利用5E“精致”环节培育生命观念促进深度学习

摘 要：形成生命观念的关键是在理解生物学概念的基础上，进行概念整合和观念融合。本文通过案例阐述了在5E教学模式的“精致”环节实施相应的教学策略，如提供资料，分析综合形成观念;设置问题，抽象思考观念本质;联系其他，拓宽范围提炼观念;创设情景，运用观念解决问题等。进而在课堂教学中实现学科知识的深层化和学生思维的深层化，促进学生形成生命观念，并能够用生命观念解释现象，解决问题，实现深度学习。

关键词：生命观念;5E教学模式;精致环节;深度学习

生物学教学中，学生要掌握科学知识，更重要的是在此基础上形成生命观念。根据2017版《普通高中生物学课程标准》，生命观念是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是经过实证后的想法或观点，有助于理解或解释较大范围的相关事件和现象。课程标准中提出了“结构与功能观”“稳定与平衡观”“进化与适应观”“物质与能量观”等生命观念。当下倡导深度学习，要求学生对学科知识和思维的深层化，生命观念的形成是深度学习的一项突出表现。教学中如何设计教学过程，才能使学生从生物学知识和概念的理解到进一步形成生命观念呢？

5E教学模式是一种建构主义的概念教学模式，包含Engagement（引入）、Exploration（探究）、Explanation（解释）、Elaboration（精致）、Evaluation（评价）五个环节。“精致”是概念学习的提升环节。本文分析了5E教学模式在高中生物学课堂的一些案例，阐述从“精致”环节培育生命观念的教学策略，以此促进深度学习。

一、 提供资料，分析综合形成观念

生物学典型事实是形成生物学概念的基础。学生可通过分析一系列相关的客观事实的本质特征，升华生命观念。在“精致”环节，教师补充提供相关的生物学事实，引导学生分析和综合，形成生命观念。

例如，《染色体变异》的重要概念是“染色体结构和数量变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡”。采用5E教学模式教学，以唐氏综合征筛查引入，分析染色体变异类型，学生解释概念。在“精致”环节利用资料分析，深入剖析造成染色体变异的原因，总结突变的类型作为评价。在“精致”环节中分析資料的信息，有助于理解“进化与适应观”。

本案例在“精致”中提供“限性斑纹雌蚕的产生”和“微核实验”的资料，分析两则资料中的染色体变异类型，并思考诱导染色体变异发生的原因。学生运用染色体变异类型进行判断，同时分析出物理因素和化学因素使细胞发生染色体变异。染色体变异的诱变因素和遗传信息发生变化的结果，与基因突变是相似的。学生可经分析认识到染色体变异和基因突变的本质特征是相似的。这样可使学生在后续的学习中能更好地理解“突变和基因重组为进化提供原材料，基因突变和染色体变异统称为突变”这一观念。在本案例中，通过提供更多的资料，由学生分析出染色体变异与基因突变相似的本质特征，有助于“进化与适应观”的形成。另一方面，在该环节中，通过提供更多生产生活的资料，将知识与生产实践融合起来，实现知识的深层化学习，实现了对染色体变异的深度理解。

二、 设置问题，抽象思考观念本质

生命观念需要通过抽象、概括而形成。在教学中有必要通过恰当的问题，促进学生独立思考，将生命观念适时地予以外显和总结。在“精致”环节中设置一个直指概念内涵、有思考价值的问题，由学生进行抽象思考感悟，有助于提炼生命观念。

学业水平要求经过《细胞的增殖》学习，学生从整体上理解有丝分裂对于生物保持遗传的意义。采用5E教学模式教学，以水仙花无性繁殖引入，探究DNA和染色体的数量变化曲线，解释有丝分裂的过程。于精致环节提问“从有丝分裂的角度思考为什么无性繁殖的水仙花在亲子代间性状高度相似”，通过总结“有丝分裂中可能发生的突变类型”做出评价。

该“精致”中的问题有多维度答案。首先，分裂间期，DNA半保留复制使遗传物质得到精确复制。第二，分裂前期，染色质变成染色体的状态易于分离。第三，着丝点的分裂和纺锤丝的牵引保证了子染色体平均地移向细胞两极。有丝分裂过程中发生的核膜的消失与重构，染色质与染色体的变化，和其他的细胞变化都指向保证遗传物质在亲子代细胞间的一致性。所以本案例在精致环节中借由提出问题，将有丝分裂的过程和意义外显，学生在思考讨论和总结的过程中感悟“进化与适应观”。在问题的思考中，学生运用分析、推理、抽象等高阶思维，也运用了“结构与功能观”去分析问题，实现概念理解的提升，促进思维的深层化。

三、 联系其他，拓宽范围提炼观念

几乎每一个概念都与其他概念相关联。生命观念的形成依赖于从众多概念中找关联，做提炼。因此形成多个概念后，通过找到概念的内在联系，构建概念体系，有助于有机整合成生命观念。“精致”环节可在解释完单一概念后，引入其他概念，学生在学习活动中通过找到概念之间的内在关系，如因果、递进或并列等，将多个概念整合，形成生命观念。

以5E教学模式的《生态系统的结构》为例，以漳江口红树林生态系统为导入，探究该生态系统的非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者，总结生产者、消费者、分解者的定义。在“精致”环节，从光合作用和呼吸作用两方面去阐述生物（生产者、消费者与分解者）与环境之间的能量和物质的交流。最后构建模型图描述四者的关系作为评价，在学习过程中渗透“能量与物质观”。

在本案例的“精致”环节中，抓住了“光合作用和呼吸作用”和“生物与环境交流”的内在联系：能量与物质变化。一方面，生产者的光合作用，利用光能将CO2和H2O转变为糖和O2，转换并储存为糖中的化学能。另一方面，通过生产者、消费者、分解者的呼吸作用将有机物重新转化为无机物，其中释放出的能量，一部分以热能的形式散失，一部分用于生物的各项生命活动。从整个生态系统的范围去看，物质是循环的，能量由光能的形式输入，最终以热能的形式散失。这就形成了物质循环和能量流动的概念。本节课在解释完生态系统的组成成分后，在精致环节通过分析能量与物质的变化使学生将光合呼吸概念与生态系统的结构概念进行整合，有助于形成“能量和物质观”这一生命观念。本案例的教学环节中将学科知识有机整合，通过“精致”环节使新知识的学习经过了旧知识的批判思考和分析的，促进了知识的深层化学习。

四、 创设情景，运用观念解决问题

学生在解决具体的生物学问题时，既要运用生物学知识，又要有生命观念的指导。所以“精致”环节可创新情景，使学生在具体情景中在运用生命观念解决实际问题。此过程学生基于生命观念，运用刚接触的新概念进行逻辑推理。在解决问题的过程中，要求学生不要局限于自己直观的感受，而是通过分析追求理性的认知。

在《激素调节的过程》中，以“马拉松运动员血糖的平衡是怎样维持的”问题引入，通过分析血糖的来源去路和胰岛素和胰高血糖素的作用探究答案，学生建构模型进一步解释激素调节血糖平衡的过程，可进一步补充神经调节的参与。在“精致”环节创设糖尿病情景，学生要思考糖尿病患者的病因和真正危害之处。最后学生探讨如何减少患糖尿病风险作为评价。

糖尿病是学生初中就有接触过的情景，但现实中一些学生只识记“三多一少”结果，甚至认为“多饮，多食却体重减轻”的糖尿病是一种减肥的方法。这说明学生并没有理解糖尿病这一疾病的实质，存在着错误认知。在本案例中，利用激素调节的过程，使学生分析糖尿病之所以尿中含糖是因为血糖过高，肾小球滤过的葡萄糖超过肾小管重吸收葡萄糖的閾值，造成尿液中含糖。进一步分析，血糖中过高的可能原因是降血糖激素胰岛素分泌不足。通过“稳态与平衡”的生命观念进行逻辑分析，学生得出糖尿病患者的病因。学生思考糖尿病的真正危害之处，是从胰岛素的功能推理，胰岛素不足会使细胞吸收葡萄糖不足，人体则会能量供应不足，则生命活动受到巨大影响。思考过程蕴含着“能量与物质”的生命观念，促进了思维的深层化，实现了从机械性识记到真正理解糖尿病的疾病危害，有助于学生基于正确的生物学认知逐渐树立健康生活的社会责任。

综上所述，本文提出了四种5E教学模式中的“精致”环节设计策略：第一，提供生物学事实，学生分析通过生物学事实的本质特征建构生命观念;第二，设置具体概念的本质问题，使学生在抽象思维中，概括生命观念并将其外显;第三，引入其他概念，建立不同概念间的联系，在系统性的知识中抽象更宏观视角的生命观念;第四，创设崭新情景，学生运用生命观念解决具体问题，在实践和运用中不断将生命观念深化。在“精致”环节经历相应教学活动，学生经过批判性反思和高水平思维的抽象概括，从生物学事实和概念的学习中可进一步形成生命观念，这有望成为实现深度学习的课堂教学途径。

参考文献：

[1]谭永平.发展学科核心素养：为何及如何建立生命观念[J].生物学教学，2017，42（10）：7-10.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：3.

[3]吴成军，张敏.美国生物学“5E”教学模式的内涵、实例及本质特征[J].课程·教材·教法，2010（6）：108-112.

[4]钟能政，雕玲.试论生命观念与科学思维的教学融合[J].课程·教材·教法，2019，39（8）：118-123.

作者简介：

郑烨，福建省漳州市，福建省漳州第一中学。

基金项目：2018年福建省基础教育课程教学研究课题“运用‘5E教学模式提升学生生物学核心素养的案例研究”（No.MJYKT2018-118）。