基于5E教學模式的生物概念教學初探

姚國平

摘要：5E教學模式正是圍繞著幫助學生建構新的概念而設置的。結合初中生物課堂教學實例，探索在5E教學模式指引下如何有效開展初中生物概念教學。

關鍵詞：5E教學模式；初中生物；概念教學

概念教學是生物課堂教學的核心。義務教育階段生物學新課標凸顯了重要概念的傳遞，在課程內容的10個主題中精選了50個重要概念，同時建議教師要圍繞重要概念來組織并開展教學活動，以促進學生對重要概念的深入理解和遷移應用。5E教學模式由美國生物學課程研究（BSCS）基于建構主義理論開發設計，以幫助學生建構新概念的教學活動結構框架，主要由吸引、探究、解釋、遷移和評價5個環節構成，如下表所示。

本文擬結合蘇科版生物學八年級（上）“植物的蒸騰作用”這一重要內容，嘗試運用5E教學模式開展生物學概念教學。

一、創設情境，提出問題，引出概念

認知沖突是引發學生有意義學習心向的重要手段，平復認知沖突所引起的心理失衡就成為問題解決的動機和需要。因此，在教學的“吸引”環節，一般強調通過創設蘊含與重要概念相對應的學科專業問題情境來激發學生的學習興趣，引發學生積極主動地探究。這就需要教師通過訪談、調查，或者憑借以往教學經驗，在正式上課前探查出學生頭腦中與即將學習新概念相關的觀念或前概念，并科學分析原有概念和科學概念之間的差異及其形成差異的原因，然后通過文本呈現、對話交流、實驗演示等常見方式創設問題情境，使得學生在加工新信息、新事實的過程中與原有概念產生認知沖突。這樣能有效激發學生主動建構知識的興趣，引發強烈的探究意愿。

例如，教師展示了《中國花卉報》的一則新聞：“植物的吸水重量，超過了植株本身重量的數百倍。一株玉米或向日葵一生需吸收水分200公斤以上。這就是說，植物所吸取的水，積存和組成植物體的并不多，一般只占吸收總量的2%左右。”學生閱讀之后，在“原有認識”和“現存事實”之間隨即產生了認知失衡，思維一度處于“憤”“緋”狀態，醞釀一段時間后會提出這樣的問題：“那么，其他98%的水分到哪里去了呢？”教師引導學生猜測原因，最后形成這樣的共識：植物通過根從土壤中吸收的水分大部分散失到大氣中去了。“這一過程在植物生理學中叫蒸騰作用。”教師拋出概念的名詞后，繼而又會引發學生的深入思考：蒸騰作用究竟是怎么一回事？如此，從學生已有的認知水平出發，層層深入，引出需要探究的重要概念。

二、提供支架，進行探究，建構概念

學生經產生認知沖突，提出問題并明確問題后，推動了自主探究的順利進行。根據不同的內容特點，教師引導學生進行形式多樣的探究活動，如資料分析、實驗探究、模擬制作等。在探究環節中，學生不僅是身體的參與，更是思維的深入，原有概念、技能、方法在探究活動中會逐漸暴露無疑，這為后繼的概念轉換和概念界定奠定了基礎。在探究中，教師要適當地介入和適時地指導，隨時了解和控制學生探究的進程和深度，避免由于“滑過”現象過快地得出結論，以及“搭便車”現象產生。另外，教師需要給學生搭建必要的支架，如果涉及跨學科知識，則以“先行組織者”方式提供必需的背景知識；如果是實驗探究，還必須提供實驗儀器、實驗材料等。運用何種支持方式，支持到何種程度，取決于探究的進程及學生的實際狀況。

學生的探究活動是本環節的重要內容，本處將通過設計2個實驗引導學生深入探究。

實驗一：葉的蒸騰作用

選取兩枝粗細相近的枝條，一枝將葉片去掉，一枝保留葉片，分別插入兩個50ml的量筒內。枝條露出量筒外的部分用塑料袋罩住，袋口扎緊。兩個量筒內的水的液面高度一樣，液面上滴加適量食用油，防止水分的蒸發。然后把它們放到有陽光的地方，照射約2小時左右。要求學生觀察現象并思考以下問題：①甲組裝置中塑料袋為什么會鼓起來？②甲組裝置中塑料袋壁上水滴是怎么形成的？

實驗二：觀察植物葉表皮的氣孔

撕取葉的下表皮，制成臨時裝片，放在顯微鏡的低倍鏡下觀察。要求學生思考及討論下列問題：①保衛細胞有什么特點？②氣孔是如何開和閉，從而調節蒸騰作用的呢？

三、師生互動，歸納總結，形成概念

這個階段是組織學生對探究過程和結果進行討論、交流。教師要創設一種積極的學習環境來保證學生能充分展示自己或者小組探究階段的成果，讓學生在自由民主的氛圍中闡述自己對所探究知識的理解，分享探究過程中運用的技能和方法，同時鼓勵學生質疑、釋疑，提出不同的見解，讓探究逐步走向深入。這也是一個引導學生由現象到本質、從感性到理性的認知過程，教師應引導學生根據上一環節探究的結果和已有的知識經驗進行推理。如果推理有困難，教師也可以運用其他的材料和媒體幫助學生正確地理解概念，特別要注意轉變學生原有的錯誤概念，建立新的概念。

[案例]“葉的蒸騰作用”實驗分析討論

師：請問大家在實驗中觀察到了什么現象？

生：有大量水滴；甲組量筒內液面下降明顯；甲組塑料袋鼓起來。

師：塑料袋壁上的水滴是怎么形成的？

生：水蒸氣液化形成的。

生：水蒸氣是哪里來的呢？

生：量筒里的水蒸發形成的。

師：可是植物油能防止水分蒸發啊。

生：應該是莖吸收了水分，然后經過葉出來的。

師：你看見樹葉表面有水流出來嗎？

生：沒有。

師：那水分怎么出來的呢？

生：應該是液態的水經過葉片的表面蒸發出來的。

師：這在生物學中不叫蒸發，同學們“看”到了水是以氣態的形式散失到大氣中去的，這就是蒸騰作用。同學們能否用自己的語言描述一下什么是蒸騰作用呢？

生：……（嘗試）

案例中，在學生獲得實驗事實的基礎上，教師運用談話法，針對學生的疑問或錯誤觀念，進行層層設問，并加以引導和解釋，在一步步嚴密的邏輯推理中豐富了科學概念的形成過程，使學生逐步構建起正確的概念體系。

四、積極引導，解釋情景，拓展概念

學生在獲得新的概念后，教師應該為學生提供時間和空間，嘗試用獲得的新概念分析新的情境、解釋新的問題，引導學生繼續發展對概念的理解和應用，進一步深化概念的基本內涵以及擴展概念的外延，并與已有概念產生某種關聯，從而可以加深或拓展對概念的理解。這個過程實際上是新概念不斷精致化、結構化的過程。在利用新概念解釋新情境、新問題時，教師要注意引導學生使用已經掌握的學科專業術語，盡量避免使用口語，以加深對新概念的理解。

例如，在學生形成蒸騰作用這一新概念后，教師可以設問：水分以氣體的形式從植物體內散失到植物體外的過程，叫蒸騰作用。為什么不說是“從葉片內散失到葉片外”？為解開學生的疑惑，教師可以引導學生對比觀察2組實驗，發現乙組塑料袋壁上也有一些水霧，液面也下降了一點。經過討論，學生恍然大悟：原來植物的莖也可以散失部分水分，只不過通過葉散失的水分更多。這樣，概念的內涵得以進一步豐富。

又如，學生知道氣孔的開閉可以調節蒸騰作用的強度后，教師可以引導學生推測開閉的原理。一是根據觀察事實，得出細胞內側壁厚、外側壁薄這樣一種結構特點；二是和吹氣球類比，氣球壁薄的一側先鼓出來。這樣，通過類比、聯想就可以推理出氣孔的開閉原理，為認識蒸騰作用的結構基礎再次打下堅實基礎，同時“結構與功能相適應”的生物學觀點也得以滲透。

五、合理調控，全面評價，鞏固概念

評價是教學活動中的一個重要環節，新課程明確指出要發揮評價促進學生發展、教師提高和改進教學實踐的功能。科學的評價有助于促進學生對探究過程進行理性反思，確保學生的活動沿著最佳的軌道進行。同時，評價也為教師提供了一個對教學活動現實的或潛在的價值做出判斷、評估自己教學效果的機會。在5E教學模式中，既要關注對結果的評價，又要關注對過程的評價，以促進學生在原有水平的發展，鞏固所學概念。

教學過程中的即時評價。例如，觀察蒸騰作用現象時，一般學生只會觀察到塑料袋壁上有水滴，液面下降，而有的學生則會觀察到塑料袋鼓起來。這時應該給予后者充分的鼓勵和肯定，因為這樣的發現，為探究的深入開展提供了契機。而分析現象過程中，教師正確的評價有助于學生隨時進行反思，及時糾正錯誤的方向。

學習結果的評價。例如，要求學生應用所學蒸騰作用的知識，討論回答下列問題：①據調查，在驕陽似火的夏日，綠化地區的氣溫比非綠化地區的氣溫低0.8℃，森林中的氣溫比庭院中的氣溫低1.3℃～3.2℃。有人測量過，城市露天之下的氣溫高達35℃的時候，樹蔭下的氣溫只有22℃左右。這是什么原因，請解釋？②春季植樹時，移栽的樹苗常要剪去一些枝葉，這是為什么？這是一類開放性問題，能有效評價學生對新概念或方法的理解和應用情況。

5E教學模式的教學核心是以學生為主體，強調學生自主構建知識，其最終目標是指向學生科學概念的構建，發展至今得到了教育界，尤其是科學教育界的普遍認可和推廣。模式不能固化，在生物學概念教學中，我們不能僅僅停留在模仿層面，而是應該在充分把握其精髓的基礎上，不斷反思、靈活應用，以幫助學生有效構建科學概念，最終落實生物課程理念和課程目標。