运用5E教学模式转变学生的“前科学概念”

何林芳

摘 要 运用“5E教学模式”对人教版“生物进化的原因”一节进行探究教学，通过问题引导学生探究，促进学生主动思考，说出自己的前科学概念，再通过探究活动引导学生分析讨论，并理解到自己“前科学概念”的不合理之处，建立科学概念并利用科学概念解决实际问题。

关键词 5E教学模式 前科学概念 探究 科学概念

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

“5E”教学模式是由美国生物学课程研究的主要研究者之一罗杰·贝尔开发的一种基于建构主义教学理论和概念转变理论的教学模式，主要由吸引、探究、解释、迁移和评价5个环节构成，简称“5E”教学模式。它适用的范围很广，可以是某一节具体课的教学，可以是某一个具体的学科课程教学，也可以是总课程的教学。它的教学核心是“以学生为主体者，教师为引导者”，强调学生自主构建知识。

前科学概念是指学生在接受科学概念教育之前，对日常生活中所感知的现象，通过长期的经验积累而形成的对事物的非本质的认识，简称前概念。可见学生科学概念的形成是建立在前概念基础之上的，前概念在学生的学习中扮演着非常重要的角色。学生在学习过程中，当科学概念和前概念比较一致时，前概念对科学概念的建构起促进作用；反之，会阻碍科学概念的建构。因此，在教学中，教师应提高对前概念重要性的认识，根据学生的前概念水平，调整和改进课堂教学，帮助学生顺利地完成从前概念到科学概念的转变。

在生物教学中，如何转变学生的前科学概念变得尤为重要，而转变方法也多种多样。对于探究式的课堂中，用5E教学模式来转变学生的前科学概念形成科学概念是最适合不过了。例如在“生物进化的原因”一节课中，学生的前科学概念很多，如果单纯靠讲解、图片或动画把知识塞给学生，学生很难理解进化的原因，而通过5E教学法，学生能深刻体会进化的原因。

1 “生物进化的原因”一节的教材分析

根据课标，“生物进化的原因”需达成的教学目标为：① 模拟保护色形成的过程，说明生物进化的原因；② 概述自然选择学说，形成生物进化的观点。八年级的学生已经知道生物进化的历程，但对生物进化的原因了解很少，而日常生活中所形成的前概念比较多，因此学生学起来会遇到一些困难。但初二学生乐于探究生物奥秘，教师通过引导学生进行探究、分析实例，可以使学生理解生物进化的原因。因此本节课的重点是研究动物保护色形成的过程，概述自然选择学说，形成生物进化的观点。而概述自然选择学说、形成生物进化的观点是本节课的教学难点。

2 运用5E教学模式转变学生的“前科学概念”过程

2.1 引入

首先，教师利用生物进化历程图片来创设情景，并提出问题：

① 在生物进化的漫长过程中，新物种是怎样产生的？

② 为什么有的生物会灭绝？

③ 是什么原因在推动生物进化？说出自己所知道的原因。

总结起来，学生对生物进化的前概念主要有：① 为了适应环境，生物才进化产生新物种；② 环境变化使之产生了新物种。

对第（3）问学生基本不能回答。教师接着指导学生看书上英国曼彻斯特地区的桦尺蛾100年前后体色发生变化的例子，并提出问题：

① 100年后深色桦尺蛾占多数，这是不是一种进化？

② 这种进化是怎么发生的？

教师引导学生理解桦尺蛾的体色与环境色彩相似的现象就叫做保护色。并引导学生模拟一种动物保护色的形成过程，使学生从中体会保护色是怎样形成的。教师创设学生感兴趣的问题情境，激发学生的学习兴趣，充分挖掘学生的已有知识，暴露出学生对“生物进化”的前科学概念，由此使学生产生问题意识，引发其新的认知冲突，激发学生进一步探究的欲望。

2.2 探究

教师组织学生进行模拟实验，探究保护色的进化过程。在学生自行阅读探究步骤的基础上，教师提出问题：

① 四种颜色的小卡纸模拟什么？（部分学生的前概念认为是四种不同的动物。教师继续追问：是四种不同颜色的动物，还是同种动物的四种不同体色？如果是四种不同的动物，动物的天敌应该也要多种，会使实验更加复杂，因此今天研究的是同种动物的四种不同体色的个体）

② 一张红色大彩布模拟什么？

③ 组员模拟什么？应该怎样真实地模拟？

④ 为什么在第二轮实验中，要在每个幸存者后放3个后代？

在交流讨论完这些问题后，学生基本能理解本模拟实验的内涵，可以顺利进行模拟实验。在完成实验后，学生统计数据，教师组织学生思考：

① 第三代和第一代的幸存者数量有什么变化？

② 第五代和第三代的幸存者数量又有什么变化？

③ 你能否通过这个模拟实验推测出生物进化的原因？

学生带着疑问，亲自动手模拟保护色进化的过程，从而领会生物进化的原因。

2.3 解释

师生统计数据，分析生物进化的原因。思考①和②，学生通过分析数据不难回答。教师再提出问题：

① 一种动物有四种不同的体色，在生物学中称为什么现象？

② 为什么会有不同的体色？

③ 是环境使这种动物发生了变异，还是生物群内存在变异？（对这个问题学生的前科学概念是认为环境使生物产生了变异，但是模拟中有四种颜色的同一种动物，因此大部分学生能领会到生物本身存在变异个体，不是环境促使生物产生变异）

④ 第五代中，红色的动物幸存者最多，这些多出来的红色动物是不是原来其他三种体色的动物变来的？

通过模拟，学生已经体会到了因为环境色彩是红色，所以红色的动物不容易被天敌发现，就幸存下来，并繁衍后代，而体色与环境反差特别大的个体容易被天敌发现，存活的少，后代自然也少，因此最后一代中多出的红色个体并不是其它体色变来的，是自然选择的结果。这样学生通过亲身体验、交流、自主构建知识，获得生物进化的原因。

2.4 迁移

教师组织学生归纳总结，促进学生建构科学概念。在动物保护色的形成过程中，只有适应环境的生物才能更容易生存，并繁衍后代，因此生物进化的原因是自然选择的结果，可以分为生物进化的内因和外因，内因是生物本身具有的遗传和变异，而外因是环境选择。这样将学生所获得的零散的、独立的生物学知识进行归纳整合，找出它们的内部联系，以概念图的形式直观呈现，可以完善学生的认知结构。教师再回到课前提出英国曼彻斯特地区桦尺蛾体色变化的例子，让学生分析体色变化的原因来巩固生物进化的原因这一科学概念。教师还可以进行延伸拓展，分析实例。如让学生运用所学来分析细菌耐药性产生的原因是不是因为抗生素使细菌产生耐药性。概念绝不能停留在对概念的抽象理解上，还要学会在实践中运用，教师引导学生进行充分讨论和辨析，使学生消除错误的前概念。通过本节课的学习，大部分学生能运用分析生物进化原因的思路，来分析细菌耐药性的形成过程，说明大部分学生通过本次5E教学模式成功转变他们的前科学概念，建立起了科学概念。

2.5 评价

评价贯穿在整节课的教学中。在本节教学的“引入”环节中，教师及时指出学生关于进化与环境的错误认识，引发学生的认知冲突，激发探究兴趣；“探究”环节中调动学生以最真实的状态进行模拟实验；“解释”环节中学生间的相互评价，有利于学生修正、完善对概念的认识，澄清概念的内涵；在“精致”环节，教师及时评价学生概念的掌握和运用情况，促进概念的“精致化”过程。其形式多样、内容丰富的评价形式对概念教学起着重要的促进作用。

概念教学不仅仅是教学生理解概念的文字含义，更重要的是在了解学生所具有前概念的基础上，引导学生通过探究或推理或其他途径去获得生物学事实，找出相关事实的内在联系，整合原有知识，构建科学概念。并运用科学概念进行迁移和运用，从而使学生建立新的科学概念，而5E教学模式正是通过探究性学习来获得科学概念的一种现代教学模式，有利于帮助学生顺利完成从前概念到科学概念的转变。