利用5E生物教學模式培養學生的科學探究能力

高慧

摘要：隨著教育改革理念的不斷深入，以學生為主體的課堂越來越受到歡迎，怎樣以學生為主體設計課堂，怎樣讓學生在課堂上保持較高水平興趣的主動探究動力，是每位教師都需要研究的課題。基于此，5E教學模式適合于現在的初中生物課堂，能幫助教師進行教學設計，引導學生主動進行探究活動，培養學生多種科學探究的能力。5E教學模式包括吸引、探索、解釋、延伸、評價等5個環節。

關鍵詞：5E教學模式;教學設計;科學探究

隨著教育改革的深入發展，課堂轉型的理念也深入人心。“以教師為主導，學生為主體”的課堂模式已經成為了主流的課堂教學模式，課堂不只是單純為了讓學生做主而設置，更需要教師在課堂學習和活動中作為主導，培養學生更多方面的能力。

5E教學模式是美國生物學課程研究（BSCS）開發出的一種建構主義教學模式，在科學教育領域受到高度的關注。隨著認知科學的發展，特別是對學生錯誤概念和概念轉變研究的發展，20世紀80年代，BSCS開發了小學科學和健康課程的研究項目。該機構認為，若要有效地進行科學教學，并幫助學生構建科學概念，教師不僅要讓學生進行探索，更重要的是要先了解學生針對特定教學內容的前概念，這就需要教師創設特定的情境，或提出相應的問題，讓學生展示和暴露已有概念，進而在此基礎上進行探究。1989年，BSCS基于以上考慮，提出了基于建構主義理論和概念轉變理論的5E教學模式。

在對5E教學模式進行了深入的研究后，我查閱了相關數據庫，了解了很多5E教學模式在初中生物教學中的有效應用，并在教學中進行了實踐。同以往的備課相比，基于這一模式的備課往往更加全面和完整，會更多地設計教師引領學生主動探究的環節，幫學生搭建腳手架，方便學生更好地構建概念。在教學的過程中，我觀察到學生的參與度有所提高，表現出了他們對生物知識的探索欲望明顯增加，激發了他們更多的內在驅動力進行主動探究，而在探究的過程中也能夠更好地培養生物學科核心素養。

5E教學模式包括五個環節，Engagement（吸引）、Exploration（探究）、Explanation（解釋）、Elaboration（延伸）、Evaluation（評價）。生物學的科學探究包括六個步驟：提出問題、作出假設、制定計劃、實施計劃、得出結論和表達交流。《義務教育生物課程標準（2011年版）》中明確提出，科學探究要求學生具備積極思考、科學思維、收集和處理信息能力、分析和解決問題能力以及交流與合作等方面的能力。5E教學模式的每一個環節都能夠更好地輔助學生完成科學概念的建構，并且相應鍛煉學生科學探究的一項重要能力。下面就主要結合人教版《義務教育教科書·生物》八年級上冊“從種到界”一節課來闡述每一環節在培養學生科學探究能力中起到的重要作用。

一、用 “吸引”調動學生的前概念思考

陜西師范大學生命科學學院李高峰教授在《生物學前科學概念研究》一書中指出，學生在進入課堂前對學科知識的了解并不是空白的，通常帶有一部分前概念，而這些前概念不一定是完全正確的。前概念是客觀存在的，教師不應該忽略這些內容，他們會對課堂上即將學習的知識產生影響，而了解這些前概念并利用他們來引導學生的思維，能夠調動學生學習的積極性。學生會好奇自己掌握的這些知識和即將要學習的內容有什么樣的關系，從而在腦海中形成與兩部分內容相關的問題，這樣就培養了積極思考的能力。因此，要從學生的實際生活、感興趣的內容或者已有的知識出發，將舊知識與現有的經驗聯系起來，并指向教學活動，以吸引學生的注意力，引入新授課的內容。

在“從種到界”這一節課的教學中，我利用手機的地圖定位功能，引導學生來模擬這一功能是如何定位到我們學校所處位置的。學生按照地理行政等級劃分，依次從洲、國、省、市、區到街道和門牌號，形成了地址，這樣能夠準確地找到我們學校所處的位置。然后，我引導學生思考，在茫茫的生物世界是不是也有這樣一個系統能幫我們快速、準確地找到某個生物呢？這樣，學生不僅能夠將生活中實際掌握的知識遷移到要學習的內容中，也會對本節課即將學習的內容表現出更多的學習興趣，帶著問題走進課堂。

二、用“探究”培養學生的理性思維

探究活動是自然科學研究領域中最主要的活動形式之一，通過個體或小組形式的探究，學生能夠實現對概念的初步探索，并且在探索的過程中培養理性思維這一生物學科核心素養。鑒于在探究活動中制定和實施計劃，都需要學生有嚴謹的理性思維，因此5E教學模式第二個環節的設置就是一個探究活動，教師對活動進行介紹和指導，學生參與活動，主動探索課程中涉及的知識內容。在上一環節學生被激發起的強烈的學習興趣基礎上，設計這一環節相關的探究活動，學生會立刻投身其中，合作探究。通過不同形式的探究活動設計，學生能夠不斷地發展理性思維，在未來的探究實驗設計過程中，就會表現出較為完整和全面的方案設計能力。

在“從種到界”這一節課的教學中，我設計的探究活動就是基于電影《猩球崛起》里的主角動物——黑猩猩的分類探索。給學生提供的材料是一張有7個同心圓的圖紙，以及18種生物的剪貼畫，背面標注動物名稱，分別為黑猩猩、倭黑猩猩、紅猩猩、大猩猩、金絲猴、長尾猴、大熊貓、蝙蝠、麋鹿、虎鯨、大象、青蛙、朱鹮、烏龜、鯽魚、蝗蟲、海蜇和扇貝。將黑猩猩貼在最中心的圓中，請學生以小組為單位，按照與黑猩猩的相似程度由高到低將其他生物依次放入后面的圓圈中。在這個活動中，學生需要調動這一學期學習過的動物分類的基本內容，并且需要和同伴進行溝通和交流，活動直觀、有趣，學生在輕松的氛圍中就能完成知識的探索過程。

三、用“解釋”提高學生資料分析的能力

“解釋”是對上一步的探索活動進行總結和提煉，教師對活動中涉及到的知識進行深入講解，給學生機會在這個環節中闡述他們對本節課概念的理解。在這個過程中，學生需要分析上一環節探究活動中的結果或現象，思考這些現象和結果產生的原因。在此基礎上，教師的講解能夠幫助學生形成科學的概念和表達，經過反復練習，能夠幫助學生增強分析資料和錄找證據的能力。在不斷改革的生物學科中考測試中，越來越側重于對學生資料分析能力的考察，所以如何在日常教學的過程中對學生的這一能力進行鍛煉就顯得尤為重要。而5E教學模式中的“解釋”這一環節的設置，就很好地實現了這一功能。

在“從種到界”這一節課的教學中，在完成貼圖活動后，先讓學生展示貼圖的結果，并詳細闡述如此分類的依據。在此基礎上，向學生介紹，為什么這樣的分類是科學的，因為每一個圓圈代表一個分類等級，這樣不僅能夠讓學生記住有幾個不同的分類等級，并且能更好地理解不同分類等級之間的關系。生物分類等級這一部分的內容是較為抽象的，而通過上一個活動中的親身參與，學生親自體會了分類的過程，也就能夠更好地理解不同分類等級之間的內在關聯。活動后的及時總結，則能幫助學生更好地建構知識體系，并且這種建構是基于學生主動探究活動的，會給學生留下更深刻的印象，使他們對知識有更深入地理解。

四、用“延伸”引領學生學會運用證據進行解釋

“延伸”是學生在獲得了知識之后需要知道生活中的什么內容是與本節知識相關的，也就是本節學習的內容在生活中有什么應用。《義務教育生物課程標準（2011年版）》的課程基本理念中，明確提出了要提高生物科學素養。生物科學素養指的是一個人參加社會生活、經濟活動、生產實踐和個人決策所需要的生物科學概念和科學探究能力。也就是說，我們的教學和課堂最終指向生活的，需要讓學生能利用學習的生物學知識來更好的生活。要實現這樣的目的，需要培養學生運用證據進行解釋的能力，這也是我們需要在課堂上進行反復練習的。在本節內容完成的基礎上可以挑選一些與本節內容關系密切，且學生能夠接受的知識進行延伸和拓展，同時可以利用學生對概念的理解，來讓他們解決一些新的實際問題。教師可以對拓展內容進行講解，學生可以對不理解的地方進行深入提問。教師也可以安排學生在課前進行相關資料的查閱，然后在組內或者班級內進行表達和交流。

在“從種到界”這一節課的教學中，可以利用課前錄好的微課，讓學生來了解關于林奈和雙名法的內容。這樣，可以幫助學生在觀察動物或植物的時候，更能看懂標牌上的內容。

五、用“評價”鼓勵學生評價學習成果

“評價”這一環節的主要目的是對本節課內容知識做一個簡單的檢測。這一環節所處的位置不一定是在最后，也可以穿插在教學其他環節中;形式也不一定就是紙筆測驗或者完成練習題，還可以采用生生互動的形式，鼓勵學生自己評價他們的學習成果，可以是以小組為單位完成一些簡單的活動，這樣不僅能夠在活動中檢測出學生的掌握情況，也可以增加評價的趣味性。我們如果能夠不僅僅局限于傳統的紙筆測試形式進行評價，就能夠給更多的學生機會進行表達和交流，使他們分享在課堂中的收獲。

在“從種到界”這一節課的教學中，對生物分類等級的掌握情況檢測，可以采用小組活動來進行。給每個小組的學生發放一個資料袋，每個袋中放有某一個生物的七個分類等級，請小組內的學生按照一定的順序排列。教師叫到不同的小組，請小組起立，每位成員代表一個分類等級，按順序排列。這樣的方式很大程度上擴大了課堂檢測活動的參與面，讓每一位學生都有事可做，也都有機會表達，同時也檢測了他們對生物分類等級的掌握情況。

自2012年起，我國基礎教育初中各學科的課程標準經過修訂后正式頒布，理科的課程標準更注重探究學習和概念教學，而5E教學模式就是一個很好的踐行探究式學習和概念教學的教學模式。而對于這五個環節，也并不是說必須每一個環節都需要嚴格按照操作流程來進行，而應該是在深刻理解了這一教學模式后，可以不僅停留在表面形式的模仿層面，更可以內化為教師的教學理念。在教學活動中不斷反思和實踐，靈活應用，能幫助學生更加主動的參與到探究活動中，從而更有效的建構和理解科學概念，更全面的培養與科學探究相關聯的重要能力，最終能實現課程理念和目標的落實。

參考文獻：

[1] 吳成軍，張敏.美國生物學“5E”教學模式的內涵、實例及其本質特征[J].課程·教材·教法，2010（6）.

[2] 李高峰.初中生物學前科學概念研究[M].北京：北京師范大學出版社，2010.

（責任編輯：楊強）