基于“5E教學(xué)模式”的初中生物學(xué)概念教學(xué)

洪慧敏

摘要 以“5E教學(xué)模式”開展“綠色植物的呼吸作用”這節(jié)課的教學(xué)，通過實驗情境激發(fā)學(xué)生思維，分析討論引發(fā)認(rèn)知沖突，層層遞進(jìn)的實驗探究幫助學(xué)生主動建構(gòu)科學(xué)概念。

關(guān)鍵詞 5E教學(xué)模式 概念教學(xué) 呼吸作用 實驗探究

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）》特別強(qiáng)調(diào)概念教學(xué)和科學(xué)探究，并提出“生物學(xué)課程中的科學(xué)探究是學(xué)生積極主動地獲取生物科學(xué)知識、領(lǐng)悟科學(xué)研究方法而進(jìn)行的各種活動”。膚淺的“探究”活動不能幫助學(xué)生理解概念和原理，對科學(xué)概念的理解是科學(xué)素養(yǎng)的重要組成之一。學(xué)生科學(xué)思維能力的發(fā)展也需要以理解重要科學(xué)概念為基礎(chǔ)。而“5E教學(xué)模式”可以有效地提高學(xué)生這方面的需求。該模式基于建構(gòu)主義，強(qiáng)調(diào)在以學(xué)生為中心的教學(xué)中教師促進(jìn)學(xué)生在探究的基礎(chǔ)上理解和建構(gòu)科學(xué)概念。該教學(xué)模式包括引入（Engage）、探究（Explore）、解釋（Explain）、擴(kuò)展（Elaborate）和評價（Evaluate）5個環(huán)節(jié)，簡稱“5E教學(xué)模式”。“5E教學(xué)模式”能探查學(xué)生的前科學(xué)概念，能在培養(yǎng)學(xué)生探究能力的同時，幫助學(xué)生構(gòu)建科學(xué)概念。

1教學(xué)實施前的相關(guān)分析

1.1教材分析

“綠色植物的呼吸作用”是繼綠色植物光合作用之后，又一個重要植物的生理過程的學(xué)習(xí)。本節(jié)課不僅有重要的生物學(xué)基本知識、基本概念，同時還滲透了生物學(xué)研究的基本方法。本節(jié)課設(shè)計概念的解析如圖1所示。

1.2學(xué)情分析

1.2.1學(xué)生的前概念分析

學(xué)生對呼吸作用的認(rèn)識大多停留在對呼吸現(xiàn)象的認(rèn)識上，即吸入氧氣呼出二氧化碳，甚至把呼吸作用等同于呼吸現(xiàn)象。

1.2.2“5E教學(xué)模式”與學(xué)情的匹配

如果依靠教師在多媒體演示輔助下的講解，雖能讓學(xué)生“記憶事實”，但無法讓學(xué)生體驗發(fā)現(xiàn)問題、探究問題和解決問題的過程。筆者運用“5E教學(xué)模式”能和學(xué)生共同體驗探究的樂趣和價值。系列實驗不斷驅(qū)動學(xué)生在主動探究中去理解、去領(lǐng)悟，在暴露錯誤前概念的同時，通過科學(xué)探究過程建構(gòu)“呼吸作用”的相關(guān)概念。通過“5E教學(xué)模式”的5個環(huán)節(jié)將學(xué)科重要概念內(nèi)化為學(xué)生解決實際問題的工具。

2運用“5E教學(xué)模式”的授課環(huán)節(jié)

2.1引入

本環(huán)節(jié)的主要目標(biāo)是從科學(xué)家探究生命現(xiàn)象的實驗入手，讓學(xué)生隨著科學(xué)的探究歷程去提出問題、作出假設(shè)，從而引發(fā)進(jìn)一步的探究的愿望。

教師介紹科學(xué)家的實驗：1771年，英國科學(xué)家普里斯特利通過密閉容器植物與小白鼠實驗證實植物能更新污濁的空氣。可有人于黑暗環(huán)境中重復(fù)他的實驗，卻得出相反的結(jié)論，植物和動物同樣會使空氣變污濁。教師啟發(fā)學(xué)生思考：植物呼吸是怎樣的過程呢？是否也和人體一樣吸入氧氣，呼出二氧化碳？

2.2探究

本環(huán)節(jié)的主要目標(biāo)是通過3個層層相扣的實驗，逐步深入理解呼吸作用的現(xiàn)象和實質(zhì)，建構(gòu)呼吸作用的概念。通過前兩個實驗明確植物的呼吸作用消耗氧氣、產(chǎn)生二氧化碳后，教師引導(dǎo)學(xué)生思索實驗現(xiàn)象下的內(nèi)在變化。學(xué)生分析第三個實驗呼吸作用能量釋放這一現(xiàn)象，理解發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)的微觀物質(zhì)分解。

探究1：植物的呼吸作用釋放二氧化碳。

教師分別將甲（裝有萌發(fā)種子）和乙（裝有燙熟種子）罐中的氣體擠入澄清石灰水中，學(xué)生觀察石灰水的變化。因為七年級的學(xué)生還不了解二氧化碳讓澄清石灰水變渾濁的特性，因此在此實驗之前，教師先邀請兩位學(xué)生分別向澄清石灰水中通入空氣和呼出的氣體。學(xué)生在感嘆化學(xué)變化之神奇的同時，學(xué)習(xí)和探究的熱情進(jìn)一步高漲。

探究2：植物的呼吸作用消耗氧氣。

教師分別將燃燒的蠟燭放入甲、乙瓶中，學(xué)生觀察蠟燭的燃燒情況。在分析實驗現(xiàn)象時，學(xué)生暴露出前概念：二氧化碳增多是導(dǎo)致火焰熄滅的根本原因。因為七年級學(xué)生還未學(xué)習(xí)過燃燒條件的相關(guān)知識，大多數(shù)學(xué)生也不太了解氧氣助燃的特性，因此教師需要做相關(guān)知識的補(bǔ)充和介紹。

探究3：植物的呼吸作用產(chǎn)生能量。

教師提前一天準(zhǔn)備好兩個保溫瓶（甲瓶中萌發(fā)種子，乙瓶中煮熟種子），學(xué)生測量瓶中溫度。在分析萌發(fā)種子呼吸作用導(dǎo)致溫度上升原因時，暴露出部分學(xué)生的前概念：由于二氧化碳（溫室氣體）增多從而導(dǎo)致溫度上升。教師從能量來源角度，引導(dǎo)學(xué)生正確分析現(xiàn)象，使學(xué)生形成概念：呼吸作用能量的釋放來自于有機(jī)物的分解。

2.3解釋

本環(huán)節(jié)的主要目標(biāo)是教師給學(xué)生提供機(jī)會表達(dá)對植物呼吸作用的理解，使學(xué)生能聯(lián)系之前細(xì)胞能量轉(zhuǎn)換器的知識，明白呼吸作用的場所，歸納表述植物呼吸作用的過程，初步構(gòu)建呼吸作用的概念。

結(jié)合前一環(huán)節(jié)的探究結(jié)果，教師鼓勵學(xué)生大膽嘗試表述什么是植物的呼吸作用，在學(xué)生的表述過程中不斷完善概念。接著，教師提出疑問：有人說“呼吸作用就是吸入氧氣呼出二氧化碳”，你同意嗎？由此引發(fā)學(xué)生對于呼吸作用本質(zhì)的思考和討論。最后，學(xué)生達(dá)成共識：呼吸作用的本質(zhì)是分解有機(jī)物，釋放能量。

2.4擴(kuò)展

本環(huán)節(jié)的主要目標(biāo)是學(xué)生能從呼吸作用本質(zhì)出發(fā)，理解呼吸作用是所有生物共同特征。

教師設(shè)置問題串：

①萌發(fā)的種子有呼吸作用，當(dāng)種子萌發(fā)形成一棵幼苗時有呼吸作用嗎？

②動物有呼吸作用嗎？

③細(xì)菌、真菌有呼吸作用嗎？

學(xué)生思考后討論交流達(dá)成共識：只要是活著的生物就需要能量供應(yīng)，而生命活動所需能量由呼吸作用分解有機(jī)物釋放，因此呼吸作用是所有生物的共同特征。

2.5評價

本環(huán)節(jié)的主要目標(biāo)是通過學(xué)生相互交流、展示的方式，檢驗呼吸作用相關(guān)概念的掌握情況，評價學(xué)習(xí)成果。教師通過對生活、生產(chǎn)現(xiàn)象的生疑、解疑，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注概念的應(yīng)用，從而實現(xiàn)知識與實踐的結(jié)合。

教師組織學(xué)生分組討論。各學(xué)習(xí)小組以各種方式呈現(xiàn)他們建構(gòu)的呼吸作用相關(guān)概念。在學(xué)生討論的過程中，教師巡視、觀察了解學(xué)生的完成情況，并進(jìn)行個別點評分析。教師選取部分小組進(jìn)行成果展示，學(xué)生共同探討和互評。學(xué)生展示呼吸作用相關(guān)概念的形式有反應(yīng)式、概念圖、思維導(dǎo)圖等。這一過程不僅可以進(jìn)一步達(dá)成概念教學(xué)，還能幫助教師發(fā)現(xiàn)概念教學(xué)的不足，以便之后調(diào)整教學(xué)策略。

最后，教師從生活、生產(chǎn)實際出發(fā)，提供實例，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)概念討論：為什么種子萌發(fā)時要提供適宜的溫度、充足的空氣和一定的水分？連日陰雨使各種農(nóng)作物許多底部葉片變黃，及時摘除黃葉可促進(jìn)果蔬生長保豐收，這是為什么？同時鼓勵學(xué)生課后從自身出發(fā)，提出與概念相關(guān)的疑問并討論解答。

3“5E教學(xué)模式”的教后反思

“5E教學(xué)模式”在初中生物學(xué)教學(xué)中能較全面地發(fā)掘和轉(zhuǎn)化學(xué)生的前概念。例如，在引入環(huán)節(jié)，學(xué)生要針對教師提供的具體情境或是提出的問題進(jìn)行思考，這過程中必然聯(lián)系他們已有的知識體系，能較直接地暴露出前概念，而錯誤前概念的摒除是進(jìn)一步構(gòu)建科學(xué)概念的前提。再如，在探究環(huán)節(jié)，通過實驗等多種形式呈現(xiàn)出的現(xiàn)象，在引發(fā)學(xué)生思考的同時，也能夠在認(rèn)知沖突間轉(zhuǎn)化前概念。

該模式也能較有效地調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的熱情。例如，不論是引入環(huán)節(jié)、探究環(huán)節(jié)還是解釋環(huán)節(jié)、評價環(huán)節(jié)，學(xué)生都是課堂的主體，學(xué)生聆聽、操作、觀察、思考、討論……而教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者。只有他們成為真正的課堂主人，在體驗中感悟，才能將熱情轉(zhuǎn)化為不斷求知的動力。同時“5E教學(xué)模式”也有利于提升學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。例如，在擴(kuò)展和評價環(huán)節(jié)將通過解決具體的生產(chǎn)、生活情境中的問題去檢驗學(xué)生新建構(gòu)的生物概念，不斷促進(jìn)概念內(nèi)涵的充實和外延，并學(xué)會應(yīng)用知識解決問題。而概念構(gòu)建過程中的探究環(huán)節(jié)也讓學(xué)生的創(chuàng)新能力得到一定發(fā)展。

綜上所述，“5E教學(xué)模式”每一個環(huán)節(jié)在概念教學(xué)中都發(fā)揮著奇妙的催化作用。“引入”和“探究”巧妙地引發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突，讓科學(xué)概念的建構(gòu)順理成章，“解釋”環(huán)節(jié)讓學(xué)生過濾重組自己的新知與舊知，在科學(xué)觀察思考和集體討論的基礎(chǔ)上，讓科學(xué)概念的構(gòu)建水到渠成。“擴(kuò)展”和“評價”環(huán)節(jié)拉近了抽象概念與實際問題的距離，在概念的不斷應(yīng)用中讓科學(xué)概念的建構(gòu)內(nèi)化穩(wěn)固。