“5E”教學模式在高中生物學實驗教學中的應用
——以“探究pH對過氧化氫酶的影響”為例

趙夢丹（江蘇省震澤中學）

生物學是自然科學中的一門基礎學科。實驗既是生物學的核心內容，又是教學的重要手段。在課程改革中，實驗探究式學習是引領改革的先鋒。“5E”教學模式中的主要內容就是實驗探究式學習，與課程改革所倡導的理念不謀而合。在教學人教版《普通高中教科書·生物學1必修》“影響酶活性的條件”時，筆者開展了“探究pH對過氧化氫酶的影響”這一實驗，分析了“5E”教學模式在高中生物學實驗教學中的應用。在此探究實驗中，學生需要主動建構實驗框架，具體設計實驗方案、操作實驗，并在實驗過程中不斷修正和完善一系列問題，生成“酶活性”“酶失活”和“最適pH”等概念，并嘗試運用這些新概念聯系已學概念去生成新的知識，從而豐富并完善知識體系。

一、吸引（Engagement）

教師呈現資料，使學生了解不同的酶發揮正常的催化作用所需的pH是不同的，并引導學生提出疑問：酶的活性受到哪些因素的影響？大部分學生存在這樣一個前概念：各種酶的最適pH相差無幾，與酶種類關系不大。學生已有的認知恰好與上述資料顯示結果相反，精準地暴露出學生的前概念的問題，即刻產生強烈的認知矛盾，激發學生進一步探究的興趣，為學生后續自主建構新概念做好心理上的準備。

二、探究（Exploration）

教師展示測定過氧化氫酶活性的實驗裝置，并提出相關問題：酶的活性高嗎？酶活性受pH的影響嗎？酶活性能無限增大嗎？如果pH過大或過小，酶會失活嗎？師生共同討論后得出“酶活性”的概念，然后教師進一步提問：過氧化氫酶的最適pH是多少？學生先獨立思考以上問題，然后以小組為單位共同討論，嘗試解決問題。在實驗過程中，學生的操作能力有所差異，教師可以讓提前完成實驗的學生指導未完成實驗的學生，鼓勵小組合作討論、交換實驗數據和結果。學生在自主活動的過程中，提升了實驗探究的能力。學生相互探討、相互幫助，有利于增加不同層次學生之間的互動，使每名學生都獲得發展，也為下一環節的學習做好充分的情感準備。

三、解釋（Explanation）

學生主動展示探究實驗結果。根據學生繪制的曲線，可以得出過氧化氫酶的最適pH在7左右。教師隨后提出問題：pH過大或過小，會導致過氧化氫酶會失活嗎？為什么酶會失活？酶失活是可逆的還是不可逆的？教師在學生討論結果的基礎上進行歸納與總結，解釋、分析相關原理。此環節建立在學生熱烈討論和充分交流的基礎上，學生自然而然會用自己內化的語言來解釋過氧化氫酶的最適pH原理。學生之間既有相同觀點的共鳴，又有不同觀點的碰撞。而教師在學生完成生成性觀點的表述后進行歸納與延伸，幫助學生完成對內容理解從感性到理性的升華，從而完成新概念的建構。

四、遷移（Elaboration）

教師讓學生回顧這節課的導入，再次思考“吸引”環節中的問題：酶的活性受到哪些因素的影響？學生回答上述問題之后，教師又提出新的問題：溫度對酶活性的影響是怎樣的？探究溫度對酶活性影響的實驗可以用過氧化氫作為底物嗎？這對日常生活中加酶洗衣粉的使用有何指導意義？教師讓學生認真思考以上問題，以合作學習小組的形式在課后進行探究活動。此環節的問題設計由易到難，具有層次梯度，同時實現了本節課教學內容的首尾呼應。課堂也進行了升華，讓學生多關注生活，嘗試用已學知識解決相關生活問題。最后一個問題有一定的難度，學生需要結合物理知識和化學知識，查閱相關資料，嘗試做預實驗然后做出解答。在本環節的教學中，學生需要綜合結合內化的知識結構和課堂上建構的新概念自主解決問題，融合新概念和前概念，使新建構的概念內化為自身已有大概念網絡的一部分。

五、評價（Evaluation）

本節課的評價既有總結性評價，又有過程性評價，真正做到了對教學進行一次全面、科學的診斷。總結性評價如實驗報告和課后任務，過程性評價如學生思考問題的過程，實驗設計方案的建構、完善、實施和修正。評價的首要目的是激勵學生，促使學生不斷認知、完善和內化課堂新概念，最終將其與自己的前概念進行有機結合。評價結果顯示，學生能運用新手段和新概念來解決“遷移”環節中提出的新問題，說明本節實驗課的“5E”教學模式可以很好地落實學生核心素養的培養。

在此教學案例中，第一環節“吸引”，呈現學生知識體系中已有的前概念，產生強烈的認知矛盾，激發學生學習新概念的興趣；第二環節“探究”，讓學生真正動起來，動腦、動手，親手得到的數據和擺在眼前的事實，促使學生自主建構新概念；第三環節“解釋”，用問題串引導學生思考、解釋和總結，生成新概念；第四環節“遷移”，學生用探究實驗中新建構的概念嘗試解決生活實際中的問題，鞏固新概念并將其逐步內化、吸收到自身的概念網絡中；第五環節“評價”，全面了解學生新概念建立的完整度，幫助學生完善和擴展他們的新概念。由此可見，“5E”教學模式本質上可以看作一個學生主動建構概念的過程，與大概念教學相契合，對提升學生的探究能力、發展學生的核心素養都具有積極意義。