基于5E教学模式的生物概念教学初探

姚国平

摘要：5E教学模式正是围绕着帮助学生建构新的概念而设置的。结合初中生物课堂教学实例，探索在5E教学模式指引下如何有效开展初中生物概念教学。

关键词：5E教学模式；初中生物；概念教学

概念教学是生物课堂教学的核心。义务教育阶段生物学新课标凸显了重要概念的传递，在课程内容的10个主题中精选了50个重要概念，同时建议教师要围绕重要概念来组织并开展教学活动，以促进学生对重要概念的深入理解和迁移应用。5E教学模式由美国生物学课程研究（BSCS）基于建构主义理论开发设计，以帮助学生建构新概念的教学活动结构框架，主要由吸引、探究、解释、迁移和评价5个环节构成，如下表所示。

本文拟结合苏科版生物学八年级（上）“植物的蒸腾作用”这一重要内容，尝试运用5E教学模式开展生物学概念教学。

一、创设情境，提出问题，引出概念

认知冲突是引发学生有意义学习心向的重要手段，平复认知冲突所引起的心理失衡就成为问题解决的动机和需要。因此，在教学的“吸引”环节，一般强调通过创设蕴含与重要概念相对应的学科专业问题情境来激发学生的学习兴趣，引发学生积极主动地探究。这就需要教师通过访谈、调查，或者凭借以往教学经验，在正式上课前探查出学生头脑中与即将学习新概念相关的观念或前概念，并科学分析原有概念和科学概念之间的差异及其形成差异的原因，然后通过文本呈现、对话交流、实验演示等常见方式创设问题情境，使得学生在加工新信息、新事实的过程中与原有概念产生认知冲突。这样能有效激发学生主动建构知识的兴趣，引发强烈的探究意愿。

例如，教师展示了《中国花卉报》的一则新闻：“植物的吸水重量，超过了植株本身重量的数百倍。一株玉米或向日葵一生需吸收水分200公斤以上。这就是说，植物所吸取的水，积存和组成植物体的并不多，一般只占吸收总量的2%左右。”学生阅读之后，在“原有认识”和“现存事实”之间随即产生了认知失衡，思维一度处于“愤”“绯”状态，酝酿一段时间后会提出这样的问题：“那么，其他98%的水分到哪里去了呢？”教师引导学生猜测原因，最后形成这样的共识：植物通过根从土壤中吸收的水分大部分散失到大气中去了。“这一过程在植物生理学中叫蒸腾作用。”教师抛出概念的名词后，继而又会引发学生的深入思考：蒸腾作用究竟是怎么一回事？如此，从学生已有的认知水平出发，层层深入，引出需要探究的重要概念。

二、提供支架，进行探究，建构概念

学生经产生认知冲突，提出问题并明确问题后，推动了自主探究的顺利进行。根据不同的内容特点，教师引导学生进行形式多样的探究活动，如资料分析、实验探究、模拟制作等。在探究环节中，学生不仅是身体的参与，更是思维的深入，原有概念、技能、方法在探究活动中会逐渐暴露无疑，这为后继的概念转换和概念界定奠定了基础。在探究中，教师要适当地介入和适时地指导，随时了解和控制学生探究的进程和深度，避免由于“滑过”现象过快地得出结论，以及“搭便车”现象产生。另外，教师需要给学生搭建必要的支架，如果涉及跨学科知识，则以“先行组织者”方式提供必需的背景知识；如果是实验探究，还必须提供实验仪器、实验材料等。运用何种支持方式，支持到何种程度，取决于探究的进程及学生的实际状况。

学生的探究活动是本环节的重要内容，本处将通过设计2个实验引导学生深入探究。

实验一：叶的蒸腾作用

选取两枝粗细相近的枝条，一枝将叶片去掉，一枝保留叶片，分别插入两个50ml的量筒内。枝条露出量筒外的部分用塑料袋罩住，袋口扎紧。两个量筒内的水的液面高度一样，液面上滴加适量食用油，防止水分的蒸发。然后把它们放到有阳光的地方，照射约2小时左右。要求学生观察现象并思考以下问题：①甲组装置中塑料袋为什么会鼓起来？②甲组装置中塑料袋壁上水滴是怎么形成的？

实验二：观察植物叶表皮的气孔

撕取叶的下表皮，制成临时装片，放在显微镜的低倍镜下观察。要求学生思考及讨论下列问题：①保卫细胞有什么特点？②气孔是如何开和闭，从而调节蒸腾作用的呢？

三、师生互动，归纳总结，形成概念

这个阶段是组织学生对探究过程和结果进行讨论、交流。教师要创设一种积极的学习环境来保证学生能充分展示自己或者小组探究阶段的成果，让学生在自由民主的氛围中阐述自己对所探究知识的理解，分享探究过程中运用的技能和方法，同时鼓励学生质疑、释疑，提出不同的见解，让探究逐步走向深入。这也是一个引导学生由现象到本质、从感性到理性的认知过程，教师应引导学生根据上一环节探究的结果和已有的知识经验进行推理。如果推理有困难，教师也可以运用其他的材料和媒体帮助学生正确地理解概念，特别要注意转变学生原有的错误概念，建立新的概念。

[案例]“叶的蒸腾作用”实验分析讨论

师：请问大家在实验中观察到了什么现象？

生：有大量水滴；甲组量筒内液面下降明显；甲组塑料袋鼓起来。

师：塑料袋壁上的水滴是怎么形成的？

生：水蒸气液化形成的。

生：水蒸气是哪里来的呢？

生：量筒里的水蒸发形成的。

师：可是植物油能防止水分蒸发啊。

生：应该是茎吸收了水分，然后经过叶出来的。

师：你看见树叶表面有水流出来吗？

生：没有。

师：那水分怎么出来的呢？

生：应该是液态的水经过叶片的表面蒸发出来的。

师：这在生物学中不叫蒸发，同学们“看”到了水是以气态的形式散失到大气中去的，这就是蒸腾作用。同学们能否用自己的语言描述一下什么是蒸腾作用呢？

生：……（尝试）

案例中，在学生获得实验事实的基础上，教师运用谈话法，针对学生的疑问或错误观念，进行层层设问，并加以引导和解释，在一步步严密的逻辑推理中丰富了科学概念的形成过程，使学生逐步构建起正確的概念体系。

四、积极引导，解释情景，拓展概念

学生在获得新的概念后，教师应该为学生提供时间和空间，尝试用获得的新概念分析新的情境、解释新的问题，引导学生继续发展对概念的理解和应用，进一步深化概念的基本内涵以及扩展概念的外延，并与已有概念产生某种关联，从而可以加深或拓展对概念的理解。这个过程实际上是新概念不断精致化、结构化的过程。在利用新概念解释新情境、新问题时，教师要注意引导学生使用已经掌握的学科专业术语，尽量避免使用口语，以加深对新概念的理解。

例如，在学生形成蒸腾作用这一新概念后，教师可以设问：水分以气体的形式从植物体内散失到植物体外的过程，叫蒸腾作用。为什么不说是“从叶片内散失到叶片外”？为解开学生的疑惑，教师可以引导学生对比观察2组实验，发现乙组塑料袋壁上也有一些水雾，液面也下降了一点。经过讨论，学生恍然大悟：原来植物的茎也可以散失部分水分，只不过通过叶散失的水分更多。这样，概念的内涵得以进一步丰富。

又如，学生知道气孔的开闭可以调节蒸腾作用的强度后，教师可以引导学生推测开闭的原理。一是根据观察事实，得出细胞内侧壁厚、外侧壁薄这样一种结构特点；二是和吹气球类比，气球壁薄的一侧先鼓出来。这样，通过类比、联想就可以推理出气孔的开闭原理，为认识蒸腾作用的结构基础再次打下坚实基础，同时“结构与功能相适应”的生物学观点也得以渗透。

五、合理调控，全面评价，巩固概念

评价是教学活动中的一个重要环节，新课程明确指出要发挥评价促进学生发展、教师提高和改进教学实践的功能。科学的评价有助于促进学生对探究过程进行理性反思，确保学生的活动沿着最佳的轨道进行。同时，评价也为教师提供了一个对教学活动现实的或潜在的价值做出判断、评估自己教学效果的机会。在5E教学模式中，既要关注对结果的评价，又要关注对过程的评价，以促进学生在原有水平的发展，巩固所学概念。

教学过程中的即时评价。例如，观察蒸腾作用现象时，一般学生只会观察到塑料袋壁上有水滴，液面下降，而有的学生则会观察到塑料袋鼓起来。这时应该给予后者充分的鼓励和肯定，因为这样的发现，为探究的深入开展提供了契机。而分析现象过程中，教师正确的评价有助于学生随时进行反思，及时纠正错误的方向。

学习结果的评价。例如，要求学生应用所学蒸腾作用的知识，讨论回答下列问题：①据调查，在骄阳似火的夏日，绿化地区的气温比非绿化地区的气温低0.8℃，森林中的气温比庭院中的气温低1.3℃～3.2℃。有人测量过，城市露天之下的气温高达35℃的时候，树荫下的气温只有22℃左右。这是什么原因，请解释？②春季植树时，移栽的樹苗常要剪去一些枝叶，这是为什么？这是一类开放性问题，能有效评价学生对新概念或方法的理解和应用情况。

5E教学模式的教学核心是以学生为主体，强调学生自主构建知识，其最终目标是指向学生科学概念的构建，发展至今得到了教育界，尤其是科学教育界的普遍认可和推广。模式不能固化，在生物学概念教学中，我们不能仅仅停留在模仿层面，而是应该在充分把握其精髓的基础上，不断反思、灵活应用，以帮助学生有效构建科学概念，最终落实生物课程理念和课程目标。