基于5E教學模式“基因定位”微專題復習教學探索

施茂慶

摘 要 應用5E教學模式開展“基因定位”微專題復習，用吸引、探究、解釋、遷移、評價5個環節突破傳統教學設計的局限，幫助學生形成理性思維，建構完整的知識結構。

關鍵詞 5E教學模式 微專題復習 生物學教學

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所（BSCS）開發的一種促進學生知識建構，提升理性思維，發展學生能力的操作性強、實用性好的教學模式。基因定位是指用實驗法判斷控制生物性狀的基因所在的位置。該微專題復習安排在學生完成遺傳規律復習后，進行階段復習總結及綜合應用時。該專題通過設計“探究基因在細胞中位置的遺傳”實驗，訓練學生理性思維，提升解題能力。在教學中，筆者采用5E教學模式開展“基因定位”微專題復習，完成達到教學目標，具體教學過程如下。

1 吸引（engagement）：創設情景，激發學習興趣

本環節是5E教學的啟動環節。教師創設情景吸引學生，幫助學生回顧已有知識，引發其思考，同時暴露出學生對基因定位的認知不足，幫助學生在原有知識框架體系中補充以往沒有涉及的知識，激發其探究的樂趣。

教師介紹2017年諾貝爾生理學或醫學獎——從果蠅中發現了控制晝夜節律的時鐘基因。教師指出，在遺傳規律的發現中，果蠅同樣是明星動物。于是，師生共同回顧摩爾根與果蠅的故事：1910年5月的一天，在摩爾根的實驗室中誕生了一只白色眼睛的雄性果蠅，而它的兄弟姐妹的眼睛都是紅色的。教師提出問題：這只果蠅是來自于何種類型的變異？作為遺傳模式動物的果蠅在研究遺傳學方面有何優勢？教師出示果蠅染色體模式圖，指出果蠅的常染色體與性染色體，提出問題：在哪對染色體上的遺傳為伴性遺傳？當教師介紹XY型生物與ZW型生物性別決定及XY性染色體同源區段及非同源區段后，提出問題：對于XY型生物來說，根據控制一對相對性狀的一對等位基因（A、a）可能在哪些位置，如何用基因型表示？學生思考、討論，補充寫出4種類型。教師再追問：若用這對等位基因用A、a表示，在染色體上的基因該如何表示？學生上臺板書，但對位于同源區段的表達形式較為生疏，在教師提示下，學生完成表達式。

本環節中，在創設情景時，教師要充分分析學生已有知識經驗，認清學生可能存在的錯誤認識，進而打破學生的思維定勢，激發學生探究的欲望，為后面將要開展的探究做好鋪墊。

2 探究（exploration）：親歷過程，引導自主設計

本環節是 5E 教學的中心環節。教師根據學生在先前的情景下產生的認知沖突，提供必要的背景知識，引導學生進行探究活動。

教師提出問題①：實驗室純種果蠅突變型由某純種野生型果蠅突變而來。現以這些未交配過的果蠅為材料，設計實驗探究突變基因位于細胞質還是位于細胞核的染色體上。請寫出實驗思路，并推測預期結果及相應的結論。

由于題干中沒有已知果蠅性狀的顯隱性及基因具體的位置，解題者必須首先進行假設，因而教師繼續提出問題：假說演繹的基本思路是什么？根據本題情景可以提出哪幾種假說？在這些假說下，要采用什么樣的親本進行雜交？為什么可以這樣雜交？雜交結果有何不同？結果與結論要如何對應？為了更好幫助學生理清思路，進一步為后面問題的解答作鋪墊。教師在設計答案時提供填空形式，只讓學生答出重點，降低答題難度，同時也提供解答此類題目的答題模板。

在熟悉解題模板后，教師拋出問題②：已知果蠅的眼色由一對基因控制。紅眼（A）對白眼（a）為顯性。現有紅眼♂、白眼♂、紅眼♀、白眼♀四種純種果蠅。請通過一次雜交實驗判斷控制眼色的基因位于常染色體還是位于X染色體上。

問題③：已知果蠅的紅眼和白眼由一對等位基因控制。若實驗室有純合的紅眼和白眼雌雄果蠅親本，請通過一代雜交實驗確定這對等位基因是位于常染色體上還是X染色體上。

兩個問題同時拋出是為了培養學生精準審題能力。教師引導學生認真審題：眼色的顯隱性是否已知？一次雜交與一代雜交有何不同？問題①的解答模板能否用來解答問題②和③？解答時語句要如何表達？為充分發揮學生的主觀能動性，教師把全班分為若干學習小組，由小組進行討論、匯報、比較、糾錯、歸納解題方法。

本環節中，教師是探究活動的組織者。教師要充分分析學生實際水平和可能存在的困難，不能直接放手讓學生探究，而應該把困難問題分解成學生熟悉的小問題。教師拋出的“錨”要符合學生的“最近發展區”，要讓學生有“法”可依，有規律可尋，形成初步解題的方向，再進而組織學生嘗試探究，互相啟發，互幫互學，歸納方法，也為下一環節提供思維模式。

3 解釋（explanation）：解釋現象，促進理性思維

本環節是5E教學模式的關鍵環節，是學生自己說明探究結果的過程，是進一步提高理性思維的過程。經過多次的假說，學生熟悉了假說一演繹的一般思路，逐步形成了正確的思維模式，同時學會自主推理、歸納演繹和表達交流等技能。

由于生物的基因型具有內在性，肉眼看不到，而表現型具有外顯性，可以表現為生物的性狀。基因型可以用于解釋表現型的“黑箱”，“黑箱”里的具體內容要從外顯性狀推測。假說一演繹法就是揭開“黑箱”的重要方法。在假說的基礎上，教師引導學生利用遺傳圖解來解釋現象。教師提出問題：基因位于常染色體上要如何表示？基因位于性染色體上如何表示？如果后代性狀一樣，能否得出基因的具體位置？在指導學生解釋預期結果時，教師應注意指導學生書寫規范的遺傳圖解，建構完整的假說演繹法的思維模式。

本環節中，教師是學習的調控者。教師讓學生自己解釋探究結果，當學生解釋不完整時，要適時點撥；當學生思維不開闊時，需要教師引導、啟發；當學生意見分歧時，需要教師加入共同探討。這樣從而使學生實現從感性認識到理性思維，從特殊方法到一般規律的超越，實現對解題方法的成功構建。

4 遷移（elaboration）：遷移拓展，形成完整認識

本環節是5E教學的提升環節，要求學生運用前面環節中形成的技能來解決新問題，進行拓展性探究和實踐，使學生加深或擴展對方法的應用。

為強化對假說演繹法的理解，教師展示問題④：科學家研究黑腹果蠅時發現，剛毛基因（B）對截毛基因（b）為顯性。現有各種純種果蠅若干，請利用一次雜交實驗來推斷這對等位基因是位于X、Y染色體的同源區段還是僅位于X染色體上。請寫出實驗思路、預測結果及相應結論。

問題⑤：已知果蠅的眼色由一對基因控制。紅眼（A）對白眼（a）為顯性。現有紅眼♂、白眼♂、紅眼♀、白眼♀四種純種果蠅。請通過雜交實驗判斷控制眼色的基因位于XY同源區段還是位于常染色體上。請寫出實驗思路、預測結果及相應結論。

本環節設計的問題具有一定的挑戰性。當學生在解決問題⑤時發現，用白眼雌果蠅與紅眼雄果蠅雜交，F1表現型結果一樣，無法判斷基因位置。教師及時指出：問題⑤要求通過“雜交實驗判斷”，與問題④要求的“一次雜交實驗推斷”是有區別的。教師進一步追問：F1能否能進一步雜交？要怎樣雜交？于是，學生得到啟發，進而得出結果。

本環節中，教師是學生發展的促進者。教師鼓勵學生主動應用已學方法解決新問題。在思路不暢時，教師先讓學生嘗試解決簡單問題，進而解決較難問題；在學生遇到困難時，教師點撥啟發，鼓勵學生再次嘗試。這個過程實質是新知不斷精致化的過程，也是生物學核心素養的養成過程。

5 評價（evaluation）：多維評價，歸納解題規律

本環節是5E教學的鞏固環節。評價可激發學生的成就感，推動學生不斷反思、修正和深化所學知識，同時充分調動學生上課的積極性，提高其學習的自覺性，使學生正確運用新習得的方法和概念來解決新問題，促進教學目標的達成。

在教學過程中，評價應該貫穿在教學的全過程。當有學生活動時，教師要適時做出點評；當小組合作探究時，小組學生要進行自評和互評。在評價過程，教師要及時做出正確的指導，分析存在的問題，給予學生矯正性信息，使學生形成正確的答案。在整理基因定位的基本方法過程中，教師要發揮全班學生的智慧，引導學生互相補充歸納。教師要給予明確的表揚。

本環節中，教師是評價的參與者。教師要評價學生的學習情況、合作態度、參與表現，鼓勵學生另辟蹊徑，發現并歸納解決問題的方法，同時留出足夠時間讓學生開展自評、互評。

以探究性為特點的5E模式的教學中，“吸引”環節暴露學生認知盲點，利用認知沖突激發學生學習意愿； “探究”環節為學生提供解決問題的模板； “解釋”環節用假說演繹法進一步對現象進行解釋； “遷移”環節鼓勵學生運用所學的方法解決新問題； “評價”環節對學生表現做出正確判斷，幫助學生鞏固和總結。可見， 5E教學模式對建構學生認知結構、增強探究能力、提高理性思維、提高生物學素養具有積極的促進作用。

參考文獻：

[1] 汪帆，姚寶駿.基于5E教學模式下“生物膜的流動鑲嵌模型”一節教學教程設計[J].中學生物學.2017，33（01）：41-43.

[2] 劉欣顏，麥紀青，劉恩山.運用5E教學模式發展學生的核心素養[J].教育導刊，2017，（6）：48-53.