念解決具體問題，在實(shí)踐和運(yùn)用中不斷將生命觀念深化。在“精致”環(huán)節(jié)經(jīng)歷相應(yīng)教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生經(jīng)過(guò)批判性反思和高水平思維的抽象概括，從生物學(xué)事實(shí)和概念的學(xué)習(xí)中可進(jìn)一步形成生命觀念，這有望成為實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]譚永平.發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)：為何及如何建立生命觀念[J].生物學(xué)教學(xué)，2017，42（10）：7-10.

[2]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：3.

[3]吳成軍，張敏.美國(guó)生物學(xué)“5E”教學(xué)模式的內(nèi)涵、實(shí)例及本質(zhì)特征[J].課程·教材·教法，2010（6）：108-112.

[4]鐘能政，雕玲.試論生命觀念與科學(xué)思維的教學(xué)融合[J].課程·教材·教法，2019，39（8）：118-123.

作者簡(jiǎn)介：

鄭燁，福建省漳州市，福建省漳州第一中學(xué)。

基金項(xiàng)目：2018年福建省基礎(chǔ)教育課程教學(xué)研究課題“運(yùn)用‘5E教學(xué)模式提升學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的案例研究”（No.MJYKT2018-118）。