5E教学模式在高中生物核心概念教学中的应用

马翠萍+马栓

摘 要：通过运用5E教学模式，创设生活化情境，开展环环相扣的探究活动，引导学生逐步理解、迁移并应用生物学核心概念，提高“伴性遗传”一节教学的有效性。

关键词：5E教学模式；核心概念；伴性遗传

生物学科历来被很多师生视为“文科中的理科”，原因之一就是生物学科涉及大量的概念。而在生物教学中，师生双方多集中于概念表层的事实性知识的孤立传授和记忆，忽略了概念之间的联系、概念背后所蕴含的生物学思维及生物学观念。《普通高中生物学课程标准（实验稿）》（下面简称“课标”）指出，“倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念”，《美国国家科学课程标准》也列出了每个学段学生需要掌握的生物学核心概念。可见，高中生物教学应重视生物学核心概念的教学，促使学生掌握生物现象的本质，具备生物学思维和问题解决能力，从而提高生物科学素养。

5E教学模式是基于有意义学习理论和建构主义理论所开发的一种教学模式，包括5个环节，即参与（engage）、探究（explore）、解释（explain）、迁移（elaboration）和评价（evaluate），故简称5E教学模式。该模式以学生自主建构为中心，以新旧概念之间的冲突为动力，使学生能建构并应用新概念。现以“伴性遗传”一节的教学为例阐述5E教学模式在高中生物教学中的实践。

一、分析教学内容，把握核心概念

美国著名教育学家赫德认为，核心概念应该能够展现当代学科图景，是学科结构的主干部分。生物学核心概念则是生物学最核心的概念性知识，它们构成学科基本结构的骨架，反映生物学科的本质，具备统摄思维功能和迁移价值。“伴性遗传”一节提到的概念有伴性遗传、遗传方式、人类遗传病、交叉遗传、性别决定等。其中“伴性遗传”这一概念涵盖了以色盲症、抗维生素D佝偻病等为例的多种遗传病，还承接了前面学习中的性别决定内容，故“伴性遗传”可理解为本节的核心概念。

二、分析教学对象，确定教学目标

高二学生已经学习了遗传规律，并且在上一节的学习中接触过伴性遗传的一个典型例子——果蝇白眼性状的遗传。在这个基础上，学生可以通过自主探究，逐步深入地理解伴性遗传现象的本质，解释其遗传特点。结合课标对本节内容的要求，可确立以下教学目标。

1.知识目标

（1）说出伴性遗传的概念；

（2）说出家系图的生物学意义；

（3）正确书写性染色体上的基因；

（4）概述并解释伴性遗传的特点。

2.能力目标

（1）通过分析遗传家系图，能够推断某病的遗传方式，预测后代发病率；

（2）举例说明伴性遗传在实践中的应用。

3.情感态度价值观目标

（1）使学生意识到伴性遗传规律在生活中的价值，培养学生对生物学的热爱；

（2）通过遗传咨询的学习，树立优生优育的生物学观念。

三、应用5E教学模式，开展核心概念教学

1.创设情境，激发参与兴趣

教师展示多张红绿色盲检查图，请学生检查自己是否能够快速准确地说出图像内容。请学生阅读教材P33“问题探讨”及道尔顿发现人类红绿色盲症的过程，回答：（1）红绿色盲症对生活有什么影响？（2）红绿色盲症为什么多发于男性？（3）人类该怎样预防这种疾病？

由于该体验活动和学生个人息息相关，他们都积极参与，踊跃发言，很好地带动了课堂氛围。学生基本都能回答问题（1），如不分红绿、不能安全过马路等；对于问题（2）（3）的认识则有很大分歧。但学生已经注意到，某些性状的遗传确实与性别相关，只是不清楚这种生命现象的本质。教师顺势引入本节主题“伴性遗传”，但不作解释。

2.逐步探究，引发认知冲突

教师依据学生的认知规律，设计3组探究活动，由浅入深，循序渐进，充分利用学生自主学习与小组合作相结合的形式，为学生提供主动探索的环境，使学生逐步理解“伴性遗传”这一概念的内涵、外延及例证。

探究1：请学生阅读P34“资料分析”，结合图1，思考：（1）怎么解读家系图？（2）该病有什么特点？（3）能否画出人类X、Y染色体的模式图？

结合教材，学生能很快指出，罗马数字代表“代”；阿拉伯数字代表个体；正方形代表男性，圆形代表女性；深颜色表示患者。对于问题（2），学生大多仅指出，男性患者多于女性患者，即色盲遗传的第一个特点。此时教师不必急于补充，引导学生画出他们所理解的X、Y染色体的模式图，如参考教材P29“图2-9雌雄果蝇体细胞的染色体图解”。学生作图过程中认识到Y染色体比X染色体小很多。这时教师需要补充X、Y染色体同源区段、非同源区段的知识，学生最终做出正确图示（图2），为进一步探究不同区段上基因的遗传特点做铺垫。

探究2：请学生再次观察图1，思考：（1）红绿色盲的致病基因是显性基因还是隐性基因？怎样判断？（2）红绿色盲基因位于常染色体上还是性染色体上？怎样判断？（3）若位于性染色体上，是位于X染色体上，还是Y染色体上？

对于问题（1），学生观察到，不患病的Ⅱ-1和Ⅱ-2生出患病的Ⅱ-3，推出红绿色盲的致病基因是隐性基因。对于（2）（3），很多学生认为位于X染色体上，但说不出理由。教师需要引导学生结合已有知识做出分析，如“问题探讨”提到的“红绿色盲患者男性远远多于女性”、作出的人类性染色体模式图2、果蝇白眼性状的遗传等。学生通过类比推断红绿色盲基因位于X染色体的非同源区段。

探究3：假设控制红绿色盲的基因用b表示，以小组为单位，请学生完成：（1）寫出图1家系中每个个体的基因型；（2）至少写出两对夫妻婚配的遗传图解；（3）分析该病的遗传特点。（已知Ⅱ-8不携带致病基因）

此时学生出现较多问题，如不能正确书写基因型和遗传图解、错误推断某个体的基因型等。教师引导学生相互纠错，然后选取几种典型的错误详细讲解，使学生规范书写遗传图解。endprint

接着，学生分析家系图中不同婚配方式的遗传特点。学生观察到Xb在Ⅰ-2→Ⅱ-3→Ⅲ-2中的传递过程，得出色盲遗传的第二个特点——交叉遗传（即男性色盲基因只能从母亲那里传来，以后只能传给女儿）以及第三个特点——色盲患者的儿子也是色盲。

3.解释概念，建构知识框架

在上述探究活动的基础上，请学生解释“红绿色盲症多发于男性”，说出对“伴性遗传”概念的理解。

学生1：红绿色盲症的致病基因是隐性基因，只存在于X染色体上，在男性中只要存在致病基因就会表现患病，而女性的两条X染色体上同时存在致病基因才会患病，所以红绿色盲症在男性中的发病率更高。

学生2：红绿色盲的遗传就是一种伴性遗传，果蝇的白眼遗传也是。伴性遗传就是指性染色体上基因控制的性状，在遗传的时候总是和性别相关联。

学生3：伴X染色体隐性遗传病在男性中的发病率更高。

学生4：某人与色盲女性结婚，后代最好要女孩。

通过探究和解释，学生基本理解“伴性遗传”概念。这个过程中，教师要及时帮助学生理清解释思路，并用专业化的术语总结概念，使学生对本节内容有一个整体认识。

4.迁移概念，丰富知识体系

学生初步掌握“伴性遗传”核心概念后，请学生观察图3、图4，思考：（1）伴X染色体显性遗传有什么特点？（2）伴Y遗传有什么特点？这样可使学生明确概念的外延，促进知识的应用和概念的迁移。

学生能够较快总结出这两类伴性遗传的特点，加深了对“伴性遗传”概念的理解。

5.评价概念，巩固概念学习

通过前面4个环节，学生已经对本节的核心概念和一般概念有了深刻的理解和认识。此时教师给出以下练习题，观察学生如何应用新学的概念和方法解决新问题，并进行综合评价，这样既保证概念教学目标的达成，也助于发现、改进概念教学。

图5是人类红绿色盲的遗传系谱图，请分析回答：

（1）控制人类红绿色盲的基因位于___染色体上，患者的基因型可表示为___。此类遗传病的遗传特点是____。

（2）写出该家族中下列成员的基因型：4__，10__，11___。

（3）14号成员是色盲患者，其致病基因是由第一代中的某个个体传递来的。用成员编号和“→”写出色盲基因的传递途径____。

（4）若成员7与8再生一个孩子，是色盲男孩的概率为__，是色盲女孩的概率为__。

四、教学反思

本节教学从生物学现象出发，引导学生扮演遗传推理中的“福尔摩斯”，经分析、抽象概括而形成“伴性遗传”概念，在解释、迁移概念的基础上加深对概念的理解，体现了5E教学模式在生物学核心概念教学中的优越性。笔者在此过程中感触颇多。第一，开展概念教学，一定要有效组织学生主动参与到探究中。学生只有参与进去了，才能深刻感受到自身头脑中新旧认知的差异，進而树立对核心概念的正确理解。第二，运用5E教学模式不能流于形式，教师需要根据学情和课标反复揣摩每个环节的教学设计，让不同层次的学生都能有较大的收获提高。endprint