初中生物學5E教學模式的運用探究

摘" "要：在“呼吸道對空氣的處理”一節教學中，基于5 E教學模式，通過真實生活情境的引入環節、突出科學思維的探究環節、重視生命觀念形成的解釋環節、構建概念模型的精致環節、持續性的評價環節完成課堂教學，發展學生的核心素養。

關鍵詞：初中生物；5E教學模式；核心素養

《2022年版義務教育生物學課程標準》在實施建議中指出“應重視概念的主動建構，為運用概念奠定基礎。注意學生頭腦中已有的前概念，特別是那些似是而非的日常概念，為學生提供真實的問題情境，幫助學生由表及里抓住本質，建立科學概念。”還提出“重視運用以探究為特點的教學策略，指導學生通過開展實驗、實驗等活動獲取證據，并對收集到的信息進行整理、分析，并得出合理的結論”[ 1 ]。由美國生物學課程研究（BSCS，1989）開發的5E教學模式[ 2 ] （引入Engage，探究Explore，解釋Explain，精致Elaborate，評價Evaluate）注重概念轉變過程中新概念的建構，契合2022版課程標準的教學建議，是非常適合于初中生物學中概念教學的一種教學模式。本文結合“呼吸道對空氣的處理”一節，探討5E教學模式在初中生物學課堂中的應用。

1" 分析教材，把脈學情，精準定位

1.1" 關注單元大概念，確定知識學習的用力點

對教材的分析，要站在單元視角，確定知識內容能培養的核心素養。筆者對“呼吸道對空氣的處理”一節的知識作整體性梳理如圖1。顯然，本節課的重點是引導學生建構呼吸道的結構與功能相適應這一次位概念，為建構重要概念呼吸系統的結構與功能相適應做鋪墊，最終為認同人體的結構與功能相適應，形成結構與功能觀服務。通過對教材的分析，可見本節是典型的概念課，適合運用5E教學模式開展教學。

1.2" 追溯學情發展，探尋知識學習的共生點

建構主義學習理論強調學生是帶著豐富的生活經驗進入課堂的，因此開展5E教學模式需要尋找新授知識和學生已有經驗之間的關聯，確定教學起點。如在本節課學習之前，了解到學生已有的知識儲備有：消化道的結構與功能相適應；方法儲備有：運用建模的方法探究小腸的功能；經驗儲備有：鼻腔有鼻毛、會流鼻血、有些時候可以用口代替或輔助鼻進行呼吸；錯誤的前概念有：口和鼻都屬于呼吸道的結構。

1.3" 立足調研分析，確定知識學習的思維點

分析發現學生對鼻腔毛細血管及其功能缺乏認識，如果僅提供圖片學生的認識還是不夠深刻，尤其是對毛細血管的功能。5E教學分步引導學生慢慢思考，突破學生的思維難點。如先是讓學生觀察圖片，使學生認識到鼻腔分布豐富的毛細血管，再引導學生結合觀察到的結構，選擇適合的材料制作簡易模型，使微觀的結構宏觀化。然后再利用模型探究毛細血管中血液流動對進入鼻腔的氣體的處理，使抽象的過程直觀化，一步步引導，最終建構鼻腔毛細血管的特點和功能這一思維難點。

2" 精心設計，五環相扣

2.1" 創設真實生活的問題情境（引入Engage）

展示學生體育課長跑的圖片，教師提出問題：口和鼻都能讓氣體進入人體，為什么跑步時體育老師建議同學們要用鼻吸氣，必要時可以用口輔助鼻呼氣，但是不建議用口吸氣？用口吸氣和用鼻吸氣有什么不同？學生短暫思考后，結合生活經驗回答，用口吸氣時間久了，會感覺喉嚨干燥、容易引起咳嗽，冬天用口吸氣還感覺很冷。教師引導學生思考原因。

設計意圖：在引入環節，教師的作用是提出或引導學生提出下面要探究的問題。主要策略是設置生活化的問題情境，聯系學生已有經驗，制造認知沖突，自然進入探究。

2.2" 突出科學思維的探究活動（探究Explore）

教師展示鼻腔內部結構實拍圖和示意圖，首先請學生觀察并記錄鼻腔內部的結構，與口腔的結構進行比較，發現二者在結構上的差異，然后運用在前一章節初步建立的結構和功能觀，推測鼻腔各結構的功能。分組完成學習任務，第1小組完成任務1（表1）。

教師展示利用處理過的注射器筒、細軟管和雙面肢制作的鼻模型1（圖2）；利用處理過的注射器筒、假睫毛、注射器活塞和雙面膠制作的鼻模型2（圖3）。請第2小組學生運用鼻結構的知識判斷鼻模型中不同材料模擬的結構，完成學習任務2（表2）。

教師指導學生小組之間合作完成以下實驗并記錄實驗結果。實驗一：在軟管中注入溫的紅墨水，然后用溫度傳感器分別測量鼻腔內的溫度和外界的溫度，實驗結果見圖4；實驗二：輕輕拍打粉筆擦以營造粉塵環境（注意佩戴口罩），在此環境中推拉注射器活塞，觀察鼻毛和鼻腔清潔度的變化，實驗結果見圖5；實驗三：首先將模擬鼻毛和鼻腔噴上水（模擬鼻黏膜分泌的黏液），然后按實驗二的步驟，實驗結果見圖6。

設計意圖：探究環節是5E教學模式的核心，教師這一環節應提供圖片、實物、模型等豐富的材料，以及學習任務單等學習支架，鼓勵學生自主或合作進行觀察、實驗等，獲取對研究對象的直接經驗和收集證據。

2.3" 重視生命觀念形成的解釋環節（解釋Explain）

教師設計一系列層層遞進的問題引導學生思考，如：“鼻腔內空氣的溫度和外界空氣的溫度一樣嗎？”“為什么會不一樣？”“這說明鼻腔分布的豐富毛細血管有什么作用？”“能解釋為什么冬天用嘴吸氣會感覺涼颼颼的而用鼻子吸氣就沒有這種感覺嗎？”，學生在問題的引導下對實驗結果追本溯源理解毛細血管的結構和功能。以類似的方式，學生總結鼻的各個結構和功能的關系。教師展示課前設置的疑問：跑步時，有些同學喜歡用口吸氣，這種行為是否健康？請說出理由。學生運用新學習的知識進行解釋，加深理解并強化結構與功能觀的概念。

設計意圖：解釋環節是5E教學的關鍵，在解釋環節，教師需要引導學生描述上一階段的觀察結果，并幫助學生將其前兩個階段的經歷與新概念或新的解釋之間建立關聯。

在完成“鼻的結構和功能”學習之后，教師提出問題：呼吸道的其他器官能否保證氣流順暢通過？能否對空氣進行處理？教師展示豬氣管和支氣管的實物圖和橫切示意圖。學生再次進行探究和解釋，經過類比推理等過程對呼吸道有了更全面的認識。教師提出問題：既然呼吸道可以對空氣進行處理，我們日常生活中為什么還要帶口罩？教師展示肺炎、塵肺、沙塵暴等圖文資料1，學生再次進行探究和解釋，建構呼吸道對空氣的處理能力是有限的這一概念。

資料1：鼻毛、鼻甲只能對于10 μm以上的微粒進行阻擋，氣管和支氣管纖毛的每次擺動可移動黏液層達16 μm的數據，對于部分小于10 μm的細菌病毒則有可能進入呼吸道，而空氣污染的地區由于纖毛清掃的速度跟不上形成痰的速度，因此可能導致細菌病毒進入肺，導致呼吸道疾病、肺炎、塵肺等疾病。

設計意圖：探究環節與解釋環節交替進行，學生在這期間把新舊知識關聯，能夠幫助學生對概念形成深入的理解，這也是此階段的重要內容。

2.4" 構建概念模型的精致環節（精致Elaborate）

在探究和解釋結束后，教師組織學生利用歸納與概括的方法，繪制呼吸道的結構與功能的關系圖（圖7），構建概念模型。

設計意圖：學生通過繪制關系概念圖，將前面幾個環節獲取的零散的知識編織成網，從整體上對本節課有一個更高的認識，強化“結構與功能相適應”的生物學觀點。

2.5" 持續性的評價環節（評價Evaluate）

評價應當貫穿課程的始終，既要關注對學生學科知識、思維能力的評價，也要關注學生情感態度價值觀的評價，如在解釋口不能代替鼻呼吸這一環節，既是對學生生命觀念的評價，又是對學生是否認同健康生活方式的評價。評價包括教師評價、學生自評、生生評價等多元評價，例如在對鼻的觀察這一活動中，生生補充完善觀察到的結構，培養學生的全面思維。教師還可以提供新的任務情境，評價學生在解決新問題的過程中運用新獲取的概念的能力。

例如：在新冠肺炎疫情期間，呼吸機是新型冠肺炎患者的救星，能幫助無法吸入足夠氧氣的病人保持呼吸，使血氧飽和度維持在正常水平。其中，插入式呼吸機的呼吸機管道從口腔進入，經咽、喉一直插入到患者的肺部。假如由你來設計這款呼吸機，你會設計哪些結構，分別起什么作用？為什么這樣設計？

設計意圖：在遷移環節，鼓勵學生在新情境下運用新學習的概念和技能，解決問題，加深對概念的理解，同時加強生物學與社會的聯系。

3" 教學反思

5E教學模式關注課堂問題的情境性、學習的主體性、活動的探究性，遵循的教學思路是從已有知識經驗出發，提出問題，創設認知沖突，通過探究實踐澄清問題，轉變概念重構知識，產生新知識經驗，這與課程標準中教與學的理念高度一致。初中生物學是一門與學生的生活密切相關的學科，教師在教學中應多關注學生的生活，要充分聯系學生的生活實際，拉近學生經驗與生物學知識的距離，從學生生活走向生物課堂，再從生物課堂走向學生生活，凸顯生物學科的育人價值。

參考文獻

［1］ 中華人民共和國教育部.義務教育生物學課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

［2］ 劉欣顏，麥紀青，劉恩山.運用5E教學模式發展學生的核心素養：聚焦生物學核心素養的教學取向[J].教育導刊，2017（6）：48-53.