运用“5E”教学模式开展生物概念教学

高鹭

摘要：运用“5E”教学模式，引导学生在探究的基础上理解和建构“植物的蒸腾作用”概念：创设问题情境，让学生暴露前概念，引发认知冲突，“吸引”学生;带领学生从宏观现象到微观结构层层“探究”，丰实概念;让学生在探究的基础上表达理解，“解释”概念;引导学生通过“迁移”应用，总结概念意义;开展“评价”，考查学生对概念及技能的掌握。

关键词：“5E”教学模式;初中生物;概念教学;蒸腾作用

“5E”教学模式是美国生物学课程研究所开发的一种基于建构主义的教学模式，由吸引（Engagement）、探究（Exploration）、解释（Explanation）、迁移（Elaboration）和评价（Evaluation）5个教学环节构成。“吸引”是起始环节，旨在“吸引”学生对学习活动产生兴趣，激发学生主动进行探究的意愿;“探究”是中心环节，通过具體的探究活动帮助学生进行认知;“迁移”环节，引导学生继续发展对知识的理解和应用技巧，扩充知识的基本内涵;“评价”环节，在于了解教学效果和学生的学习情况。“5E”教学模式作为一种重要的探究式教学模式，更多地被用于生物概念教学中。笔者尝试运用“5E”教学模式开展《植物的蒸腾作用》一课教学。

一、吸引：暴露前概念，引发认知冲突

教师展示资料：一株玉米从出苗到结实的一生中，需要消耗200 kg以上的水，这些水的用量大致分为1.872 kg、0.250 kg和202.106 kg，而其用途大致分为散失到大气中、维持生理过程和构成植物体的组成部分。提问：这些途径分别需要多少水？

学生思考、回答，大多认为202.106 kg的水用于维持生理过程，1.872 kg的水用于构成植物体，0.250 kg的水会散失到大气中。

教师展示结果：1.872 kg的水用于构成植物体，0.250 kg的水用于维持生理过程，202.106 kg的水散失到大气中。对于这一结果，学生表达了惊讶。有的学生还说：这么多水都散失到大气中，太浪费了！这说明学生缺乏对于植物蒸腾作用的了解。同时，认知冲突也有效引发了学生的学习兴趣。

“吸引”环节，通过创设问题情境，暴露出学生的错误前概念——“看不见”的蒸腾作用只消耗很少的水，引发认知冲突，从而激发他们的学习兴趣和探究意愿。

二、探究：从宏观现象到微观结构，层层丰实概念

（一）观察蒸腾作用

课前，教师指导学生将多种植物土壤以上的部分分别套上塑料袋并观察实验现象。课始，教师让学生汇报，得出实验结果：塑料袋内层均有小水珠。教师顺势提问：“为什么会有小水珠？”在教师的引导下，学生思考后回答：“可能是水蒸气液化形成的小水珠。”之后，教师引导学生通过这一现象说出蒸腾作用的定义：水分以气体的状态从植物体内散发到植物体外的过程。

（二）探究植物进行蒸腾作用的主要器官

教师引导学生以小组为单位探究植物进行蒸腾作用的主要器官：参考教材“测定植物的蒸腾作用”实验，自由选择大叶黄杨枝条（有叶片）、南天竹枝条（有果实）、黄金菊枝条（有花）作为实验对象进行实验探究。通过复习科学探究的过程，让学生意识到在设计并开展实验时要注意单一变量原则、对照实验原则等。在学生设计实验的过程中，教师适时给予一定的指导。学生完成实验设计后，每组派代表进行交流，发现问题，修改实验设计。之后，学生分小组进行实验探究，学生观察到：在大叶黄杨组中，有叶片的枝条所在的锥形瓶液面下降，且塑料袋内层有小水珠，无叶片的枝条没有明显变化;在南天竹组中，有果实的枝条和无果实的枝条均没有明显变化;在黄金菊组中，有花的枝条和无花的枝条均没有明显变化。通过探究，学生得出结论：植物进行蒸腾作用的主要器官是叶片。

（三）分析叶片结构与蒸腾作用的关系

教师展示叶片的结构示意图（如图1），引导学生推测叶片散失水分的结构。通过复习七年级叶片结构的相关知识，教师引导学生说出：叶片的结构包括表皮、叶肉和叶脉。进而，学生推断：植物可能通过叶表皮散失水分。

教师引导学生将大叶黄杨的叶片浸入到盛有70℃水的烧杯中，学生观察到：叶片的两面均有小气泡产生，且叶片背面的小气泡比正面多。这样，学生分析得出：叶片背面散失水分的结构可能比叶片正面多。

（四）探究叶片的气孔结构

教师指导学生制作青菜叶片上表皮和下表皮的临时装片，并观察、对比二者的异同。在探究过程中，临时装片的制作是难点，其质量会影响学生对结果的判断。而这也是学生不断发现问题，并尝试解决问题的过程。学生遇到比较多的问题有：视野偏暗、气泡较多、表皮上叶肉较多、图像不清晰等。针对这些问题，教师及时给予指导，帮助学生高效完成实验。学生除了能观察到许多形状不规则的表皮细胞外，还可以看到成对的半月形的保卫细胞，以及由保卫细胞围成的空腔所构成的气孔。学生通过对比上表皮和下表皮的实验结果，发现：叶片下表皮气孔较多，而上表皮气孔较少。这样的结果与学生之前的推测是一致的。

教师引导学生选择不同植物叶片的表皮进行观察。在观察睡莲叶片表皮时，学生发现：浮水植物睡莲叶片的气孔主要分布在上表皮。学生进一步思考后推测：浮水植物的下表皮与水接触，不利于水以气体形式散发，故气孔主要分布在上表皮。

（五）探究气孔开闭原理

教师指导学生用0.3 g/mL蔗糖溶液对叶表皮装片进行引流处理，观察气孔的变化。当学生发现气孔逐渐关闭后，教师指导学生复习七年级所学的植物吸水失水的原理。学生得出结论：当保卫细胞失水时，气孔关闭;反之可以推测，当保卫细胞吸水时，气孔开放。这样就完成了气孔开闭原理的探究。

“探究”环节，引导学生根据“吸引”环节产生的认知冲突开展对“蒸腾作用”的层层探究：从宏观现象到微观结构，从观察植物的蒸腾作用到探究气孔的开闭原理。在此过程中，教师巡视、观察、倾听，了解学生的探究情况;当发现问题时，教师不直接给出答案，而是引导学生自主解决问题，以充分彰显学生在课堂中的主体地位。这样的过程，有助于学生知识的内化和探究能力的提升。

三、解释：在探究的基础上表达对概念的理解

教师引导学生基于之前的层层探究过程，尝试用自己的语言解释植物的蒸腾作用，使蒸腾作用的概念、特点或意义明确化和可理解化。教师指导学生运用概念图（最终成果如图2所示）等形式，将蒸腾作用概念的内涵、外延、特点等概念要素进行整合。

“解释”环节，教师引导学生将注意力集中在对探究过程和结果的展示及分析方面，尝试基于个体的理解解释“蒸腾作用”概念。进一步地，引导学生整合对“蒸腾作用”概念的理解，形成概念图，完善整体认知。

四、迁移：基于理解和应用总结概念意义

教师引导学生思考：植物吸收的水分有90%以上通过蒸腾作用散失到大气中，这是不是一种浪费？这一问题源自“吸引”环节中学生的疑问。学生通过之前的学习，很容易回答这一问题，并在教师的引导下总结出蒸腾作用的意义：（1）参与生物圈的水循环;（2）使植物产生一种向上运输水分的拉力，促进根吸收水分和溶解在水中的无机盐;（3）水分从叶表面大量散失，降低叶表面的温度，使植物不会因为气温过高而灼伤。

“迁移”环节，教师让学生运用“蒸腾作用”概念解释课始的疑问，并在此基础上总结出蒸腾作用的意义，发展对概念的理解和应用。在利用概念解决问题时，教师特别注意引导学生使用刚刚学习的术语（如水循环），强化对概念的认知。此外，教师还适时展示了“绿水青山就是金山银山！”这一句话，开展生态环境保护教育，增强学生的社会责任意识。

五、评价：考查对概念及技能的掌握

本节课最后，教师出示练习题，检测学生的概念掌握情况。练习题内容如下：

1.蒸腾作用发生的部位是             。

2.控制蒸腾作用强弱的结构是             。

3.植物蒸腾作用对自身的意义是             ，對自然界的意义是             。

4.我国为什么提倡大规模植树造林活动？我国在西部地区实施“退耕还林还草”工程对改善西北地区的气候有什么作用？

前3道练习比较简单，考查学生对“蒸腾作用”概念的识记;最后一道练习有一定难度，需要学生深入思考，综合本节课所学，能有效评价学生对于“蒸腾作用”概念的理解。

“评价”是“5E”教学模式中的最后一个环节，旨在考查学生对概念及技能的掌握。尽管放在最后，却贯穿整节课，甚至拓展至课前和课后。评价的形式可以采用纸笔测验等正式评价（如本节课尾的4道练习题），也可以是在整个教学过程中都可以采用的非正式评价（如学生探究过程的表现）。评价的内容很多，比如学生的上课表现、参与度、实验的规范性、对现象解释的合理性、对同学的评价等。评价的方式可以多样，如师评、自评、互评等。

以上只是“5E”教学模式运用于生物概念教学的一次积极尝试。我们不能轻易地断言其对某一教学内容、某一学科的完全适用性和具体效果，必须通过教学实践来验证。

参考文献：

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[2] 刘欣.5E教学模式在“植物细胞的吸水和失水”实验教学中的应用[J].生物学教学，2016（3）.

[3] 张杏娟，刘恩山.5E教学模式在发展学生能力和课程建设中的价值及作用[J].生物学通报，2015（2）.

[4] 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）.

[5] 吴兰兰.运用5E教学模式进行“多种多样的生态系统”（第1课时）的概念教学[J].生物学教学，2014（11）.教师手记