運用“5E探究教學模式”培養學生的科學探究能力

毛策平 朱宏

【摘 要】在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”這一實驗教學中，運用“5E”探究教學模式，讓學生通過五個環節的學習，發揮每個環節特殊作用，促進學生增強探究能力，提高理性思維，培養生物學科核心素養。

【關鍵詞】5E探究教學模式；科學探究；實驗教學

【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】1671-8437（2019）16-0116-02

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》指出生物學學科核心素養包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任[1]。其中科學探究是指科學家研究自然界的各種方法和根據他們所收集的證據提出解釋的過程。高一生物中涉及的知識面比較廣，有些概念比較抽象，如果僅僅通過教師講授，學生有時理解比較困難。因此，教師在教學中要給學生提供更多的實驗探究空間，讓學生體驗探究的過程[2]。

1 5E探究教學模式的內涵

5E探究教學模式提出用5個首字母為E開頭的英文單詞來引出教學的5個階段及各階段的特點和教學要求，這五個階段是Engage（引入參與）、Explore（探索揭示）、Explain（解釋闡述）、Elaborate（精制擴展）、Evaluate（評價反饋）。

這5個階段的主要任務都是以學生為主體，強調主動學習，注重設置學生感興趣的情境或者活動，讓學生通過5個階段的學習，逐步獲得生物學概念，發展科學探究技能，并將獲得的概念和技能運用到新的情境中，這樣的一種思路符合建構主義理論，因此，這種教學模式是基于建構主義理論的教學模式。其各個階段主要內容如表1。

2 5E探究教學模式實例

以實驗“比較過氧化氫在不同條件下的分解”為例，采用“5E”探究教學模式，培養高中生的科學探究能力。

2.1 制定教學目標和評價反饋

根據課程標準的要求和學生的實際情況，按照5E探究教學模式的探究流程，筆者根據高一學生的認知發展水平將學習目標以層層遞進的形式進行細化。教學的評價反饋設計建立在學習目標的基礎上，選擇與學習目標匹配的評價指標和方式，更好地了解學生的學習情況，及時調整教學策略，培養學生的科學探究能力[3]。見表2。

2.2 進行教學活動

2.2.1 引入參與

教師活動：通過創設一個生活中的情境引入新課：在生活中難免皮膚會劃破受傷，這個時候就會使用雙氧水（過氧化氫）來消毒殺菌，當我們用棉簽沾滿雙氧水在皮膚上擦拭時，會產生什么現象？然后以問題串的形式層層遞進，引出新知：①其反應物和生成物是什么？②過氧化氫放在瓶子里面分解得很慢，但是擦拭在傷口上，反應就變快了，這是為什么？③外來的過氧化氫可以在植物、動物、細菌體內的過氧化氫酶的作用下被分解，而這么多生物體都能產生過氧化氫酶，有什么作用呢？

學生活動：思考并回答以上問題。

2.2.2 探索揭示

教師活動：1）講解實驗原理：①加入過氧化氫酶能促使過氧化氫分解，大多數好氧菌和兼性厭氧菌含有過氧化氫酶，植物細胞中也含有過氧化氫酶。②細胞的生命活動離不開細胞的代謝，但是在代謝過程中會產生有害的物質，如過氧化氫，因而細胞中含有過氧化氫酶可以將其分解。③新鮮動物肝臟中有比較多的過氧化氫酶，而質量分數為3.5%的氯化鐵溶液和質量分數為20%的肝臟研磨液相比，每滴氯化鐵溶液中的三價鐵離子數大約是每滴研磨液中的過氧化氫酶分子數的25萬倍。2）提供實驗材料：新鮮的質量分數為20%的肝臟研磨液、新鮮的質量分數為20%紅薯液、金黃色葡萄球菌（本身對人體有害，但已馴化，對人體無害）、新配置的體積分數為3%的過氧化氫溶液，質量分數為3.5%的氯化鐵溶液、量筒、試管、滴管、試管架、衛生香、火柴、酒精燈等。3）揭示實驗探究的一般過程：提出問題—做出假設—設計實驗—進行實驗—得出結論，與假設做對比，如果實驗結果與假設相符，說明假設正確，如果不符，則要分析原因。4）提示實驗探究的原則：對照原則、單一變量原則、平行重復原則、簡練原則、科學原則等。接著指導學生按照實驗探究的一般過程進行小組合作的實驗探究。

學生活動：①學生個人提出自己想要探究的1～2問題，小組合作在共同討論中修正并確定1個探究問題，教師從旁協助確定。②與小組同學討論，做出符合小組實驗預期的可能的假設。③每個小組設計各自小組實驗，寫出實驗步驟，在小組成員共同探討中修正實驗步驟。教師從旁協助確定。④小組合作動手操作實驗，拍照記錄實驗現象，得出實驗結論。⑤全班討論與交流，將事先預期的假設與實驗結論相比較，得出最終的結論。

2.2.3 解釋闡述

教師活動：教師正規講解了因變量、自變量、無關變量與對照實驗，并與剛才的幾組實驗做對照，通過實例解釋以上的概念。提問學生，通過本次實驗了解了酶的高效性，為什么酶能大大加快反應速率呢？你對上節課學習的“降低化學反應活化能”是否有了進一步的認識。

學生活動：學生回憶剛剛的實驗，深入理解酶的性質與原理，思考回答問題。

2.2.4 精制擴展

教師活動：展示數字化的系統實驗儀器，相對壓強傳感器，講解原理，將數據采集與電腦相連，讀取相關的壓強變化，畫出曲線就可以做出各組之間的比較。教師演示傳感器。

學生活動：了解原理觀看演示，3～5個同學上講臺實驗傳感器，看是否與之前實驗所得結論相符。

2.2.5 評價反饋

教師活動：在實驗過程中通過對提出可探究的問題的探討，小組討論制定探究實驗步驟，記錄學生動手操作能力，比較每組學生實驗呈現結果進行展示來進行評價與反饋。

學生活動：小組成員之間開展自評與互評并通過回答問題，提出其他相關問題以及課后練習進一步鞏固新知，加深理解。

3 5E探究教學模式的啟示

5E探究教學模式能夠增強學生對實驗的探究與應用，增加學生對科學知識的掌握，發展學生較高層次的科學思維能力，培養學生學習科學的興趣與態度，不斷促進教學目標的達成。本課例運用5E探究教學模式與科學探究相結合，這種模式能調動學生主動學習的熱情，不管是引入、探究，還是解釋擴展階段，課堂的主體都是學生，而教師是學生學習的幫促者、促進者和引導者。只有真正的讓學生成為課堂的主人，才能激發學生不斷求知的動力[4]。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準：2017年版[M].北京：人民教育出版社，2017.

[2]周金成.核心素養導向的高中生物學教學思考[J].生物學教學，2018（02）.

[3]陳佳興.淺談運用“逆向教學設計”訓練學生科學思維——以“DNA復制的實驗證據”為例[J].中學生物教學，2018（23）.

[4]蔣紅.運用5E教學模式發展學生的生物學核心素養——

“綠色植物的生長需要水和無機鹽”教學探索[J].中學生物學，2018（08）.

【作者簡介】

毛策平（1988～），女，土家族，湖南益陽人，在讀研究生，學校院系：哈爾濱師范大學教師教育學院，研究方向：學科教學

（生物）。

朱宏（1968～），女，漢族，黑龍江省齊齊哈爾市人，教授，農學博士，哈爾濱師范大學生命科學與技術學院，研究方向：生物學科教學。