5E教學(xué)模式在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的有效應(yīng)用

基金項(xiàng)目：2023年遵義市基礎(chǔ)教育一般課題“‘5E’教學(xué)模式在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究”（課題編號：2023ZB038）。

5E教學(xué)模式是一種基于建構(gòu)主義理論視角提出的教學(xué)模式，有5個(gè)核心環(huán)節(jié)：吸引、探究、解釋、遷移與評價(jià)。新課標(biāo)中提出了以人為本的教育理念，這與5E教學(xué)模式高度契合。在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)有效應(yīng)用5E教學(xué)模式，對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程與方式加以改進(jìn)，引領(lǐng)學(xué)生深入探究生物學(xué)現(xiàn)象，使其在掌握生物理論知識的同時(shí)發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)，幫助他們充分掌握所學(xué)內(nèi)容，提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

本文以“探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響”這一實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)為例。學(xué)生在學(xué)習(xí)本課之前，已經(jīng)初步了解光合作用，知道一些環(huán)境因素能夠影響植物光合作用的速率，不過他們難以將已經(jīng)學(xué)習(xí)的理論知識與實(shí)際聯(lián)系起來，也難以深刻理解光合作用知識在生活實(shí)踐中的應(yīng)用，存在只了解表面、不理解實(shí)質(zhì)的問題。盡管課本中已經(jīng)明確提出實(shí)驗(yàn)材料是圓形的綠色小葉片，并給出了探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度影響的參考實(shí)驗(yàn)方案，但是學(xué)生無法準(zhǔn)確把握一些操作步驟中的細(xì)節(jié)，如學(xué)生很難通過吹氣確保玻璃管內(nèi)的二氧化碳濃度相同，也很難將注射器里面的空氣和圓形綠色小葉片中的氣體充分排出。因此，部分教師會(huì)直接借助教材中的參考實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行“紙上談兵”，或者播放相關(guān)實(shí)驗(yàn)視頻。

對此，筆者認(rèn)為應(yīng)以現(xiàn)代教育技術(shù)為依托，應(yīng)用5E教學(xué)模式開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，以此幫助學(xué)生掃清學(xué)習(xí)障礙，讓他們深入理解相關(guān)知識，真正明白相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理[1]

一、營造合理實(shí)驗(yàn)情境，吸引學(xué)生主動(dòng)探究

“吸引”是5E教學(xué)模式的第一個(gè)環(huán)節(jié)。在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師在應(yīng)用5E教學(xué)模式時(shí)，要想方設(shè)法地吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，使其積極參與實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。對此，高中生物教師在實(shí)驗(yàn)課堂上可通過創(chuàng)設(shè)合理教學(xué)情境的方式吸引學(xué)生的注意力，借助常見的生活現(xiàn)象引出實(shí)驗(yàn)主題，這樣不僅能有效激發(fā)學(xué)生的興趣，還能在一定程度上降低生物知識的理解難度[2]

首先，教師可利用多媒體課件出示兩張對比明顯的圖片：一張圖片上是生長繁茂的熱帶雨林植物，另外一張圖片上是枝葉稀疏、生長緩慢的沙漠植物。同時(shí)，教師可播放一段菜農(nóng)在溫室大棚中通過調(diào)節(jié)光照、溫度等條件來提高蔬菜產(chǎn)量的視頻，以此創(chuàng)設(shè)生活化情境。然后，教師可引出問題：為什么不同環(huán)境中的植物生長狀況差異如此巨大？溫室大棚里的菜農(nóng)是如何通過改變環(huán)境因素來提高產(chǎn)量的？這些與生活實(shí)際緊密相關(guān)的問題能夠有效吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)他們的探究興趣。接著，教師可引領(lǐng)學(xué)生回顧學(xué)過的光合作用的基本概念、原理和反應(yīng)式等知識，并設(shè)置問題：光照強(qiáng)度、溫度、二氧化碳濃度等環(huán)境因素是如何影響光合作用強(qiáng)度的？教師通過這一問題，能讓學(xué)生把已學(xué)知識和新的探究內(nèi)容聯(lián)系起來，意識到新知識是建立在舊知識基礎(chǔ)上的，并順利引出本課主題一一探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響。最后，教師可讓學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行自由討論，分享其對上述問題的看法。在小組討論結(jié)束后，教師可以讓各個(gè)小組派代表發(fā)言，分享他們的討論結(jié)果。同時(shí)，教師可簡單點(diǎn)評各組代表的發(fā)言情況，肯定學(xué)生的積極思考，同時(shí)指出其存在的不足，以此為后續(xù)探究活動(dòng)的開展奠定基礎(chǔ)。

二、精心設(shè)計(jì)生物實(shí)驗(yàn)，學(xué)生親歷探究過程

“探究”是5E教學(xué)模式的第二個(gè)環(huán)節(jié)，也是最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。教師要重視凸顯學(xué)生的主體地位，為其提供體驗(yàn)整個(gè)實(shí)驗(yàn)探究過程的機(jī)會(huì)，以此培養(yǎng)他們的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc探究能力，提升他們的科學(xué)素養(yǎng)。為此，在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)把探究問題與獲取知識的權(quán)利交給學(xué)生，扮演好支持者和引導(dǎo)者的角色，指導(dǎo)學(xué)生圍繞主題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作，讓其自主探究生物學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)[3]

在這一環(huán)節(jié)，教師要引領(lǐng)學(xué)生自主探究光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度等環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響，使其掌握科學(xué)探究的方法，提升他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作能力。首先，教師可展示不同光照條件下植物生長存在差異的圖片，引導(dǎo)學(xué)生思考影響光合作用強(qiáng)度的因素，提出“光照強(qiáng)度如何影響光合作用強(qiáng)度？”“降低二氧化碳濃度會(huì)對光合作用強(qiáng)度產(chǎn)生什么影響？”等問題。然后，教師可讓學(xué)生根據(jù)已學(xué)知識和生活經(jīng)驗(yàn)圍繞問題大膽提出假設(shè)，并讓他們闡述相應(yīng)的依據(jù)。接著，教師可指導(dǎo)學(xué)生分組制訂實(shí)驗(yàn)方案，并為學(xué)生提供菠菜葉、打孔器、注射器、碳酸氫鈉溶液、臺燈等實(shí)驗(yàn)器材，讓他們自主確定自變量、因變量和無關(guān)變量，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟和記錄表格。最后，教師可讓學(xué)生按照他們設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。比如，學(xué)生可先用打孔器獲取大小一致的菠菜葉小圓片，然后用注射器抽出菠菜葉小圓片中的氣體，使其沉到裝有清水的小燒杯底部，并設(shè)置不同光照強(qiáng)度或二氧化碳濃度實(shí)驗(yàn)組，將菠菜葉小圓片放入對應(yīng)裝置中，最后觀察并記錄菠菜葉小圓片上浮的時(shí)間和數(shù)量。在開展實(shí)驗(yàn)的過程中，教師要提醒學(xué)生進(jìn)行規(guī)范操作并注意安全。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師要指導(dǎo)學(xué)生整理數(shù)據(jù)，并讓他們初步分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，討論遇到的問題。

三、解釋生物實(shí)驗(yàn)原理，檢驗(yàn)理解掌握情況

“解釋”是5E教學(xué)模式的第三個(gè)環(huán)節(jié)。在高中生物實(shí)驗(yàn)課中，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上深入分析相應(yīng)的生物學(xué)現(xiàn)象，并解釋出現(xiàn)這些現(xiàn)象的原因，能加深對實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識。為此，高中生物教師在應(yīng)用5E教學(xué)模式開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，應(yīng)引領(lǐng)學(xué)生分析與解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、探究過程與結(jié)果，考查他們對實(shí)驗(yàn)原理的理解與掌握情況，幫助他們糾正錯(cuò)誤認(rèn)知，消除疑點(diǎn)和解決難題，從而提升他們的學(xué)習(xí)效果[4]

在“解釋”環(huán)節(jié)，首先教師可讓學(xué)生回顧實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提出“在實(shí)驗(yàn)中，光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度改變后，菠菜葉小圓片上浮數(shù)量和速度有什么變化？”等問題，并鼓勵(lì)學(xué)生踴躍發(fā)言，分享看到的現(xiàn)象。然后，教師可運(yùn)用多媒體技術(shù)展示光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)過程，詳細(xì)闡釋其中物質(zhì)和能量的變化情況，并引導(dǎo)學(xué)生解釋實(shí)驗(yàn)原理：光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH增多，能為暗反應(yīng)提供充足的動(dòng)力，促進(jìn)三碳化合物的還原，生成更多氧氣，所以葉片上浮加快；二氧化碳作為暗反應(yīng)的原料，其濃度升高時(shí)，生成的三碳化合物更多，光合作用增強(qiáng)，釋放的氧氣更多。接著，教師可組織學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行小組討論，讓其根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理分析數(shù)據(jù)，思考環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度影響的本質(zhì)。最后，教師可邀請學(xué)生表達(dá)自己的想法，并結(jié)合學(xué)生的發(fā)言給予其有針對性的點(diǎn)評，以此加深他們對實(shí)驗(yàn)原理的理解，初步考查他們是否真正理解和掌握相關(guān)知識。

四、適當(dāng)進(jìn)行拓展延伸，驅(qū)使學(xué)生遷移應(yīng)用

在新課改背景下，學(xué)生不能以獲得好的考試成績?yōu)橹饕康膩韺W(xué)習(xí)知識，而是要通過學(xué)習(xí)知識提高自己的認(rèn)知水平和綜合技能，學(xué)會(huì)解決實(shí)際問題?！斑w移”是5E教學(xué)模式的第四個(gè)環(huán)節(jié)。在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，經(jīng)過前面幾個(gè)環(huán)節(jié)的探究，大多數(shù)學(xué)生已經(jīng)掌握一定的生物知識與技能，因此在本環(huán)節(jié)，教師可進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣古c延伸，引導(dǎo)學(xué)生在新場景中遷移運(yùn)用新知識，以此加深學(xué)生對相關(guān)知識的理解，培養(yǎng)他們的知識應(yīng)用能力和問題解決能力[5]

首先，教師可通過課件展示一些生活中常見的場景，如溫室大棚蔬菜種植、室內(nèi)植物栽培等，并提出“在這些實(shí)際種植場景中，我們要怎么應(yīng)用所學(xué)的環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響的相關(guān)知識來提高作物的產(chǎn)量或促進(jìn)植物的生長？”等問題，以此促使學(xué)生主動(dòng)思考和討論，讓他們將所學(xué)的實(shí)驗(yàn)知識與生活實(shí)際聯(lián)系起來。然后，教師可讓學(xué)生分組討論在實(shí)際種植過程中不同環(huán)境因素的調(diào)控方法，包括光照強(qiáng)度、溫度、二氧化碳濃度等。比如，針對溫室大棚種植，學(xué)生可探討如何通過安裝補(bǔ)光燈來調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度，如何利用溫控設(shè)備調(diào)節(jié)溫度。教師要參與到學(xué)生的討論交流中，給予學(xué)生適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，確保學(xué)生的討論是圍繞光合作用原理展開的，避免他們偏離學(xué)習(xí)方向。接著，教師可讓各小組根據(jù)討論結(jié)果制訂一個(gè)具體的植物種植調(diào)控方案，包括所需材料、操作步驟、預(yù)期效果等。學(xué)生在制訂方案時(shí)不僅要考慮實(shí)施的可行性，還要考慮方案的操作簡便性和成本等。最后，教師可讓學(xué)生小組分別展示他們設(shè)計(jì)的方案，并讓其他小組從科學(xué)性、創(chuàng)新性、實(shí)用性等角度提出意見和建議。同時(shí)，教師要及時(shí)歸納總結(jié)，肯定學(xué)生的創(chuàng)新思維和應(yīng)用能力，并指出其存在的一些問題，引導(dǎo)他們進(jìn)一步完善方案，以此加深其對所學(xué)知識的理解，增強(qiáng)其解決問題的能力。

五、鼓勵(lì)學(xué)生表達(dá)交流，積極評價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

“評價(jià)”是課堂教學(xué)的重要組成部分，通常是最后一個(gè)環(huán)節(jié)。有效的評價(jià)能讓學(xué)生認(rèn)清自己，了解自己的優(yōu)點(diǎn)與不足，促進(jìn)他們?nèi)姘l(fā)展。在應(yīng)用5E教學(xué)模式的高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要重視評價(jià)環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生積極展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，總結(jié)和分享各自的收獲與遇到的問題，并根據(jù)他們的表現(xiàn)進(jìn)行合理的評價(jià)，以此提升他們的學(xué)習(xí)質(zhì)量[6]。

在本環(huán)節(jié)，教師要充分凸顯學(xué)生的主體地位。首先，教師可讓各小組派一名代表上臺，利用課件、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等形式展示本組的實(shí)驗(yàn)成果，匯報(bào)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路、控制的自變量、觀察記錄的因變量以及最終得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。在小組代表匯報(bào)過程中，其他學(xué)生要認(rèn)真傾聽，記錄疑問和想法。在小組代表匯報(bào)結(jié)束后，其他學(xué)生可針對匯報(bào)小組的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析等提出問題，如“你們在調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度時(shí)，如何保證其他環(huán)境因素完全一致？”“實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在一定波動(dòng)，你們是如何處理異常數(shù)據(jù)的？”等。匯報(bào)小組則需要明確回答這些問題。這樣能促進(jìn)學(xué)生的思維碰撞，讓學(xué)生深入分析實(shí)驗(yàn)中的亮點(diǎn)和不足。然后，教師可從實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性、數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性、結(jié)論的科學(xué)性以及小組合作和表達(dá)交流能力等維度出發(fā)，對各小組的表現(xiàn)進(jìn)行整體評價(jià)，肯定各小組在實(shí)驗(yàn)中的創(chuàng)新點(diǎn)與努力，并指出各小組存在的問題，提出有針對性的改進(jìn)建議。最后，教師可帶領(lǐng)學(xué)生一起總結(jié)環(huán)境因素影響光合作用強(qiáng)度的規(guī)律，以此加深他們對理論知識的理解，幫助他們建構(gòu)系統(tǒng)的知識體系。

六、總結(jié)

總的來說，教師在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用5E教學(xué)模式是很有必要的，能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足，豐富學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程的系統(tǒng)性，讓學(xué)生將理論與實(shí)踐聯(lián)系起來，全身心參與到實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，自主探究相關(guān)知識，從而有效培養(yǎng)他們的實(shí)驗(yàn)技能，提升他們的學(xué)科核心素養(yǎng)。

[參考文獻(xiàn)]

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