运用5E教学模式促进学生深度学习

郑亦芳

深度学习是指在教师引领下，学生围绕具有挑战性的学习主题，在主动加工、深度理解的基础上，学习者能够批判性地学习新知识，并将它们融入原有的认知结构中，经过高水平思维过程，灵活运用所学知识和能力解决实际问题的一种学习方式。5E教学模式则是将教学的具体过程分为吸引（Engage）、探究（Explore）、解释（Explain）、迁移（Extend）以及评价（Evaluate）五个阶段，该种教学理念强调要发挥学生在学习中的主体性作用，让学生学会自主学习，这种教学方法强调以教师为课堂的引导者，学生为课堂的主体，与学生深度学习的思想非常相似。那么，将二者理念相互融合，实现更加全面的教学规划，进一步推动教学的有效性，以达成新一轮课程改革对学科核心素养的培育要求。

本文将以2019浙科版高中生物“传统发酵技术”一课为例，尝试运用5E教学模式促进学生深度学习。

1. 教材分析与设计思路

“传统发酵技术”选自2019浙科版高中生物《选择性必修3·生物技术与工程》1.3“发酵工程为人类提供多样的生物产品”这一小节，该节涉及传统发酵技术、果酒和果醋的制作、泡菜的制作以及发酵工程等内容，以聚焦大概念——“发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品”。该节内容丰富，需分解为多个课时，需结合理论教学和实践操作共同完成教学目标。“传统发酵技术”作为该节内容的第一课时，承接前一小节微生物的分离和纯化培养，让学生在对微生物代谢特点有一定认识的前提下，发现身边的发酵产品，感受传统发酵技术的魅力，同时通过讨论传统发酵技术中不同原料、不同菌株和不同环境对产品风味的影响，为下一课学习发酵工程留下线索。

2. 学情分析与学习目标

本节内容的教学对象是高中二年级选考生物的学生，学生已经学习过必修1“细胞代谢”的相关内容，对“发酵”有一定的认识，但具体概念和发酵原理仍相对模糊；同时在生活中，虽然已经直接接触过较多的发酵产品，但可能对发酵食品的营养价值和生产过程不是十分清楚，甚至有些熟悉的产品还不能与发酵联系到一起。那么本节课将制定以下几个学习目标：

（1）通过观察生活，举例说出日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的。

（2）根据生活实例，阐明传统发酵技术相关基本原理，发展物质与能量观。

（3）基于证据应用传统发酵技术原理，运用科学思维方法展开论证，解释或解决与发酵技术有关的问题。

（4）通过举例说明传统发酵技术在生活中的应用，认同生物技术促进社会的发展；面对日常生活中与传统发酵技术有关的话题，表明自己的观点并展开讨论。

3. 教学策略与流程图

5E教学模式的起始环节是“吸引”，由于该部分知识与生活紧密联系，因此可采用活动式教學策略，通过收集实物进行看、闻、尝来体验多种发酵产品，引发学生思考。“探究”和“解释”是5E教学模式的两大关键环节，根据深度学习理念所提倡的学生是主体，教师是引导者和组织者，那么这两个环节需要教师根据学生的认知冲突，引导学生进行探究，辅助多种文字或视频资料来拓展知识面，在学生阅读后，通过讨论、分析和归纳解释发酵技术的特点以及引起风味差异的因素。“迁移”是在学生理解了新概念的基础上进行的，教师对新概念作进一步深化、迁移到与此概念相关的知识，并与之建立某种联系，扩充概念的基本内涵，发展学生对概念的理解和应用，例如让学生尝试解释生活中“自制发酵食品”中毒事件的原因。“评价”是5E教学模式的最后环节，教师通过课堂教学过程中学生的活动或课后作业的完成对整个教学活动作评估。

根据以上策略的分析，归纳出教学流程图如下：

4. 教学过程

4.1  吸引——认识发酵产品

教师课前布置任务：每人收集一种发酵食品、饮品或调味品（实物），咨询长辈或查阅资料，了解关于该产品的原料、制作流程和营养价值等信息，在A4纸上写一份简要的“产品介绍书”，提前一天在教室中粘贴展览。

课堂导入：学生和教师将自己带过来的发酵食品、饮品或调味品放在桌面上，看、闻、尝，现场体验。让学生真切体会到美食界有丰富多样的产品都跟发酵有关，甚至有些大家可能很熟悉的食品，还没有把它跟“发酵”联系起来。例如那些“熟悉而又陌生”的传统发酵美食——温州鱼生（白大生）、虾子肉、糖蒜、臭豆腐、红茶、味精、螺狮粉（不同品牌酸笋）、醋（山西陈醋、镇江香醋、浙江玫瑰米醋）、酸菜（来自不同摊贩的多种酸菜）等。

设计意图：提前布置学习任务，增强了学习的目的性。导入环节是从学生收集的实物入手，吸引学生注意力，唤醒好奇心，同时暴露学生前概念，补充对发酵食品的多样化认识，感受传统发酵技术的魅力。落实教学目标：举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的。

4.2  探究与解释1——构建发酵的概念

投影展示部分学生收集的发酵食品制作过程，引导学生归纳发酵技术的一般流程，并给“发酵”下定义。

教师提问：根据刚刚的体验结合你的回忆，说说这些发酵食品与它们的原材料在外观、口感等方面有什么区别？这些变化是在微生物的作用下导致的，可为什么水果、蔬菜或者粮食经“发酵”后会形成独特的美味，而直接将食物久置后却会引起腐败变质呢？经过讨论整理后请学生解释相关现象。

最后，教师在学生的基础上补充修改，例如不是所有发酵过程都需要“密封”；有些制作过程利用食物上的天然微生物而不需要额外添加“菌种”；例举酵母菌、乳酸菌、醋杆菌、毛霉、曲霉等不同类型微生物及所需的不同条件、主要代谢方式和常见发酵食品关系，并介绍解释微生物分类的基本含义。

设计意图：结合生活经验，辨析“发酵”和“变质”的区别，并通过提取资料信息来构建“发酵”的概念，发展生命观念这一学科核心素养。

4.3  探究与解释2——辨析发酵原理，理解引起发酵风味不同的原因

教师给不同小组分别提供有关山西陈醋、镇江香醋或浙江玫瑰米醋的制作过程、微生物关系和成分分析等阅读资料，引导学生尝试解释以下现象：单一菌种能够实现发酵产品的制作吗？发酵食品独特的口感和香气又是如何产生的呢？例如我们刚刚品尝过的几种醋，为什么山西陈醋、镇江香醋、浙江玫瑰米醋的口感差别这么大？可能的原因有哪些？制醋过程涉及的菌种有哪些？不同菌分别起到什么作用？较未发酵食品而言，发酵食品成分在营养价值方面有何变化？传统发酵技术操作中可能会出现什么问题？哪些操作能减少腐败菌的生长和代谢？

学生根据材料和引导问题，进行小组讨论，随后整理观点进行分享成果和组间的对比评价。

教师根据学生的解释，修正补充，得出结论：①原材料不同；②微生物种类和菌株遗传差异；③同种微生物在不同环境中进行代谢形成的产物不同；④微生物相互作用的差异等。

设计意图：自主阅读课内外材料，可以充分激发学生学习的主动性，提升阅读能力、开阔视野；通过组内讨论分析中碰撞出思想的火花，有利于拓宽思路、培养学生的沟通交流能力；而分享环节则有利于提升学生的归纳表达能力，同时在其他小组的补充修正过程中，落实课程要求中的过程性评价。

4.4 迁移——辨析发酵食品的利弊，理解发酵技术的意义

经过上述两个任务的探究和解释，学生对发酵食品有了更充分的认识：发酵过程中微生物能分泌多种胞外酶，将大分子水解成小分子，同时微生物的胞内代谢活动也能产生许多初生代谢物或次生代谢物，这些产物较原本食材更易消化吸收，或者具有很高的保健价值，甚至有些活的益生菌进入肠道还能平衡人体菌群，促进肠道功能等。发酵技术不仅延长了食物的保存时间、丰富了食品的多样性，还提高了食品的食用价值。

此时，教师播放有关自制发酵食品中毒的新闻事件，提问：生活中我们也常听到对于某些发酵食品的反面声音，例如泡菜致癌、味精不健康等，这些说法是否有科学依据呢？对网络上流行的健康自制发酵食品——“水果酵素”“酸湯子”等你有什么看法？

通过学生的观点表达与思辨，得出结论：发酵技术不是简单的微生物代谢，而是劳动人民在漫长的实践探索中规范了传统发酵技术的工艺、筛选保留了优良的菌种。

设计意图：本环节将理论性的学习回到生活中来，引导学生辩证看待发酵食品的利弊，充分理解传统发酵技术的意义和不足性，引导学生关注食品安全热点问题，教会学生理性看待问题，增强其社会责任感，落实了科学思维和社会责任两个学科核心素养。

4.5 评价——检验深度学习成果

教学评价包括在教育教学活动实施过程中的过程性评价以及在课后完成相关作业、检测等的总结性评价。其中过程性评价是学习过程的一部分，通过课堂上的持续性评价被用来确定学习者课堂当下是否达到教学目标，在教学过程中及时做出什么调整，该部分环节的设计已包含在上文各个教学过程中。而在单元学习整体完成后，应设计综合性、应用性和创新性的情境化练习，帮助学生解决真实情境下不同复杂程度的生物学问题。同时可以尝试布置项目化实践作业，例如通过阅读书本和查阅资料，选择一种发酵食品，制定一份发酵食品制作项目计划书，制作发酵食品，并撰写实验报告；或者调查并制作一份宣传画报，介绍发酵技术在医疗、农业或环保方面的应用实例等。这些项目化实践作业的评价还可以通过组织组与组、班与班之间的比赛达成，充分激发学生学习兴趣，锻炼学生科学探究的严谨思维，提高实验动手能力和团队协作能力。

5. 教学反思

深度学习是一种教学理念，它的目标是人的全面发展，它的内容是有挑战性的单元，它的学习过程是学生作为主体的主动学习过程。实施5E教学模式的素养课堂，优化学习过程，为深度学习提供条件；创设项目化实践作业，教师根据不同组分层指导，提高教学有效性，落实“教——学——评”一致，促进深度学习。

本节课从生活熟悉的发酵产品引入，再通过多种课程资源，让学生充分体验发酵技术的魅力，引导学生探索传统发酵技术的知识脉络，为学习发酵工程做好前概念的铺垫。同时，在教学过程中以学生作为学习的主体，教师起到引导和精致知识的作用，通过对知识深层次理解和处理，用深度教学引导学生对知识的完整理解和深刻学习，真正落实以生命观念、科学思维、科学探究和社会责任相融合的生物学核心素养实质。