運用“5E”教學模式開展生物概念教學

高鷺

摘要：運用“5E”教學模式，引導學生在探究的基礎上理解和建構“植物的蒸騰作用”概念：創(chuàng)設問題情境，讓學生暴露前概念，引發(fā)認知沖突，“吸引”學生;帶領學生從宏觀現(xiàn)象到微觀結構層層“探究”，豐實概念;讓學生在探究的基礎上表達理解，“解釋”概念;引導學生通過“遷移”應用，總結概念意義;開展“評價”，考查學生對概念及技能的掌握。

關鍵詞：“5E”教學模式;初中生物;概念教學;蒸騰作用

“5E”教學模式是美國生物學課程研究所開發(fā)的一種基于建構主義的教學模式，由吸引（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、遷移（Elaboration）和評價（Evaluation）5個教學環(huán)節(jié)構成?！拔笔瞧鹗辑h(huán)節(jié)，旨在“吸引”學生對學習活動產生興趣，激發(fā)學生主動進行探究的意愿;“探究”是中心環(huán)節(jié)，通過具體的探究活動幫助學生進行認知;“遷移”環(huán)節(jié)，引導學生繼續(xù)發(fā)展對知識的理解和應用技巧，擴充知識的基本內涵;“評價”環(huán)節(jié)，在于了解教學效果和學生的學習情況。“5E”教學模式作為一種重要的探究式教學模式，更多地被用于生物概念教學中。筆者嘗試運用“5E”教學模式開展《植物的蒸騰作用》一課教學。

一、吸引：暴露前概念，引發(fā)認知沖突

教師展示資料：一株玉米從出苗到結實的一生中，需要消耗200 kg以上的水，這些水的用量大致分為1.872 kg、0.250 kg和202.106 kg，而其用途大致分為散失到大氣中、維持生理過程和構成植物體的組成部分。提問：這些途徑分別需要多少水？

學生思考、回答，大多認為202.106 kg的水用于維持生理過程，1.872 kg的水用于構成植物體，0.250 kg的水會散失到大氣中。

教師展示結果：1.872 kg的水用于構成植物體，0.250 kg的水用于維持生理過程，202.106 kg的水散失到大氣中。對于這一結果，學生表達了驚訝。有的學生還說：這么多水都散失到大氣中，太浪費了！這說明學生缺乏對于植物蒸騰作用的了解。同時，認知沖突也有效引發(fā)了學生的學習興趣。

“吸引”環(huán)節(jié)，通過創(chuàng)設問題情境，暴露出學生的錯誤前概念——“看不見”的蒸騰作用只消耗很少的水，引發(fā)認知沖突，從而激發(fā)他們的學習興趣和探究意愿。

二、探究：從宏觀現(xiàn)象到微觀結構，層層豐實概念

（一）觀察蒸騰作用

課前，教師指導學生將多種植物土壤以上的部分分別套上塑料袋并觀察實驗現(xiàn)象。課始，教師讓學生匯報，得出實驗結果：塑料袋內層均有小水珠。教師順勢提問：“為什么會有小水珠？”在教師的引導下，學生思考后回答：“可能是水蒸氣液化形成的小水珠。”之后，教師引導學生通過這一現(xiàn)象說出蒸騰作用的定義：水分以氣體的狀態(tài)從植物體內散發(fā)到植物體外的過程。

（二）探究植物進行蒸騰作用的主要器官

教師引導學生以小組為單位探究植物進行蒸騰作用的主要器官：參考教材“測定植物的蒸騰作用”實驗，自由選擇大葉黃楊枝條（有葉片）、南天竹枝條（有果實）、黃金菊枝條（有花）作為實驗對象進行實驗探究。通過復習科學探究的過程，讓學生意識到在設計并開展實驗時要注意單一變量原則、對照實驗原則等。在學生設計實驗的過程中，教師適時給予一定的指導。學生完成實驗設計后，每組派代表進行交流，發(fā)現(xiàn)問題，修改實驗設計。之后，學生分小組進行實驗探究，學生觀察到：在大葉黃楊組中，有葉片的枝條所在的錐形瓶液面下降，且塑料袋內層有小水珠，無葉片的枝條沒有明顯變化;在南天竹組中，有果實的枝條和無果實的枝條均沒有明顯變化;在黃金菊組中，有花的枝條和無花的枝條均沒有明顯變化。通過探究，學生得出結論：植物進行蒸騰作用的主要器官是葉片。

（三）分析葉片結構與蒸騰作用的關系

教師展示葉片的結構示意圖（如圖1），引導學生推測葉片散失水分的結構。通過復習七年級葉片結構的相關知識，教師引導學生說出：葉片的結構包括表皮、葉肉和葉脈。進而，學生推斷：植物可能通過葉表皮散失水分。

教師引導學生將大葉黃楊的葉片浸入到盛有70℃水的燒杯中，學生觀察到：葉片的兩面均有小氣泡產生，且葉片背面的小氣泡比正面多。這樣，學生分析得出：葉片背面散失水分的結構可能比葉片正面多。

（四）探究葉片的氣孔結構

教師指導學生制作青菜葉片上表皮和下表皮的臨時裝片，并觀察、對比二者的異同。在探究過程中，臨時裝片的制作是難點，其質量會影響學生對結果的判斷。而這也是學生不斷發(fā)現(xiàn)問題，并嘗試解決問題的過程。學生遇到比較多的問題有：視野偏暗、氣泡較多、表皮上葉肉較多、圖像不清晰等。針對這些問題，教師及時給予指導，幫助學生高效完成實驗。學生除了能觀察到許多形狀不規(guī)則的表皮細胞外，還可以看到成對的半月形的保衛(wèi)細胞，以及由保衛(wèi)細胞圍成的空腔所構成的氣孔。學生通過對比上表皮和下表皮的實驗結果，發(fā)現(xiàn)：葉片下表皮氣孔較多，而上表皮氣孔較少。這樣的結果與學生之前的推測是一致的。

教師引導學生選擇不同植物葉片的表皮進行觀察。在觀察睡蓮葉片表皮時，學生發(fā)現(xiàn)：浮水植物睡蓮葉片的氣孔主要分布在上表皮。學生進一步思考后推測：浮水植物的下表皮與水接觸，不利于水以氣體形式散發(fā)，故氣孔主要分布在上表皮。

（五）探究氣孔開閉原理

教師指導學生用0.3 g/mL蔗糖溶液對葉表皮裝片進行引流處理，觀察氣孔的變化。當學生發(fā)現(xiàn)氣孔逐漸關閉后，教師指導學生復習七年級所學的植物吸水失水的原理。學生得出結論：當保衛(wèi)細胞失水時，氣孔關閉;反之可以推測，當保衛(wèi)細胞吸水時，氣孔開放。這樣就完成了氣孔開閉原理的探究。

“探究”環(huán)節(jié)，引導學生根據(jù)“吸引”環(huán)節(jié)產生的認知沖突開展對“蒸騰作用”的層層探究：從宏觀現(xiàn)象到微觀結構，從觀察植物的蒸騰作用到探究氣孔的開閉原理。在此過程中，教師巡視、觀察、傾聽，了解學生的探究情況;當發(fā)現(xiàn)問題時，教師不直接給出答案，而是引導學生自主解決問題，以充分彰顯學生在課堂中的主體地位。這樣的過程，有助于學生知識的內化和探究能力的提升。

三、解釋：在探究的基礎上表達對概念的理解

教師引導學生基于之前的層層探究過程，嘗試用自己的語言解釋植物的蒸騰作用，使蒸騰作用的概念、特點或意義明確化和可理解化。教師指導學生運用概念圖（最終成果如圖2所示）等形式，將蒸騰作用概念的內涵、外延、特點等概念要素進行整合。

“解釋”環(huán)節(jié)，教師引導學生將注意力集中在對探究過程和結果的展示及分析方面，嘗試基于個體的理解解釋“蒸騰作用”概念。進一步地，引導學生整合對“蒸騰作用”概念的理解，形成概念圖，完善整體認知。

四、遷移：基于理解和應用總結概念意義

教師引導學生思考：植物吸收的水分有90%以上通過蒸騰作用散失到大氣中，這是不是一種浪費？這一問題源自“吸引”環(huán)節(jié)中學生的疑問。學生通過之前的學習，很容易回答這一問題，并在教師的引導下總結出蒸騰作用的意義：（1）參與生物圈的水循環(huán);（2）使植物產生一種向上運輸水分的拉力，促進根吸收水分和溶解在水中的無機鹽;（3）水分從葉表面大量散失，降低葉表面的溫度，使植物不會因為氣溫過高而灼傷。

“遷移”環(huán)節(jié)，教師讓學生運用“蒸騰作用”概念解釋課始的疑問，并在此基礎上總結出蒸騰作用的意義，發(fā)展對概念的理解和應用。在利用概念解決問題時，教師特別注意引導學生使用剛剛學習的術語（如水循環(huán)），強化對概念的認知。此外，教師還適時展示了“綠水青山就是金山銀山！”這一句話，開展生態(tài)環(huán)境保護教育，增強學生的社會責任意識。

五、評價：考查對概念及技能的掌握

本節(jié)課最后，教師出示練習題，檢測學生的概念掌握情況。練習題內容如下：

1.蒸騰作用發(fā)生的部位是? ? ? ? ? ? ?。

2.控制蒸騰作用強弱的結構是? ? ? ? ? ? ?。

3.植物蒸騰作用對自身的意義是? ? ? ? ? ? ?，對自然界的意義是? ? ? ? ? ? ?。

4.我國為什么提倡大規(guī)模植樹造林活動？我國在西部地區(qū)實施“退耕還林還草”工程對改善西北地區(qū)的氣候有什么作用？

前3道練習比較簡單，考查學生對“蒸騰作用”概念的識記;最后一道練習有一定難度，需要學生深入思考，綜合本節(jié)課所學，能有效評價學生對于“蒸騰作用”概念的理解。

“評價”是“5E”教學模式中的最后一個環(huán)節(jié)，旨在考查學生對概念及技能的掌握。盡管放在最后，卻貫穿整節(jié)課，甚至拓展至課前和課后。評價的形式可以采用紙筆測驗等正式評價（如本節(jié)課尾的4道練習題），也可以是在整個教學過程中都可以采用的非正式評價（如學生探究過程的表現(xiàn)）。評價的內容很多，比如學生的上課表現(xiàn)、參與度、實驗的規(guī)范性、對現(xiàn)象解釋的合理性、對同學的評價等。評價的方式可以多樣，如師評、自評、互評等。

以上只是“5E”教學模式運用于生物概念教學的一次積極嘗試。我們不能輕易地斷言其對某一教學內容、某一學科的完全適用性和具體效果，必須通過教學實踐來驗證。

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