运用5E教学模式发展学生的生物学核心素养

蒋红

5E教学模式是自2002年美国建立21世纪核心技能框架体系后，由美国生物学课程（BSCS）研究开发的一种建构主义教学模式，由5个阶段组成，分别是引入（Engagement）、探究（Exploration）、解释（Explanation）、精致（ Elaboration）和评价（Evaluation）。该模式被当今科技教育领域普遍认可，是一种促使学生建构知识体系，提升理性思维，发展探究能力实用型强的教学模式。而核心素养是我国现阶段提出的落实立德树人根本任务的一项重要举措，明确了学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。其中生物核心素养主要包括四个方面的内容：生命观念、科学思维、科学探究、社会责任。

目前在教育研究中，运用5E教学模式直接培养学生核心素养的案例还在研究中，但从已有的理论、实践经验和相关研究来看，5E教学模式能够促进学生生物核心素养的养成，故笔者也在教学实践中进行尝试探索，运用5E教学模式能有效促进学生的生物学核心素养的培养。

1 教学前的相关分析

1.1 教学分析

“绿色植物对水分和无机盐的吸收”这一节课要学习的内容有植物吸收水分和无机盐的部位、细胞吸水的原理，以及根吸收水分、无机盐的过程。本节课内容多，而且又比较复杂，其中不仅有重要的生物学基本概念，还渗透了生物学研究的基本方法。

1.2 学情分析

这一节课有三部分内容需要学习，其中“细胞吸水和失水原理”是植物体微观的生理过程，而植物细胞的结构尚未学习，学生还没有液泡和细胞液的概念。另外，本节课还涉及一些化学上的溶液、浓度等抽象的概念，对学生来说是一个难点。

2 运用5E教学模式授课环节

2.1 引入：设疑导入，走进新知

创设情境吸引学生学习兴趣，是5E教学模式的开始环节。教师想要在有限的课堂时间内达到无限的教学效果，就必须在课堂上激发学生主动学习的欲望。课堂的引入部分就是一个很好的切入点。若在引入时，教师能贴近学生现实生活，与课堂内容紧密相连，就可以吸引学生，帮助学生回顾已有的知识，同时又能促使学生对新旧概念产生冲突，从而激发学生迫切解决问题的欲望。

教师在教授这节课时，先给出一张施肥前农作物欣欣向荣的图片。学生都能准确地分析出这与根从土壤中吸收生存需要的水和无机盐有关。但当教师展示第二张施肥后农作物无精打采的图片时，从学生疑惑的表情上可以看出，这与学生掌握的前概念——施肥能使农作物长得更好发生了严重的冲突。此时，教师可以启发学生思考：农作物无精打采、萎蔫的原因是什么？学生利用已有知识，分析得出因为根没有吸收水分。这一现象出现是施肥过后，那是否与之有关呢？教师引导学生大胆设疑。

本环节中，教师在创设情境时，充分了解学生已有的知识经验，及可能存在的不全面认识，进而引导学生进行理性思维，激发学生探究的欲望。

2.2 探究：亲历过程，自主探究

探究既是5E教学模式的中心环节，又作为主线贯穿终始。在这个环节中，学生是活动的主体，他们会在探究活动中，面对新的知识或信息与其前概念形成认知冲突，进行概念的重建。教师的作用是引导和辅助，在学生探究过程中，注意观察、倾听，并在适当时候提供一些可探究的问题或给以间接的引导。

教师在课堂教学中根据引入环节中的认知冲突，引导学生大胆推测。学生经过仔细推敲，斟酌，将最有可能的原因与“肥料”的多少即“肥料”的浓度联系起来。教师帮助学生理解浓度、溶液和细胞液等概念。然后，学生分组自主设计探究实验方案，完成“溶液浓度的大小对植物吸水的影响”。在探究实验的过程中，大多数学生会选用萝卜作为实验材料，当然有些学生还大胆采用了黄瓜、番石榴等果实进行实验。为了使实验结果更具有说服力，除了书本上的一些实验测量数据，如硬度、长度以外，有些思维严谨的小组还在实验中加入了其他一些数据测量，如实验前后烧杯中溶液的量，实验材料的宽度等进行实事求是的记錄、描述。各小组同时进行观察探究“根尖的结构”，了解植物吸收水和无机盐的主要结构是根尖成熟区的根毛细胞。结合两个探究活动，教师引导学生分析实验探究中出现变化的原因。

在这个环节中，教师通过创设活动，为后续的科学概念讨论提供实践基础和科学依据，通过设计实验、观察现象、控制变量、记录和分析数据、描述和尝试解释现象等培养学生科学的思维方式和科学的探究技能。这样可以使学生较好地理解生物学概念，并建立结构与功能相适应的生命观念，用生命观念来认识生物的统一性与多样性。

2.3 解释：解释现象，建构新知

解释是5E教学模式的关键环节，是学生根据前两个阶段中的收获和体会，用自己的语言来说明探究结果的过程，形成初步的解释，进一步提高理性思维的过程。

结合前面环节的探究结果，教师鼓励学生用自己的语言尝试解释出现变化的原因：萝卜条、黄瓜、番石榴等出现膨胀和皱缩的原因是因为它们吸水和失水了，而它们吸水还是失水又与周围的溶液浓度大小有关。周围浓度小的如“清水”都吸水膨胀了，周围浓度大的如“浓盐水”都失水皱缩了。由于它们属于不同的器官类型，要完整全面地表述出来对于学生来说相对比较困难。教师引导学生从构成它们的基本单位“细胞”层面，尝试归纳“细胞吸水”的原理。学生讨论后，归纳出“细胞吸水”的原理，建构成如图1所示的概念图，并运用这个原理解释生活中腌菜、凉拌菜的制作以及菜市场摊贩将清水喷洒在萎蔫蔬菜上的原因。

这个环节中，教师要求学生自己来解释探究的结果。当学生遇到困难时，教师可以直接借助学生的实验过程和结果，并辅助其他材料和媒体帮助学生正确的形成概念。通过教师适时点拨、引导、启发，师生共同探讨，学生能从个性分析到共性的统一，从感性认识到理性思维，为社会责任的形成奠定坚实的基础。

2.4 精致：迁移拓展，巩固新知

精致是5E教学的拓展提升环节，在学生获得新概念之后，要运用形成的概念理论解决新的问题、新的现象。拓展性探究和实践使学生加深对新形成概念的理解与应用。

为了加深对“细胞吸水”原理的理解，教师在教学过程中提出一个新问题：测定一个马铃薯细胞液的浓度。学生制定实验计划，并利用现成的实验材料进行实验探究。通过这个实验的探究，学生不仅能对所学的概念融会贯通，同时还能拓展他们的思维。学生讨论，得出实验方案：配置不同浓度梯度的盐水溶液或者蔗糖溶液，观察马铃薯条块的变化。而马铃薯细胞液的浓度就是当马铃薯条块不发生变化时烧杯中溶液的浓度。

在这个环节中，教师要不断鼓励学生主动积极地运用已学的知识方法去解决新的问题的过程，是新知识不断精致化的过程，也是生物学核心素养养成的过程。

2.5 评价：全面评价，共同提升

评价是5E教学模式的巩固提升环节，教师通过提问、小组讨论、记录学生动手操作能力、纸笔评价等多种形式对学生进行综合的评价，也可以有学生互评和学生自评等评价方式。评价应贯穿教学的整个过程，不仅要关注学生的学习起点，还要注重过程变化及最终结果。

在教学过程中，教师组织学生分组討论，各小组用不同的方式呈现他们的学习成果，构建相关概念。教师选取部分小组进行成果展示，如概念图、思维导图等。当然，教师在注重学生的学习成果评价的同时，还应该注重对学生学习过程的评价。例如当有学生回答问题的时候，教师及时地给与点评，肯定或者给予及时的纠正，促使学生形成正确的结果。当有小组合作探究时，小组进行自评和互评等。评价不仅可以激发学生的成就感，也可以让学生发现自己的不足，不断反思，深化所学的内容，培养各种能力;同时也能帮助教师从各种评价中发现教学的不足，以便调整教学策略，共同进步。

3 5E教学模式的反思

“5E教学模式”在初中生物学教学中能比较全面地暴露出学生的前概念，在引发学生思考、探究、实验的同时，也能够使学生在认知冲突中转化前概念。该模式还能调动学生主动学习的热情，不管是引入、探究，还是解释评价等环节，课堂的主体都是学生。而教师是学生学习的组织者、促进者。只有真正地让学生成为课堂的主人，才能激发学生不断求知的动力。在教学探索的过程中，5E教学模式能帮助学生形成和发展生物核心素养，两者之间的关系如图2所示。

总之，5E教学模式的每个环节都能发挥其特殊的作用，对于促进学生建构科学知识体系，增强探究能力，提高理性思维，促进生物核心素养的养成具有积极的作用。

参考文献：

[1]洪慧敏.基于“5E教学模式”的初中生物学概念教学——以“绿色植物的呼吸作用”为例[J].中学生物学，2018，（1）：19-21.

[2]施茂庆.基于5E教学模式“基因定位”微专题复习教学探索[J].中学生物学，2018，（2）：12-14.

[3]刘欣颜，麦纪青，刘恩山.运用5E教学模式发展学生核心素养——聚焦生物核心素养的教学取向[J].教育导刊，2017，（6）：48-53.