基于科學(xué)思維能力培養(yǎng)的5E教學(xué)模式的探討
——以“克隆技術(shù)”一節(jié)課為例

黃 葳 （上海市上海大學(xué)附屬中學(xué) 上海 200444）

核心素養(yǎng)培養(yǎng)已成為新一輪教學(xué)改革的熱點(diǎn)和核心問(wèn)題，倡導(dǎo)學(xué)生通過(guò)主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)過(guò)程，使其養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣，習(xí)得終身學(xué)習(xí)及創(chuàng)新實(shí)踐的能力。下面以“克隆技術(shù)”為例，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生獲取信息、尋找證據(jù)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律等環(huán)節(jié)，將科學(xué)思維能力的培養(yǎng)與5E教學(xué)模式相融合，探討5E教學(xué)模式對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維中演繹與推理能力、批判性思維等能力的可行性。

1 教材分析及設(shè)計(jì)思路

本節(jié)課選自滬科版《生命科學(xué)》第七章第五節(jié)，包括克隆的概念、克隆技術(shù)的原理、克隆技術(shù)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程、克隆技術(shù)的應(yīng)用、克隆技術(shù)與社會(huì)倫理道德五部分。通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境，引導(dǎo)學(xué)生自主演繹—推理出科學(xué)的一般規(guī)律或?qū)嶒?yàn)的一般流程，是本節(jié)課教學(xué)的重點(diǎn)；讓學(xué)生學(xué)會(huì)用批判性的思維看待科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是本節(jié)課的難點(diǎn)。

教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律、形成正確的生命觀念，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)的目標(biāo)。學(xué)生通過(guò)對(duì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步利弊的討論，培養(yǎng)批判、辯證的科學(xué)思維。

2 教學(xué)目標(biāo)

（1）歸納出克隆的概念；說(shuō)出克隆羊“多利”誕生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

（2）學(xué)會(huì)獲取關(guān)鍵信息，通過(guò)演繹—推理，得出一般結(jié)論或?qū)嶒?yàn)過(guò)程；通過(guò)觀察和分析，學(xué)會(huì)用批判性的思維看待科技進(jìn)步或一般社會(huì)問(wèn)題。

（3）通過(guò)小組合作，提高合作意識(shí)；通過(guò)小組辯論，辯證、客觀看待科技進(jìn)步，體會(huì)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)是一把雙刃劍；更多地關(guān)注社會(huì)實(shí)際，增強(qiáng)科學(xué)研究以造福人類為最終目標(biāo)的使命感。

3 教學(xué)過(guò)程

3.1 吸引

吸引是5E教學(xué)模式的起始環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行探究。

環(huán)節(jié)1：設(shè)疑激趣，引出課題。

教師展示克隆羊多利的照片，讓學(xué)生仔細(xì)觀察照片，提問(wèn)：“圖片上的這只羊的名字叫做多利，大家仔細(xì)觀察，它與正常羊的區(qū)別在哪里？為什么它的出生被評(píng)為世界十大科技進(jìn)步之首呢？”學(xué)生很容易得出結(jié)論：這只羊從外表上與正常羊沒有區(qū)別。但學(xué)生會(huì)接著思考第二個(gè)問(wèn)題——長(zhǎng)相普通的多利為什么會(huì)震驚世界。教師進(jìn)一步展示克隆羊多利有三位母親、沒有父親的身世資料。這與學(xué)生已有的知識(shí)相沖突，但結(jié)合之前學(xué)習(xí)的有性繁殖和無(wú)性繁殖的知識(shí)，學(xué)生自然而然會(huì)聯(lián)想到多利是無(wú)性繁殖得來(lái)的。教師追問(wèn)：“那么它又是如何誕生的呢？它的誕生原理又是什么呢？”教師通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)切入教學(xué)目標(biāo)，明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

環(huán)節(jié)2：激活舊知，承前啟后，做好鋪墊。

教師先引導(dǎo)學(xué)生回顧無(wú)性繁殖的定義，用多媒體展示草履蟲、酵母菌、蘑菇、草莓四種生物，復(fù)習(xí)無(wú)性繁殖的4種方式。學(xué)生自主閱讀教材，運(yùn)用知識(shí)遷移的方式，自己說(shuō)出克隆的定義，體會(huì)克隆與無(wú)性繁殖的關(guān)系。學(xué)生再舉出身邊克隆的例子，教師加以修正和引導(dǎo)，加深學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解和掌握。

3.2 探究

探究是5E教學(xué)模式的中心環(huán)節(jié)，體現(xiàn)了學(xué)生是課堂的主體。教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，適當(dāng)還原、再創(chuàng)當(dāng)時(shí)真實(shí)的情境，使學(xué)生身臨其境，自主演繹—推理出實(shí)驗(yàn)過(guò)程或結(jié)論，體會(huì)生命現(xiàn)象闡釋生命規(guī)律。

環(huán)節(jié)3：循序漸進(jìn)，層層遞進(jìn)。

由于克隆技術(shù)的過(guò)程是重難點(diǎn)，教師可先用多媒體展示教材中克隆非洲爪蟾的誕生過(guò)程，并設(shè)問(wèn)引發(fā)學(xué)生思考：“蟾的小腸上皮細(xì)胞屬于什么性質(zhì)的細(xì)胞？卵細(xì)胞又是哪種細(xì)胞？”這樣一方面增加學(xué)生對(duì)克隆技術(shù)原理的科學(xué)認(rèn)識(shí)，另一方面，為后面學(xué)生自己演繹—推理出克隆羊的誕生過(guò)程做好鋪墊。教師提出問(wèn)題：“這個(gè)過(guò)程中沒有雌雄生殖細(xì)胞的融合，卻培養(yǎng)出了新個(gè)體，實(shí)驗(yàn)的原理又是什么呢？”以此引導(dǎo)學(xué)生得出克隆技術(shù)的原理。

環(huán)節(jié)4：動(dòng)手推導(dǎo)，主動(dòng)認(rèn)識(shí)。

為了突破教學(xué)難點(diǎn)“克隆技術(shù)的過(guò)程”，教師可還原、再創(chuàng)當(dāng)時(shí)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)情境：準(zhǔn)備四種羊的卡片若干，分別代表母羊A、母羊B、母羊C、克隆羊多利；兩張細(xì)胞卡片若干，分別代表體細(xì)胞和卵細(xì)胞；克隆技術(shù)過(guò)程示意圖一張，代表實(shí)驗(yàn)過(guò)程。讓學(xué)生自主閱讀教材第96頁(yè)內(nèi)容，提取關(guān)鍵有效信息，以小組為單位，討論擺出多利羊誕生的過(guò)程。

雖然在前一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師展示了克隆爪蟾的誕生過(guò)程，學(xué)生對(duì)于克隆技術(shù)流程有了大概的認(rèn)知。但在多利的誕生過(guò)程中，出現(xiàn)了3只表現(xiàn)型不同的母羊，學(xué)生要對(duì)3只不同母羊的作用進(jìn)行思考；同時(shí)對(duì)兩種細(xì)胞的性質(zhì)和位置也要做出判斷。學(xué)生自己動(dòng)手操作、演繹和推理，可將科學(xué)思維能力的培養(yǎng)滲透在知識(shí)的探索中教師再通過(guò)物化后的思維結(jié)果，如學(xué)生自建構(gòu)出的克隆技術(shù)過(guò)程的示意圖，觀察到學(xué)生進(jìn)行思維探究的一般過(guò)程。

同時(shí)，以小組討論的形式進(jìn)行教學(xué)，課堂氣氛熱烈活潑，學(xué)生參與度大大提高，每一小組的每個(gè)成員都參與到討論中，提高了課堂學(xué)習(xí)效率。

3.3 解釋

解釋是5E教學(xué)模式的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。教師給學(xué)生提供機(jī)會(huì)表露其對(duì)概念或信息的理解，展示自己的演繹—推理的過(guò)程。然后，教師再給出相關(guān)的科學(xué)解釋，幫助學(xué)生精準(zhǔn)構(gòu)建新知，使新概念、過(guò)程或方法明確化和可理解化。

環(huán)節(jié)5：結(jié)果展示，演繹推理。

全班10個(gè)小組得到不同的結(jié)果。到底哪一組是正確結(jié)果，教師沒有直接進(jìn)行評(píng)價(jià)，而是將所有不同的結(jié)果展示在展示臺(tái)上，學(xué)生進(jìn)行投票，結(jié)果如圖1所示。

圖1 學(xué)生構(gòu)建出的克隆技術(shù)過(guò)程的示意圖及學(xué)生投票結(jié)果

第一種結(jié)果（4票）是得票數(shù)最高的。學(xué)生討論出的依據(jù)為：通過(guò)克隆蟾的誕生過(guò)程，說(shuō)明動(dòng)物的體細(xì)胞核具有全能性；克隆動(dòng)物的誕生需要借靠去核卵細(xì)胞，所以右面粘貼細(xì)胞的位置粘貼了卵細(xì)胞；因?yàn)檫z傳信息位于細(xì)胞核內(nèi)，同時(shí)遺傳信息控制蛋白質(zhì)的表達(dá)，蛋白質(zhì)又決定生物體的性狀，所以克隆羊多利的性狀應(yīng)該與提供體細(xì)胞核的母羊一樣；哺乳動(dòng)物的發(fā)育需要子宮孕育，所以在代孕的地方又粘貼了一只母羊。第二種結(jié)果（3票）與第一種結(jié)果不同之處在于供體B羊與代孕C羊位置調(diào)換，雖然與第一種結(jié)果有所不同，但學(xué)生主張遺傳信息位于細(xì)胞核內(nèi)，去核卵細(xì)胞的和受精卵的發(fā)育場(chǎng)所對(duì)生物的性狀沒有影響，所以供體B和代孕C的兩只羊的位置可以調(diào)換。有2組學(xué)生通過(guò)討論，認(rèn)識(shí)到自己的錯(cuò)誤并進(jìn)行了訂正。通過(guò)學(xué)生活動(dòng)，克隆羊的誕生又有了第三種可能。通過(guò)自己動(dòng)手、小組投票、比較不同、小組討論的環(huán)節(jié)，每個(gè)學(xué)生參與度都很高，將課堂氣氛推向高潮。

環(huán)節(jié)6：圖文歸納，明確解釋。

通過(guò)以上的教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生已對(duì)新知識(shí)產(chǎn)生了感性認(rèn)識(shí)，教師再通過(guò)課件呈現(xiàn)正確的克隆技術(shù)流程圖，幫助學(xué)生理性構(gòu)建，糾正學(xué)生錯(cuò)誤表達(dá)方法，形成正確的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

在學(xué)生初步掌握知識(shí)的基礎(chǔ)之上，教師可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考：從實(shí)驗(yàn)原理上看，第一種結(jié)果和第三種結(jié)果的實(shí)驗(yàn)過(guò)程都是對(duì)的，但為什么科學(xué)家選取的是前一種實(shí)驗(yàn)流程，而不是后一種呢？在這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有一只羊可以替換成公羊，哪一只可以換掉？這樣使學(xué)生加深對(duì)克隆技術(shù)的原理和流程的理解，同時(shí)將課堂推向第二個(gè)高潮。

3.4 遷移

教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用新的概念解釋新的情境或新的問(wèn)題。通過(guò)實(shí)踐聯(lián)系，學(xué)生從中加深或拓展對(duì)概念的理解，從獲得終身學(xué)習(xí)的能力。

環(huán)節(jié)7：聯(lián)系生活，遷移應(yīng)用。

接著，教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生思考：克隆羊多利誕生標(biāo)志著生物技術(shù)進(jìn)入了新時(shí)代，那么克隆技術(shù)有什么現(xiàn)實(shí)意義呢？分析說(shuō)明為什么我國(guó)不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實(shí)驗(yàn)？此環(huán)節(jié)需要學(xué)生尋找文獻(xiàn)資料、聯(lián)系生活中的實(shí)例進(jìn)行思考。教師可事先安排小組成員在課前完成，在課堂教學(xué)中以辯論的形式進(jìn)行。此環(huán)節(jié)進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的批判性科學(xué)思維。

3.5 評(píng)價(jià)

在這一階段中，教師通過(guò)練習(xí)來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解及應(yīng)用能力，適時(shí)調(diào)整教與學(xué)。

4 教學(xué)反思

在本節(jié)課教學(xué)中，利用5E式教學(xué)模式，取得了較為理想的教學(xué)效果。在關(guān)于克隆人的討論環(huán)節(jié)中，學(xué)生也收集了大量的課外資料，最后辯論出很多深刻的觀點(diǎn)：“科學(xué)的進(jìn)步是歷史發(fā)展的必然，以現(xiàn)代人的觀點(diǎn)去嘲笑古代人的做法是幼稚的，反之以現(xiàn)代人的眼光去圈定未來(lái)的走向也是荒謬的。”同時(shí)，學(xué)生也舉出很多例子，第一例試管嬰兒誕生、流產(chǎn)技術(shù)，甚至看似簡(jiǎn)單的輸血技術(shù)都在初期經(jīng)歷過(guò)極大的阻撓?？茖W(xué)技術(shù)并不可怕，但對(duì)于科學(xué)技術(shù)力量的過(guò)度崇拜才是可怕的。學(xué)生通過(guò)對(duì)社會(huì)熱點(diǎn)議題作出理性的判斷和解釋，深化了思想，培養(yǎng)了批判性的科學(xué)思維。