利用5E“精致”環節培育生命觀念促進深度學習

摘 要：形成生命觀念的關鍵是在理解生物學概念的基礎上，進行概念整合和觀念融合。本文通過案例闡述了在5E教學模式的“精致”環節實施相應的教學策略，如提供資料，分析綜合形成觀念;設置問題，抽象思考觀念本質;聯系其他，拓寬范圍提煉觀念;創設情景，運用觀念解決問題等。進而在課堂教學中實現學科知識的深層化和學生思維的深層化，促進學生形成生命觀念，并能夠用生命觀念解釋現象，解決問題，實現深度學習。

關鍵詞：生命觀念;5E教學模式;精致環節;深度學習

生物學教學中，學生要掌握科學知識，更重要的是在此基礎上形成生命觀念。根據2017版《普通高中生物學課程標準》，生命觀念是指對觀察到的生命現象及相互關系或特性進行解釋后的抽象，是經過實證后的想法或觀點，有助于理解或解釋較大范圍的相關事件和現象。課程標準中提出了“結構與功能觀”“穩定與平衡觀”“進化與適應觀”“物質與能量觀”等生命觀念。當下倡導深度學習，要求學生對學科知識和思維的深層化，生命觀念的形成是深度學習的一項突出表現。教學中如何設計教學過程，才能使學生從生物學知識和概念的理解到進一步形成生命觀念呢？

5E教學模式是一種建構主義的概念教學模式，包含Engagement（引入）、Exploration（探究）、Explanation（解釋）、Elaboration（精致）、Evaluation（評價）五個環節。“精致”是概念學習的提升環節。本文分析了5E教學模式在高中生物學課堂的一些案例，闡述從“精致”環節培育生命觀念的教學策略，以此促進深度學習。

一、 提供資料，分析綜合形成觀念

生物學典型事實是形成生物學概念的基礎。學生可通過分析一系列相關的客觀事實的本質特征，升華生命觀念。在“精致”環節，教師補充提供相關的生物學事實，引導學生分析和綜合，形成生命觀念。

例如，《染色體變異》的重要概念是“染色體結構和數量變異都可能導致生物性狀的改變甚至死亡”。采用5E教學模式教學，以唐氏綜合征篩查引入，分析染色體變異類型，學生解釋概念。在“精致”環節利用資料分析，深入剖析造成染色體變異的原因，總結突變的類型作為評價。在“精致”環節中分析資料的信息，有助于理解“進化與適應觀”。

本案例在“精致”中提供“限性斑紋雌蠶的產生”和“微核實驗”的資料，分析兩則資料中的染色體變異類型，并思考誘導染色體變異發生的原因。學生運用染色體變異類型進行判斷，同時分析出物理因素和化學因素使細胞發生染色體變異。染色體變異的誘變因素和遺傳信息發生變化的結果，與基因突變是相似的。學生可經分析認識到染色體變異和基因突變的本質特征是相似的。這樣可使學生在后續的學習中能更好地理解“突變和基因重組為進化提供原材料，基因突變和染色體變異統稱為突變”這一觀念。在本案例中，通過提供更多的資料，由學生分析出染色體變異與基因突變相似的本質特征，有助于“進化與適應觀”的形成。另一方面，在該環節中，通過提供更多生產生活的資料，將知識與生產實踐融合起來，實現知識的深層化學習，實現了對染色體變異的深度理解。

二、 設置問題，抽象思考觀念本質

生命觀念需要通過抽象、概括而形成。在教學中有必要通過恰當的問題，促進學生獨立思考，將生命觀念適時地予以外顯和總結。在“精致”環節中設置一個直指概念內涵、有思考價值的問題，由學生進行抽象思考感悟，有助于提煉生命觀念。

學業水平要求經過《細胞的增殖》學習，學生從整體上理解有絲分裂對于生物保持遺傳的意義。采用5E教學模式教學，以水仙花無性繁殖引入，探究DNA和染色體的數量變化曲線，解釋有絲分裂的過程。于精致環節提問“從有絲分裂的角度思考為什么無性繁殖的水仙花在親子代間性狀高度相似”，通過總結“有絲分裂中可能發生的突變類型”做出評價。

該“精致”中的問題有多維度答案。首先，分裂間期，DNA半保留復制使遺傳物質得到精確復制。第二，分裂前期，染色質變成染色體的狀態易于分離。第三，著絲點的分裂和紡錘絲的牽引保證了子染色體平均地移向細胞兩極。有絲分裂過程中發生的核膜的消失與重構，染色質與染色體的變化，和其他的細胞變化都指向保證遺傳物質在親子代細胞間的一致性。所以本案例在精致環節中借由提出問題，將有絲分裂的過程和意義外顯，學生在思考討論和總結的過程中感悟“進化與適應觀”。在問題的思考中，學生運用分析、推理、抽象等高階思維，也運用了“結構與功能觀”去分析問題，實現概念理解的提升，促進思維的深層化。

三、 聯系其他，拓寬范圍提煉觀念

幾乎每一個概念都與其他概念相關聯。生命觀念的形成依賴于從眾多概念中找關聯，做提煉。因此形成多個概念后，通過找到概念的內在聯系，構建概念體系，有助于有機整合成生命觀念。“精致”環節可在解釋完單一概念后，引入其他概念，學生在學習活動中通過找到概念之間的內在關系，如因果、遞進或并列等，將多個概念整合，形成生命觀念。

以5E教學模式的《生態系統的結構》為例，以漳江口紅樹林生態系統為導入，探究該生態系統的非生物的物質和能量、生產者、消費者、分解者，總結生產者、消費者、分解者的定義。在“精致”環節，從光合作用和呼吸作用兩方面去闡述生物（生產者、消費者與分解者）與環境之間的能量和物質的交流。最后構建模型圖描述四者的關系作為評價，在學習過程中滲透“能量與物質觀”。

在本案例的“精致”環節中，抓住了“光合作用和呼吸作用”和“生物與環境交流”的內在聯系：能量與物質變化。一方面，生產者的光合作用，利用光能將CO2和H2O轉變為糖和O2，轉換并儲存為糖中的化學能。另一方面，通過生產者、消費者、分解者的呼吸作用將有機物重新轉化為無機物，其中釋放出的能量，一部分以熱能的形式散失，一部分用于生物的各項生命活動。從整個生態系統的范圍去看，物質是循環的，能量由光能的形式輸入，最終以熱能的形式散失。這就形成了物質循環和能量流動的概念。本節課在解釋完生態系統的組成成分后，在精致環節通過分析能量與物質的變化使學生將光合呼吸概念與生態系統的結構概念進行整合，有助于形成“能量和物質觀”這一生命觀念。本案例的教學環節中將學科知識有機整合，通過“精致”環節使新知識的學習經過了舊知識的批判思考和分析的，促進了知識的深層化學習。

四、 創設情景，運用觀念解決問題

學生在解決具體的生物學問題時，既要運用生物學知識，又要有生命觀念的指導。所以“精致”環節可創新情景，使學生在具體情景中在運用生命觀念解決實際問題。此過程學生基于生命觀念，運用剛接觸的新概念進行邏輯推理。在解決問題的過程中，要求學生不要局限于自己直觀的感受，而是通過分析追求理性的認知。

在《激素調節的過程》中，以“馬拉松運動員血糖的平衡是怎樣維持的”問題引入，通過分析血糖的來源去路和胰島素和胰高血糖素的作用探究答案，學生建構模型進一步解釋激素調節血糖平衡的過程，可進一步補充神經調節的參與。在“精致”環節創設糖尿病情景，學生要思考糖尿病患者的病因和真正危害之處。最后學生探討如何減少患糖尿病風險作為評價。

糖尿病是學生初中就有接觸過的情景，但現實中一些學生只識記“三多一少”結果，甚至認為“多飲，多食卻體重減輕”的糖尿病是一種減肥的方法。這說明學生并沒有理解糖尿病這一疾病的實質，存在著錯誤認知。在本案例中，利用激素調節的過程，使學生分析糖尿病之所以尿中含糖是因為血糖過高，腎小球濾過的葡萄糖超過腎小管重吸收葡萄糖的閾值，造成尿液中含糖。進一步分析，血糖中過高的可能原因是降血糖激素胰島素分泌不足。通過“穩態與平衡”的生命觀念進行邏輯分析，學生得出糖尿病患者的病因。學生思考糖尿病的真正危害之處，是從胰島素的功能推理，胰島素不足會使細胞吸收葡萄糖不足，人體則會能量供應不足，則生命活動受到巨大影響。思考過程蘊含著“能量與物質”的生命觀念，促進了思維的深層化，實現了從機械性識記到真正理解糖尿病的疾病危害，有助于學生基于正確的生物學認知逐漸樹立健康生活的社會責任。

綜上所述，本文提出了四種5E教學模式中的“精致”環節設計策略：第一，提供生物學事實，學生分析通過生物學事實的本質特征建構生命觀念;第二，設置具體概念的本質問題，使學生在抽象思維中，概括生命觀念并將其外顯;第三，引入其他概念，建立不同概念間的聯系，在系統性的知識中抽象更宏觀視角的生命觀念;第四，創設嶄新情景，學生運用生命觀念解決具體問題，在實踐和運用中不斷將生命觀念深化。在“精致”環節經歷相應教學活動，學生經過批判性反思和高水平思維的抽象概括，從生物學事實和概念的學習中可進一步形成生命觀念，這有望成為實現深度學習的課堂教學途徑。

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作者簡介：

鄭燁，福建省漳州市，福建省漳州第一中學。

基金項目：2018年福建省基礎教育課程教學研究課題“運用‘5E教學模式提升學生生物學核心素養的案例研究”（No.MJYKT2018-118）。