運用5E教學模式促進學生深度學習

鄭亦芳

深度學習是指在教師引領下，學生圍繞具有挑戰性的學習主題，在主動加工、深度理解的基礎上，學習者能夠批判性地學習新知識，并將它們融入原有的認知結構中，經過高水平思維過程，靈活運用所學知識和能力解決實際問題的一種學習方式。5E教學模式則是將教學的具體過程分為吸引（Engage）、探究（Explore）、解釋（Explain）、遷移（Extend）以及評價（Evaluate）五個階段，該種教學理念強調要發揮學生在學習中的主體性作用，讓學生學會自主學習，這種教學方法強調以教師為課堂的引導者，學生為課堂的主體，與學生深度學習的思想非常相似。那么，將二者理念相互融合，實現更加全面的教學規劃，進一步推動教學的有效性，以達成新一輪課程改革對學科核心素養的培育要求。

本文將以2019浙科版高中生物“傳統發酵技術”一課為例，嘗試運用5E教學模式促進學生深度學習。

1. 教材分析與設計思路

“傳統發酵技術”選自2019浙科版高中生物《選擇性必修3·生物技術與工程》1.3“發酵工程為人類提供多樣的生物產品”這一小節，該節涉及傳統發酵技術、果酒和果醋的制作、泡菜的制作以及發酵工程等內容，以聚焦大概念——“發酵工程利用微生物的特定功能規模化生產對人類有用的產品”。該節內容豐富，需分解為多個課時，需結合理論教學和實踐操作共同完成教學目標。“傳統發酵技術”作為該節內容的第一課時，承接前一小節微生物的分離和純化培養，讓學生在對微生物代謝特點有一定認識的前提下，發現身邊的發酵產品，感受傳統發酵技術的魅力，同時通過討論傳統發酵技術中不同原料、不同菌株和不同環境對產品風味的影響，為下一課學習發酵工程留下線索。

2. 學情分析與學習目標

本節內容的教學對象是高中二年級選考生物的學生，學生已經學習過必修1“細胞代謝”的相關內容，對“發酵”有一定的認識，但具體概念和發酵原理仍相對模糊；同時在生活中，雖然已經直接接觸過較多的發酵產品，但可能對發酵食品的營養價值和生產過程不是十分清楚，甚至有些熟悉的產品還不能與發酵聯系到一起。那么本節課將制定以下幾個學習目標：

（1）通過觀察生活，舉例說出日常生活中的某些食品是運用傳統發酵技術生產的。

（2）根據生活實例，闡明傳統發酵技術相關基本原理，發展物質與能量觀。

（3）基于證據應用傳統發酵技術原理，運用科學思維方法展開論證，解釋或解決與發酵技術有關的問題。

（4）通過舉例說明傳統發酵技術在生活中的應用，認同生物技術促進社會的發展；面對日常生活中與傳統發酵技術有關的話題，表明自己的觀點并展開討論。

3. 教學策略與流程圖

5E教學模式的起始環節是“吸引”，由于該部分知識與生活緊密聯系，因此可采用活動式教學策略，通過收集實物進行看、聞、嘗來體驗多種發酵產品，引發學生思考。“探究”和“解釋”是5E教學模式的兩大關鍵環節，根據深度學習理念所提倡的學生是主體，教師是引導者和組織者，那么這兩個環節需要教師根據學生的認知沖突，引導學生進行探究，輔助多種文字或視頻資料來拓展知識面，在學生閱讀后，通過討論、分析和歸納解釋發酵技術的特點以及引起風味差異的因素。“遷移”是在學生理解了新概念的基礎上進行的，教師對新概念作進一步深化、遷移到與此概念相關的知識，并與之建立某種聯系，擴充概念的基本內涵，發展學生對概念的理解和應用，例如讓學生嘗試解釋生活中“自制發酵食品”中毒事件的原因。“評價”是5E教學模式的最后環節，教師通過課堂教學過程中學生的活動或課后作業的完成對整個教學活動作評估。

根據以上策略的分析，歸納出教學流程圖如下：

4. 教學過程

4.1? 吸引——認識發酵產品

教師課前布置任務：每人收集一種發酵食品、飲品或調味品（實物），咨詢長輩或查閱資料，了解關于該產品的原料、制作流程和營養價值等信息，在A4紙上寫一份簡要的“產品介紹書”，提前一天在教室中粘貼展覽。

課堂導入：學生和教師將自己帶過來的發酵食品、飲品或調味品放在桌面上，看、聞、嘗，現場體驗。讓學生真切體會到美食界有豐富多樣的產品都跟發酵有關，甚至有些大家可能很熟悉的食品，還沒有把它跟“發酵”聯系起來。例如那些“熟悉而又陌生”的傳統發酵美食——溫州魚生（白大生）、蝦子肉、糖蒜、臭豆腐、紅茶、味精、螺獅粉（不同品牌酸筍）、醋（山西陳醋、鎮江香醋、浙江玫瑰米醋）、酸菜（來自不同攤販的多種酸菜）等。

設計意圖：提前布置學習任務，增強了學習的目的性。導入環節是從學生收集的實物入手，吸引學生注意力，喚醒好奇心，同時暴露學生前概念，補充對發酵食品的多樣化認識，感受傳統發酵技術的魅力。落實教學目標：舉例說明日常生活中的某些食品是運用傳統發酵技術生產的。

4.2? 探究與解釋1——構建發酵的概念

投影展示部分學生收集的發酵食品制作過程，引導學生歸納發酵技術的一般流程，并給“發酵”下定義。

教師提問：根據剛剛的體驗結合你的回憶，說說這些發酵食品與它們的原材料在外觀、口感等方面有什么區別？這些變化是在微生物的作用下導致的，可為什么水果、蔬菜或者糧食經“發酵”后會形成獨特的美味，而直接將食物久置后卻會引起腐敗變質呢？經過討論整理后請學生解釋相關現象。

最后，教師在學生的基礎上補充修改，例如不是所有發酵過程都需要“密封”；有些制作過程利用食物上的天然微生物而不需要額外添加“菌種”；例舉酵母菌、乳酸菌、醋桿菌、毛霉、曲霉等不同類型微生物及所需的不同條件、主要代謝方式和常見發酵食品關系，并介紹解釋微生物分類的基本含義。

設計意圖：結合生活經驗，辨析“發酵”和“變質”的區別，并通過提取資料信息來構建“發酵”的概念，發展生命觀念這一學科核心素養。

4.3? 探究與解釋2——辨析發酵原理，理解引起發酵風味不同的原因

教師給不同小組分別提供有關山西陳醋、鎮江香醋或浙江玫瑰米醋的制作過程、微生物關系和成分分析等閱讀資料，引導學生嘗試解釋以下現象：單一菌種能夠實現發酵產品的制作嗎？發酵食品獨特的口感和香氣又是如何產生的呢？例如我們剛剛品嘗過的幾種醋，為什么山西陳醋、鎮江香醋、浙江玫瑰米醋的口感差別這么大？可能的原因有哪些？制醋過程涉及的菌種有哪些？不同菌分別起到什么作用？較未發酵食品而言，發酵食品成分在營養價值方面有何變化？傳統發酵技術操作中可能會出現什么問題？哪些操作能減少腐敗菌的生長和代謝？

學生根據材料和引導問題，進行小組討論，隨后整理觀點進行分享成果和組間的對比評價。

教師根據學生的解釋，修正補充，得出結論：①原材料不同；②微生物種類和菌株遺傳差異；③同種微生物在不同環境中進行代謝形成的產物不同；④微生物相互作用的差異等。

設計意圖：自主閱讀課內外材料，可以充分激發學生學習的主動性，提升閱讀能力、開闊視野；通過組內討論分析中碰撞出思想的火花，有利于拓寬思路、培養學生的溝通交流能力；而分享環節則有利于提升學生的歸納表達能力，同時在其他小組的補充修正過程中，落實課程要求中的過程性評價。

4.4 遷移——辨析發酵食品的利弊，理解發酵技術的意義

經過上述兩個任務的探究和解釋，學生對發酵食品有了更充分的認識：發酵過程中微生物能分泌多種胞外酶，將大分子水解成小分子，同時微生物的胞內代謝活動也能產生許多初生代謝物或次生代謝物，這些產物較原本食材更易消化吸收，或者具有很高的保健價值，甚至有些活的益生菌進入腸道還能平衡人體菌群，促進腸道功能等。發酵技術不僅延長了食物的保存時間、豐富了食品的多樣性，還提高了食品的食用價值。

此時，教師播放有關自制發酵食品中毒的新聞事件，提問：生活中我們也常聽到對于某些發酵食品的反面聲音，例如泡菜致癌、味精不健康等，這些說法是否有科學依據呢？對網絡上流行的健康自制發酵食品——“水果酵素”“酸湯子”等你有什么看法？

通過學生的觀點表達與思辨，得出結論：發酵技術不是簡單的微生物代謝，而是勞動人民在漫長的實踐探索中規范了傳統發酵技術的工藝、篩選保留了優良的菌種。

設計意圖：本環節將理論性的學習回到生活中來，引導學生辯證看待發酵食品的利弊，充分理解傳統發酵技術的意義和不足性，引導學生關注食品安全熱點問題，教會學生理性看待問題，增強其社會責任感，落實了科學思維和社會責任兩個學科核心素養。

4.5 評價——檢驗深度學習成果

教學評價包括在教育教學活動實施過程中的過程性評價以及在課后完成相關作業、檢測等的總結性評價。其中過程性評價是學習過程的一部分，通過課堂上的持續性評價被用來確定學習者課堂當下是否達到教學目標，在教學過程中及時做出什么調整，該部分環節的設計已包含在上文各個教學過程中。而在單元學習整體完成后，應設計綜合性、應用性和創新性的情境化練習，幫助學生解決真實情境下不同復雜程度的生物學問題。同時可以嘗試布置項目化實踐作業，例如通過閱讀書本和查閱資料，選擇一種發酵食品，制定一份發酵食品制作項目計劃書，制作發酵食品，并撰寫實驗報告；或者調查并制作一份宣傳畫報，介紹發酵技術在醫療、農業或環保方面的應用實例等。這些項目化實踐作業的評價還可以通過組織組與組、班與班之間的比賽達成，充分激發學生學習興趣，鍛煉學生科學探究的嚴謹思維，提高實驗動手能力和團隊協作能力。

5. 教學反思

深度學習是一種教學理念，它的目標是人的全面發展，它的內容是有挑戰性的單元，它的學習過程是學生作為主體的主動學習過程。實施5E教學模式的素養課堂，優化學習過程，為深度學習提供條件；創設項目化實踐作業，教師根據不同組分層指導，提高教學有效性，落實“教——學——評”一致，促進深度學習。

本節課從生活熟悉的發酵產品引入，再通過多種課程資源，讓學生充分體驗發酵技術的魅力，引導學生探索傳統發酵技術的知識脈絡，為學習發酵工程做好前概念的鋪墊。同時，在教學過程中以學生作為學習的主體，教師起到引導和精致知識的作用，通過對知識深層次理解和處理，用深度教學引導學生對知識的完整理解和深刻學習，真正落實以生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任相融合的生物學核心素養實質。