運用5E教學模式發展學生的生物學核心素養

蔣紅

5E教學模式是自2002年美國建立21世紀核心技能框架體系后，由美國生物學課程（BSCS）研究開發的一種建構主義教學模式，由5個階段組成，分別是引入（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、精致（ Elaboration）和評價（Evaluation）。該模式被當今科技教育領域普遍認可，是一種促使學生建構知識體系，提升理性思維，發展探究能力實用型強的教學模式。而核心素養是我國現階段提出的落實立德樹人根本任務的一項重要舉措，明確了學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。其中生物核心素養主要包括四個方面的內容：生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任。

目前在教育研究中，運用5E教學模式直接培養學生核心素養的案例還在研究中，但從已有的理論、實踐經驗和相關研究來看，5E教學模式能夠促進學生生物核心素養的養成，故筆者也在教學實踐中進行嘗試探索，運用5E教學模式能有效促進學生的生物學核心素養的培養。

1 教學前的相關分析

1.1 教學分析

“綠色植物對水分和無機鹽的吸收”這一節課要學習的內容有植物吸收水分和無機鹽的部位、細胞吸水的原理，以及根吸收水分、無機鹽的過程。本節課內容多，而且又比較復雜，其中不僅有重要的生物學基本概念，還滲透了生物學研究的基本方法。

1.2 學情分析

這一節課有三部分內容需要學習，其中“細胞吸水和失水原理”是植物體微觀的生理過程，而植物細胞的結構尚未學習，學生還沒有液泡和細胞液的概念。另外，本節課還涉及一些化學上的溶液、濃度等抽象的概念，對學生來說是一個難點。

2 運用5E教學模式授課環節

2.1 引入：設疑導入，走進新知

創設情境吸引學生學習興趣，是5E教學模式的開始環節。教師想要在有限的課堂時間內達到無限的教學效果，就必須在課堂上激發學生主動學習的欲望。課堂的引入部分就是一個很好的切入點。若在引入時，教師能貼近學生現實生活，與課堂內容緊密相連，就可以吸引學生，幫助學生回顧已有的知識，同時又能促使學生對新舊概念產生沖突，從而激發學生迫切解決問題的欲望。

教師在教授這節課時，先給出一張施肥前農作物欣欣向榮的圖片。學生都能準確地分析出這與根從土壤中吸收生存需要的水和無機鹽有關。但當教師展示第二張施肥后農作物無精打采的圖片時，從學生疑惑的表情上可以看出，這與學生掌握的前概念——施肥能使農作物長得更好發生了嚴重的沖突。此時，教師可以啟發學生思考：農作物無精打采、萎蔫的原因是什么？學生利用已有知識，分析得出因為根沒有吸收水分。這一現象出現是施肥過后，那是否與之有關呢？教師引導學生大膽設疑。

本環節中，教師在創設情境時，充分了解學生已有的知識經驗，及可能存在的不全面認識，進而引導學生進行理性思維，激發學生探究的欲望。

2.2 探究：親歷過程，自主探究

探究既是5E教學模式的中心環節，又作為主線貫穿終始。在這個環節中，學生是活動的主體，他們會在探究活動中，面對新的知識或信息與其前概念形成認知沖突，進行概念的重建。教師的作用是引導和輔助，在學生探究過程中，注意觀察、傾聽，并在適當時候提供一些可探究的問題或給以間接的引導。

教師在課堂教學中根據引入環節中的認知沖突，引導學生大膽推測。學生經過仔細推敲，斟酌，將最有可能的原因與“肥料”的多少即“肥料”的濃度聯系起來。教師幫助學生理解濃度、溶液和細胞液等概念。然后，學生分組自主設計探究實驗方案，完成“溶液濃度的大小對植物吸水的影響”。在探究實驗的過程中，大多數學生會選用蘿卜作為實驗材料，當然有些學生還大膽采用了黃瓜、番石榴等果實進行實驗。為了使實驗結果更具有說服力，除了書本上的一些實驗測量數據，如硬度、長度以外，有些思維嚴謹的小組還在實驗中加入了其他一些數據測量，如實驗前后燒杯中溶液的量，實驗材料的寬度等進行實事求是的記錄、描述。各小組同時進行觀察探究“根尖的結構”，了解植物吸收水和無機鹽的主要結構是根尖成熟區的根毛細胞。結合兩個探究活動，教師引導學生分析實驗探究中出現變化的原因。

在這個環節中，教師通過創設活動，為后續的科學概念討論提供實踐基礎和科學依據，通過設計實驗、觀察現象、控制變量、記錄和分析數據、描述和嘗試解釋現象等培養學生科學的思維方式和科學的探究技能。這樣可以使學生較好地理解生物學概念，并建立結構與功能相適應的生命觀念，用生命觀念來認識生物的統一性與多樣性。

2.3 解釋：解釋現象，建構新知

解釋是5E教學模式的關鍵環節，是學生根據前兩個階段中的收獲和體會，用自己的語言來說明探究結果的過程，形成初步的解釋，進一步提高理性思維的過程。

結合前面環節的探究結果，教師鼓勵學生用自己的語言嘗試解釋出現變化的原因：蘿卜條、黃瓜、番石榴等出現膨脹和皺縮的原因是因為它們吸水和失水了，而它們吸水還是失水又與周圍的溶液濃度大小有關。周圍濃度小的如“清水”都吸水膨脹了，周圍濃度大的如“濃鹽水”都失水皺縮了。由于它們屬于不同的器官類型，要完整全面地表述出來對于學生來說相對比較困難。教師引導學生從構成它們的基本單位“細胞”層面，嘗試歸納“細胞吸水”的原理。學生討論后，歸納出“細胞吸水”的原理，建構成如圖1所示的概念圖，并運用這個原理解釋生活中腌菜、涼拌菜的制作以及菜市場攤販將清水噴灑在萎蔫蔬菜上的原因。

這個環節中，教師要求學生自己來解釋探究的結果。當學生遇到困難時，教師可以直接借助學生的實驗過程和結果，并輔助其他材料和媒體幫助學生正確的形成概念。通過教師適時點撥、引導、啟發，師生共同探討，學生能從個性分析到共性的統一，從感性認識到理性思維，為社會責任的形成奠定堅實的基礎。

2.4 精致：遷移拓展，鞏固新知

精致是5E教學的拓展提升環節，在學生獲得新概念之后，要運用形成的概念理論解決新的問題、新的現象。拓展性探究和實踐使學生加深對新形成概念的理解與應用。

為了加深對“細胞吸水”原理的理解，教師在教學過程中提出一個新問題：測定一個馬鈴薯細胞液的濃度。學生制定實驗計劃，并利用現成的實驗材料進行實驗探究。通過這個實驗的探究，學生不僅能對所學的概念融會貫通，同時還能拓展他們的思維。學生討論，得出實驗方案：配置不同濃度梯度的鹽水溶液或者蔗糖溶液，觀察馬鈴薯條塊的變化。而馬鈴薯細胞液的濃度就是當馬鈴薯條塊不發生變化時燒杯中溶液的濃度。

在這個環節中，教師要不斷鼓勵學生主動積極地運用已學的知識方法去解決新的問題的過程，是新知識不斷精致化的過程，也是生物學核心素養養成的過程。

2.5 評價：全面評價，共同提升

評價是5E教學模式的鞏固提升環節，教師通過提問、小組討論、記錄學生動手操作能力、紙筆評價等多種形式對學生進行綜合的評價，也可以有學生互評和學生自評等評價方式。評價應貫穿教學的整個過程，不僅要關注學生的學習起點，還要注重過程變化及最終結果。

在教學過程中，教師組織學生分組討論，各小組用不同的方式呈現他們的學習成果，構建相關概念。教師選取部分小組進行成果展示，如概念圖、思維導圖等。當然，教師在注重學生的學習成果評價的同時，還應該注重對學生學習過程的評價。例如當有學生回答問題的時候，教師及時地給與點評，肯定或者給予及時的糾正，促使學生形成正確的結果。當有小組合作探究時，小組進行自評和互評等。評價不僅可以激發學生的成就感，也可以讓學生發現自己的不足，不斷反思，深化所學的內容，培養各種能力;同時也能幫助教師從各種評價中發現教學的不足，以便調整教學策略，共同進步。

3 5E教學模式的反思

“5E教學模式”在初中生物學教學中能比較全面地暴露出學生的前概念，在引發學生思考、探究、實驗的同時，也能夠使學生在認知沖突中轉化前概念。該模式還能調動學生主動學習的熱情，不管是引入、探究，還是解釋評價等環節，課堂的主體都是學生。而教師是學生學習的組織者、促進者。只有真正地讓學生成為課堂的主人，才能激發學生不斷求知的動力。在教學探索的過程中，5E教學模式能幫助學生形成和發展生物核心素養，兩者之間的關系如圖2所示。

總之，5E教學模式的每個環節都能發揮其特殊的作用，對于促進學生建構科學知識體系，增強探究能力，提高理性思維，促進生物核心素養的養成具有積極的作用。

參考文獻：

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