運用5E教學模式轉變學生的“前科學概念”

何林芳

摘 要 運用“5E教學模式”對人教版“生物進化的原因”一節進行探究教學，通過問題引導學生探究，促進學生主動思考，說出自己的前科學概念，再通過探究活動引導學生分析討論，并理解到自己“前科學概念”的不合理之處，建立科學概念并利用科學概念解決實際問題。

關鍵詞 5E教學模式 前科學概念 探究 科學概念

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

“5E”教學模式是由美國生物學課程研究的主要研究者之一羅杰·貝爾開發的一種基于建構主義教學理論和概念轉變理論的教學模式，主要由吸引、探究、解釋、遷移和評價5個環節構成，簡稱“5E”教學模式。它適用的范圍很廣，可以是某一節具體課的教學，可以是某一個具體的學科課程教學，也可以是總課程的教學。它的教學核心是“以學生為主體者，教師為引導者”，強調學生自主構建知識。

前科學概念是指學生在接受科學概念教育之前，對日常生活中所感知的現象，通過長期的經驗積累而形成的對事物的非本質的認識，簡稱前概念。可見學生科學概念的形成是建立在前概念基礎之上的，前概念在學生的學習中扮演著非常重要的角色。學生在學習過程中，當科學概念和前概念比較一致時，前概念對科學概念的建構起促進作用；反之，會阻礙科學概念的建構。因此，在教學中，教師應提高對前概念重要性的認識，根據學生的前概念水平，調整和改進課堂教學，幫助學生順利地完成從前概念到科學概念的轉變。

在生物教學中，如何轉變學生的前科學概念變得尤為重要，而轉變方法也多種多樣。對于探究式的課堂中，用5E教學模式來轉變學生的前科學概念形成科學概念是最適合不過了。例如在“生物進化的原因”一節課中，學生的前科學概念很多，如果單純靠講解、圖片或動畫把知識塞給學生，學生很難理解進化的原因，而通過5E教學法，學生能深刻體會進化的原因。

1 “生物進化的原因”一節的教材分析

根據課標，“生物進化的原因”需達成的教學目標為：① 模擬保護色形成的過程，說明生物進化的原因；② 概述自然選擇學說，形成生物進化的觀點。八年級的學生已經知道生物進化的歷程，但對生物進化的原因了解很少，而日常生活中所形成的前概念比較多，因此學生學起來會遇到一些困難。但初二學生樂于探究生物奧秘，教師通過引導學生進行探究、分析實例，可以使學生理解生物進化的原因。因此本節課的重點是研究動物保護色形成的過程，概述自然選擇學說，形成生物進化的觀點。而概述自然選擇學說、形成生物進化的觀點是本節課的教學難點。

2 運用5E教學模式轉變學生的“前科學概念”過程

2.1 引入

首先，教師利用生物進化歷程圖片來創設情景，并提出問題：

① 在生物進化的漫長過程中，新物種是怎樣產生的？

② 為什么有的生物會滅絕？

③ 是什么原因在推動生物進化？說出自己所知道的原因。

總結起來，學生對生物進化的前概念主要有：① 為了適應環境，生物才進化產生新物種；② 環境變化使之產生了新物種。

對第（3）問學生基本不能回答。教師接著指導學生看書上英國曼徹斯特地區的樺尺蛾100年前后體色發生變化的例子，并提出問題：

① 100年后深色樺尺蛾占多數，這是不是一種進化？

② 這種進化是怎么發生的？

教師引導學生理解樺尺蛾的體色與環境色彩相似的現象就叫做保護色。并引導學生模擬一種動物保護色的形成過程，使學生從中體會保護色是怎樣形成的。教師創設學生感興趣的問題情境，激發學生的學習興趣，充分挖掘學生的已有知識，暴露出學生對“生物進化”的前科學概念，由此使學生產生問題意識，引發其新的認知沖突，激發學生進一步探究的欲望。

2.2 探究

教師組織學生進行模擬實驗，探究保護色的進化過程。在學生自行閱讀探究步驟的基礎上，教師提出問題：

① 四種顏色的小卡紙模擬什么？（部分學生的前概念認為是四種不同的動物。教師繼續追問：是四種不同顏色的動物，還是同種動物的四種不同體色？如果是四種不同的動物，動物的天敵應該也要多種，會使實驗更加復雜，因此今天研究的是同種動物的四種不同體色的個體）

② 一張紅色大彩布模擬什么？

③ 組員模擬什么？應該怎樣真實地模擬？

④ 為什么在第二輪實驗中，要在每個幸存者后放3個后代？

在交流討論完這些問題后，學生基本能理解本模擬實驗的內涵，可以順利進行模擬實驗。在完成實驗后，學生統計數據，教師組織學生思考：

① 第三代和第一代的幸存者數量有什么變化？

② 第五代和第三代的幸存者數量又有什么變化？

③ 你能否通過這個模擬實驗推測出生物進化的原因？

學生帶著疑問，親自動手模擬保護色進化的過程，從而領會生物進化的原因。

2.3 解釋

師生統計數據，分析生物進化的原因。思考①和②，學生通過分析數據不難回答。教師再提出問題：

① 一種動物有四種不同的體色，在生物學中稱為什么現象？

② 為什么會有不同的體色？

③ 是環境使這種動物發生了變異，還是生物群內存在變異？（對這個問題學生的前科學概念是認為環境使生物產生了變異，但是模擬中有四種顏色的同一種動物，因此大部分學生能領會到生物本身存在變異個體，不是環境促使生物產生變異）

④ 第五代中，紅色的動物幸存者最多，這些多出來的紅色動物是不是原來其他三種體色的動物變來的？

通過模擬，學生已經體會到了因為環境色彩是紅色，所以紅色的動物不容易被天敵發現，就幸存下來，并繁衍后代，而體色與環境反差特別大的個體容易被天敵發現，存活的少，后代自然也少，因此最后一代中多出的紅色個體并不是其它體色變來的，是自然選擇的結果。這樣學生通過親身體驗、交流、自主構建知識，獲得生物進化的原因。

2.4 遷移

教師組織學生歸納總結，促進學生建構科學概念。在動物保護色的形成過程中，只有適應環境的生物才能更容易生存，并繁衍后代，因此生物進化的原因是自然選擇的結果，可以分為生物進化的內因和外因，內因是生物本身具有的遺傳和變異，而外因是環境選擇。這樣將學生所獲得的零散的、獨立的生物學知識進行歸納整合，找出它們的內部聯系，以概念圖的形式直觀呈現，可以完善學生的認知結構。教師再回到課前提出英國曼徹斯特地區樺尺蛾體色變化的例子，讓學生分析體色變化的原因來鞏固生物進化的原因這一科學概念。教師還可以進行延伸拓展，分析實例。如讓學生運用所學來分析細菌耐藥性產生的原因是不是因為抗生素使細菌產生耐藥性。概念絕不能停留在對概念的抽象理解上，還要學會在實踐中運用，教師引導學生進行充分討論和辨析，使學生消除錯誤的前概念。通過本節課的學習，大部分學生能運用分析生物進化原因的思路，來分析細菌耐藥性的形成過程，說明大部分學生通過本次5E教學模式成功轉變他們的前科學概念，建立起了科學概念。

2.5 評價

評價貫穿在整節課的教學中。在本節教學的“引入”環節中，教師及時指出學生關于進化與環境的錯誤認識，引發學生的認知沖突，激發探究興趣；“探究”環節中調動學生以最真實的狀態進行模擬實驗；“解釋”環節中學生間的相互評價，有利于學生修正、完善對概念的認識，澄清概念的內涵；在“精致”環節，教師及時評價學生概念的掌握和運用情況，促進概念的“精致化”過程。其形式多樣、內容豐富的評價形式對概念教學起著重要的促進作用。

概念教學不僅僅是教學生理解概念的文字含義，更重要的是在了解學生所具有前概念的基礎上，引導學生通過探究或推理或其他途徑去獲得生物學事實，找出相關事實的內在聯系，整合原有知識，構建科學概念。并運用科學概念進行遷移和運用，從而使學生建立新的科學概念，而5E教學模式正是通過探究性學習來獲得科學概念的一種現代教學模式，有利于幫助學生順利完成從前概念到科學概念的轉變。