基于5E教學模式的生物學核心素養凝練
——以有關過氧化氫酶的實驗教學為例

歐陽姮 （福建省福州第十一中學 福建福州 350001）

朱曉燕 （福建省南平市普通教育教學研究室 福建南平 353000）

5E教學模式由引入（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、精致（Elaboration）和評價（Evaluation）5個階段組成，主要包括以下環節：

①引入：教師根據學生已有的知識基礎，創設一定情境，并通過教學活動暴露學生前概念認知，引發學生已有的知識與教師創設的情境之間的認知沖突，從而激發學生探究的愿望。

②探究：提供學生動手或動腦的機會，引導學生觀察與思考，發現規律，尋找事物間的聯系，促進概念轉變。

③解釋：根據探究活動的經歷和結果，概括總結對概念的理解，教師給予補充與修正，學生建構基本概念。

④精致：教師提供新的情境，幫助學生在應用概念的過程中，獲得對概念更深刻的理解，達成對概念的不斷完善與拓展。

⑤評價：實施教學評價環節，師生共同評價對概念的掌握程度，教師可以利用提問、習題或一些開放性的討論題來了解學生對概念的理解與應用情況。

5E教學模式可以通過學生的自主探究活動，幫助學生形成生命觀念；在觀察、假設、實驗設計、方案實施以及交流與討論中，發展科學思維，提升學生科學探究能力；在運用生物學認識和思想方法，作出解釋與判斷，并且在解決生產、生活問題時，培養學生社會責任感。

下面以人教版高中生物學教材必修1第五章第一節教學內容中的“過氧化氫酶實驗與變量的控制”實驗教學為例，談談利用5E教學模式培養生物學科核心素養的實踐與思考。

1 借助情境引入，引發認知沖突

問題是學生學習的動力，教師要著眼于學生的“最近發展區”，設定貫穿整個學習過程、環環相扣的問題，引發學生發現問題、解決問題，從而獲得生命科學知識，形成科學觀念。

在本節實驗課伊始，教師先提問上一節課的關鍵問題：“酶的作用與本質是什么？”教師利用問題，讓學生再次明確酶具有催化作用，引入本節課實驗一“過氧化氫在不同條件下的分解”（下稱實驗一）操作中對酶的催化作用的驗證，使學生了解正是由于酶的催化作用，細胞代謝才能在溫和的條件下高效地進行，從而形成酶具有高效性的感性與理性認知。

教師強調：酶的化學本質不同于無機催化劑，它是活細胞產生的具有催化功能的有機物。由于絕大多數酶是蛋白質，教師啟發學生回顧蛋白質的結構與特性，并提出問題：蛋白質的活性會受到pH以及溫度等條件的影響嗎？酶的催化效率可能受到哪些條件的影響呢？以此使學生建立已有知識與新學知識間的內在聯系，激發學生的學習興趣與學習動機，為引導推出影響蛋白質活性的因素也將影響此類酶的活性——催化效率，為實驗二“pH對酶活性的影響”（下稱實驗二）的設計埋下伏筆。

2 引導自主探究，提升探究能力

學生通過討論，體驗知識生成過程的思維路徑變化。在此過程中，學生學會識別和提出有價值的科學問題，學習設計和實施研究方案，運用實證結論解釋生命現象，根據實驗結論發現規律，進而習得生物學知識，主動建構概念，形成生命觀念，并在此過程中培養科學思維習慣，形成科學精神，發展終身學習能力。

在學生開始自己動手操作實驗一前，教師要求學生嘗試解釋實驗一中的特別注意事項，如肝臟必須新鮮、試管應潔凈、衛生香應干燥、滴管（量筒）不可混用等，討論實驗結果的檢測指標與觀察方法，如試管中氣泡產生的多少、衛生香的復燃情況等。學生交流實驗中滴管不可混用的原因與混用后果，以及得出以氣泡多少作為催化效率的觀察指標等內容，學會控制變量，通過設計對照實驗以證實自己的假設，對實驗原理、探究方法與步驟也有了更深入的理解，提高了實驗的成功率，鞏固了對科學探究一般方法的理解，促進了科學探究能力的提升。

3 完善概念解釋，發展科學思維

科學思維是指學生形成尊重事實和證據，具備嚴謹求真的科學態度，能運用抽象與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等科學思維方法來認識事物，思考問題，闡釋生命現象及規律，審視或論證生物學社會議題。

教師要求學生分析實驗一中的自變量、因變量與無關變量。學生交流討論得出：自變量是對過氧化氫的不同處理條件；因變量是過氧化氫的分解速率；無關變量是反應物過氧化氫的量、反應時間、催化劑的量。教師通過對實驗變量的分析、自變量的不同設置等引入對照實驗、對照組、實驗組的概念，幫助學生初步形成對照實驗、對照組、實驗組的概念。通過對自變量的設計、無關變量的控制等的討論，教師引出實驗應遵循單一變量原則、對照原則、等量原則等，培養學生逐步具備變量思維，使學生明確實驗設計的基本步驟與原則，學會控制變量的科學方法。

4 精致概念認知，形成生命觀念

教師再次設置新問題情景：絕大多數酶的化學本質是蛋白質，影響蛋白質活性的因素是否也將影響此類酶的活性（即催化效率）。

學生利用教師提供的實驗材料（蒸餾水、質量分數為5%的NaOH溶液、體積分數為5%的HCl溶液、H2O2溶液、質量分數為20%的肝臟研磨液），就pH對酶活性的影響進行探究實驗設計。教師引導學生再次展開對實驗變量的分析，確定實驗的自變量與因變量（如自變量為對酶或酶的作用環境的不同處理條件等），明確自變量的各種不同設置方法等，指導學生設置對照實驗。

學生通過實驗探究，分享實驗收獲或反思，如師生共同分析先將酶與底物混合，再調節pH會造成的后果與原因。通過交流，學生澄清錯誤認知，進一步促形形成科學概念。學生的深度思維參與可以促進其對知識的理解、反思與應用，進而建立知識與知識間的聯系，逐步形成結構化知識網絡。師生共同總結本節課的重要概念：①酶具有催化作用和高效性；②實驗設計應遵循的主要原則：單一變量原則、對照原則、等量原則；③酶的活性受pH的影響。

學生在對實驗拓展問題的討論中，進一步完善由現象到本質、從事實到概念的構建，形成科學的生命觀念。

5 評價概念學習，培養社會責任

通過對酶特性的探究學習，教師將科學的理念逐漸滲入學生的思維和價值判斷，設置開放性討論題，引導學生討論溫度對酶活性的影響以及利用酶的特性與酶活性的影響因素應用于生活或生產實踐的案例。教師通過學生對知識的理解與應用來檢測學生的學習效果，獲得教學反饋。

在完成實驗二探究活動的基礎上，教師提出更多的探究問題：①酶的活性是否受溫度的影響？要如何設計實驗來證實假設呢？②H2O2自我分解的影響因素有哪些（濃度、溫度、pH…）？③FeCl3的催化效率是否也與環境因素有關（質疑留白激發興趣）？……學生能鑒于過氧化氫的分解速率受溫度的影響，選擇用淀粉酶水解底物淀粉作為溫度對酶活性的影響的實驗對象，同時簡要闡明實驗設計方案，體現了學習主體對本課教學目標（酶的特性、實驗變量的設置、控制與檢測、科學思維與科學探究等素養的形成）的理解與應用情況。而實驗后的分工合作清洗試管，滴管、試劑、酒精燈等物品的正確歸位等清理工作，盡可能為下一位使用者提供便利等實驗操作細節習慣的培養，可以培養學生互助合作的社會責任意識。

伴隨著生物學課程的學習進程，學生將不斷地豐富自己的知識體系，自主建構生物知識網絡。在此基礎上，教師適時地引入生物學社會議題，如加酶洗衣粉隨污水排入下水道是否會破壞內河微生物的生態環境從而影響生態平衡等，組織學生展開討論并作出合理的解釋，引導學生更多地關注社會問題，學習辨別科學或是偽科學命題，尊重生命規律，學會用生命觀點思考分析社會問題，進一步增強學生的社會責任感。