基于“5E”教学模式下“细胞的衰老和凋亡”一节的教学设计

[摘 要] 利用“5E”教学模式对“细胞的衰老和凋亡”进行教学设计，以“细胞的衰老与凋亡”与人体健康的关系为主线，应用“参与、探究、解释、精致和评价”五个环节，使学生在探究性学习过程中主动构建知识，培养自主学习能力，提高科学和人文素养。

[关键词] 教学模式;细胞衰老;细胞凋亡;个体健康

[基金项目] 河南省教育厅2016年教师教育课程改革研究项目（2016-JSJYLX-035）;2019年周口师范学院教育教学改革研究项目（J2019032）

[作者简介] 王永立（1978—），男，河南西平人，医学硕士，周口师范学院教师，主要从事生物学理论与教学研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）34-0325-02    [收稿日期] 2019-12-18

5E学习环教学模式是基于建构主义教学理论的一种探究式教学策略和课程模式，由五个紧密相连的环节构成：即参与（Engagement）、探究（Exploration）、解释（Explanation）、精致（Elaboration）和评价（Evaluation）等[1]。5E学习环精髓在于探究环节，通过教师引导，学生合作探究，使课堂成为以学生为主体的“探究性学习”场所。它打破了传统的灌输传授模式，利于学生科学探究能力的培养和科学思维的养成，利于学生实现概念转变和构建科学概念。以“细胞的衰老与凋亡”为例，阐述“5E”教学模式在高中生物学教学中的应用。

一、教材分析

目前，很多国家步入老龄化社会，与年龄增长相关的疾病已成为困扰当今社会发展和人民健康的顽疾，衰老性疾病和抗衰老治疗等研究已成为生命科学领域的热点内容。“细胞的衰老与凋亡”是人教版高中生物学教材《分子与细胞》第六章第三节的内容。衰老是生物界的普遍现象，是生命过程的必然规律。本节课的主要教学内容包括：什么是衰老？衰老有哪些特征？人为什么会衰老？如何理解个体衰老和细胞衰老的关系？细胞凋亡与细胞死亡的区别。课标对该内容的要求是“探讨细胞衰老和凋亡与人体健康的关系”[2]。因此，本节课重点是引导学生探究细胞衰老和凋亡与人体健康的关系，同时培养学生健康生活方式养成，增强关爱他人、关注社会的责任担当。

二、教学目标

1.知识目标：分析细胞衰老的原因;描述细胞衰老的特征;列举个体衰老与细胞衰老的关系;分析细胞凋亡的意义。

2.能力目标：查阅“细胞凋亡与衰老”“衰老与抗衰老”相关资料，分析细胞的衰老和凋亡的生物学意义;尝试探究细胞衰老与人体健康的关系。

3.社会责任目标：关注社会老龄化问题，关爱老年人健康，讨论可行的解决方案;关注健康与养生，形成良好的生活习惯，促进人健康的衰老。

三、教学过程

1.参与：通过设置问题创设情境，引导学生参与教学过程，激发学生学习兴趣。

环节1：衰老有哪些特征？

通过展示不同年龄人群的图片，让学生近距离观察年轻人和老年人的不同形态特征，并总结出个体衰老的主要特征。引导学生探讨导致衰老的原因。

2.探究：让学生观察现象，从现象中发现问题，并探寻问题的根源，在探究中初步建构新知。

环节2：导致个体衰老的原因是什么？

查阅资料，从细胞学层面分析导致个体衰老的原因。得出结论：细胞衰老是导致人体衰老的重要原因。

环节3：导致细胞衰老的原因有哪些？

教师讲述自由基学说和端粒学说，让学生从微观角度理解衰老的原因，真正认知衰老过程中机体细胞变化的根源，从而得出自由基学说和端粒学说是导致细胞衰老死亡的主要原因的论断。

3.解释：先让学生自己尝试解释探究结果，教师正式明确相关概念和原理，帮助学生精准构建新知，并指导学生理解和应用新知识解决问题[3]。

环节4：在探究环节中，同学们总结出细胞衰老的原因，分析出细胞衰老死亡与个体衰老之间的关系。提问细胞的死亡（坏死）与细胞凋亡有什么区别？细胞凋亡有何意义？与机体健康和衰老有什么联系呢？

教师明确细胞死亡（坏死）和细胞凋亡概念后，请同学们观察胎儿手发育过程的视频，并以机体被病原体感染后细胞的清除为例，解释细胞凋亡的概念。基于上述过程，让学生明白正常的细胞凋亡对机体的正常发育和内环境的稳定具有重要意义。同时让其知道细胞凋亡发生紊乱时，也会导致疾病的发生。

环节5：细胞凋亡紊乱与自身免疫性疫病

正常的细胞是维持机体健康的基础，而随着年龄的增长，細胞出现了衰老和凋亡紊乱，从而导致了疾病的发生。举例说明严重危害老年人身体健康的多种疾病的发生，都是随着年龄的增大而升高。多种疾病的发生均是因为细胞功能下降所致，从而引申出细胞的衰老和凋亡与人体衰老和个体健康有直接的关系。

最后，请同学们查阅类风湿性关节炎和系统性红斑狼疮的发病机制，描述细胞凋亡与机体健康之间的联系。由此解释机体免疫细胞功能下降，会使其免疫监视和免疫稳定能力降低，从而导致了癌症和自身免疫性疾病的发生。因此，细胞的衰老和凋亡紊乱是影响个体健康的重要因素。

教师总结：正常的细胞凋亡是对机体有利的，而细胞凋亡紊乱则会导致疾病的发生。细胞的衰老是不可避免的自然现象，它最终导致了个体的衰老和老年性疾病的发生。我国老龄化发展迅速，老龄化问题严重，应树立关爱老人、关注老龄化社会的意识。

4.精致：联系生活，迁移应用。学生应用新知识和新概念解决生活中的问题或解释新的现象，从而加深或拓展对新概念的理解。这个过程实质是新知不断精致化的过程，也是生物学素养养成的一种途径[4]。

环节6：生活中我们该如何延缓衰老而达到健康长寿的目的？呈现问题：（1）哪些食物具有抗衰老的作用？抗衰老的机理是什么？让学生查阅资料，了解哪些食物能够延缓细胞的衰老，有利于机体健康，并具有抗衰老的功能。举例：洋葱、葡萄酒、奇异果、红萝卜等。（2）运动能抗衰老吗？运动能加快血液循环，增强红细胞功能，促进细胞内自由基的排出，同时有利于衰老细胞的及时清除，使机体保持精力充沛的狀态。（3）定期献血能抗衰老吗？定期献血可提高骨髓干细胞的造血功能，促进新细胞的再生。鼓励青年学生自愿献血，关注他人健康，增强社会责任和担当。

教师总结：在生活中，我们能够通过外因达到延缓衰老、健康长寿的目的，同学们应该树立积极的生活态度和健康的生活方式，促进机体健康的衰老。

5.评价：教师要观察和了解学生对课堂所学新知的掌握情况，认知和能力提高到何种程度。同时，鼓励学生进行自评和互评。

环节7：讨论抗衰老领域的社会热点问题：换血能使人重返青春吗？请同学们结合本节课学到的知识，分析“换血”能否延缓衰老？

经过以上环节的教学，学生对于个体衰老与细胞衰老的关系、细胞衰老和凋亡与机体的健康之间的关系有了深刻的理解，并认识到换血与献血的差异。

四、教学反思

本着培养学生探究性学习的理念，本节课通过层层递进的环节设计，向学生讲述了细胞衰老和凋亡与个体健康的关系。并通过增设一些如自身免疫性疾病、癌症等与年龄相关的疾病及抗衰老领域的生命科学研究热点内容，培养了学生对科学研究的兴趣和自主学习的能力。在生命观念和社会责任的培养中，从细胞衰老与凋亡和机体健康的关系入手，教育学生养成良好的生活习惯，关注社会老龄化问题和老人健康，体现了在“5E”教学模式下，构建以学科核心素养为根本的学生自主学习体系和学生为主体的探究性学习教学理念。

参考文献

[1]王健，李秀菊.5E教学模式的内涵及其对我国理科教育的启示[J].生物学通报，2012，47（3）：39-42.

[2]刘恩山，汪忠.普通高中生物课程标准（实验）解读[M].南京：江苏教育出版社，2004：95-140.

[3]卜丽君，陈学梅，舒琥.5E教学模式下“躯体的运动”教学设计[J].中学生物教学，2019（8）：65-66.

[4]王春.基于5E教学模式进行“尿液的形成和排尿的意义”的教学设计[J].生物学教学，2017，42（5）：26-27.