基于5E教学模式的生物学核心素养凝练——以有关过氧化氢酶的实验教学为例

欧阳姮 （福建省福州第十一中学 福建福州 350001）

朱晓燕 （福建省南平市普通教育教学研究室 福建南平 353000）

5E教学模式由引入（Engagement）、探究（Exploration）、解释（Explanation）、精致（Elaboration）和评价（Evaluation）5个阶段组成，主要包括以下环节：

①引入：教师根据学生已有的知识基础，创设一定情境，并通过教学活动暴露学生前概念认知，引发学生已有的知识与教师创设的情境之间的认知冲突，从而激发学生探究的愿望。

②探究：提供学生动手或动脑的机会，引导学生观察与思考，发现规律，寻找事物间的联系，促进概念转变。

③解释：根据探究活动的经历和结果，概括总结对概念的理解，教师给予补充与修正，学生建构基本概念。

④精致：教师提供新的情境，帮助学生在应用概念的过程中，获得对概念更深刻的理解，达成对概念的不断完善与拓展。

⑤评价：实施教学评价环节，师生共同评价对概念的掌握程度，教师可以利用提问、习题或一些开放性的讨论题来了解学生对概念的理解与应用情况。

5E教学模式可以通过学生的自主探究活动，帮助学生形成生命观念；在观察、假设、实验设计、方案实施以及交流与讨论中，发展科学思维，提升学生科学探究能力；在运用生物学认识和思想方法，作出解释与判断，并且在解决生产、生活问题时，培养学生社会责任感。

下面以人教版高中生物学教材必修1第五章第一节教学内容中的“过氧化氢酶实验与变量的控制”实验教学为例，谈谈利用5E教学模式培养生物学科核心素养的实践与思考。

1 借助情境引入，引发认知冲突

问题是学生学习的动力，教师要着眼于学生的“最近发展区”，设定贯穿整个学习过程、环环相扣的问题，引发学生发现问题、解决问题，从而获得生命科学知识，形成科学观念。

在本节实验课伊始，教师先提问上一节课的关键问题：“酶的作用与本质是什么？”教师利用问题，让学生再次明确酶具有催化作用，引入本节课实验一“过氧化氢在不同条件下的分解”（下称实验一）操作中对酶的催化作用的验证，使学生了解正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下高效地进行，从而形成酶具有高效性的感性与理性认知。

教师强调：酶的化学本质不同于无机催化剂，它是活细胞产生的具有催化功能的有机物。由于绝大多数酶是蛋白质，教师启发学生回顾蛋白质的结构与特性，并提出问题：蛋白质的活性会受到pH以及温度等条件的影响吗？酶的催化效率可能受到哪些条件的影响呢？以此使学生建立已有知识与新学知识间的内在联系，激发学生的学习兴趣与学习动机，为引导推出影响蛋白质活性的因素也将影响此类酶的活性——催化效率，为实验二“pH对酶活性的影响”（下称实验二）的设计埋下伏笔。

2 引导自主探究，提升探究能力

学生通过讨论，体验知识生成过程的思维路径变化。在此过程中，学生学会识别和提出有价值的科学问题，学习设计和实施研究方案，运用实证结论解释生命现象，根据实验结论发现规律，进而习得生物学知识，主动建构概念，形成生命观念，并在此过程中培养科学思维习惯，形成科学精神，发展终身学习能力。

在学生开始自己动手操作实验一前，教师要求学生尝试解释实验一中的特别注意事项，如肝脏必须新鲜、试管应洁净、卫生香应干燥、滴管（量筒）不可混用等，讨论实验结果的检测指标与观察方法，如试管中气泡产生的多少、卫生香的复燃情况等。学生交流实验中滴管不可混用的原因与混用后果，以及得出以气泡多少作为催化效率的观察指标等内容，学会控制变量，通过设计对照实验以证实自己的假设，对实验原理、探究方法与步骤也有了更深入的理解，提高了实验的成功率，巩固了对科学探究一般方法的理解，促进了科学探究能力的提升。

3 完善概念解释，发展科学思维

科学思维是指学生形成尊重事实和证据，具备严谨求真的科学态度，能运用抽象与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等科学思维方法来认识事物，思考问题，阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。

教师要求学生分析实验一中的自变量、因变量与无关变量。学生交流讨论得出：自变量是对过氧化氢的不同处理条件；因变量是过氧化氢的分解速率；无关变量是反应物过氧化氢的量、反应时间、催化剂的量。教师通过对实验变量的分析、自变量的不同设置等引入对照实验、对照组、实验组的概念，帮助学生初步形成对照实验、对照组、实验组的概念。通过对自变量的设计、无关变量的控制等的讨论，教师引出实验应遵循单一变量原则、对照原则、等量原则等，培养学生逐步具备变量思维，使学生明确实验设计的基本步骤与原则，学会控制变量的科学方法。

4 精致概念认知，形成生命观念

教师再次设置新问题情景：绝大多数酶的化学本质是蛋白质，影响蛋白质活性的因素是否也将影响此类酶的活性（即催化效率）。

学生利用教师提供的实验材料（蒸馏水、质量分数为5%的NaOH溶液、体积分数为5%的HCl溶液、H2O2溶液、质量分数为20%的肝脏研磨液），就pH对酶活性的影响进行探究实验设计。教师引导学生再次展开对实验变量的分析，确定实验的自变量与因变量（如自变量为对酶或酶的作用环境的不同处理条件等），明确自变量的各种不同设置方法等，指导学生设置对照实验。

学生通过实验探究，分享实验收获或反思，如师生共同分析先将酶与底物混合，再调节pH会造成的后果与原因。通过交流，学生澄清错误认知，进一步促形形成科学概念。学生的深度思维参与可以促进其对知识的理解、反思与应用，进而建立知识与知识间的联系，逐步形成结构化知识网络。师生共同总结本节课的重要概念：①酶具有催化作用和高效性；②实验设计应遵循的主要原则：单一变量原则、对照原则、等量原则；③酶的活性受pH的影响。

学生在对实验拓展问题的讨论中，进一步完善由现象到本质、从事实到概念的构建，形成科学的生命观念。

5 评价概念学习，培养社会责任

通过对酶特性的探究学习，教师将科学的理念逐渐渗入学生的思维和价值判断，设置开放性讨论题，引导学生讨论温度对酶活性的影响以及利用酶的特性与酶活性的影响因素应用于生活或生产实践的案例。教师通过学生对知识的理解与应用来检测学生的学习效果，获得教学反馈。

在完成实验二探究活动的基础上，教师提出更多的探究问题：①酶的活性是否受温度的影响？要如何设计实验来证实假设呢？②H2O2自我分解的影响因素有哪些（浓度、温度、pH…）？③FeCl3的催化效率是否也与环境因素有关（质疑留白激发兴趣）？……学生能鉴于过氧化氢的分解速率受温度的影响，选择用淀粉酶水解底物淀粉作为温度对酶活性的影响的实验对象，同时简要阐明实验设计方案，体现了学习主体对本课教学目标（酶的特性、实验变量的设置、控制与检测、科学思维与科学探究等素养的形成）的理解与应用情况。而实验后的分工合作清洗试管，滴管、试剂、酒精灯等物品的正确归位等清理工作，尽可能为下一位使用者提供便利等实验操作细节习惯的培养，可以培养学生互助合作的社会责任意识。

伴随着生物学课程的学习进程，学生将不断地丰富自己的知识体系，自主建构生物知识网络。在此基础上，教师适时地引入生物学社会议题，如加酶洗衣粉随污水排入下水道是否会破坏内河微生物的生态环境从而影响生态平衡等，组织学生展开讨论并作出合理的解释，引导学生更多地关注社会问题，学习辨别科学或是伪科学命题，尊重生命规律，学会用生命观点思考分析社会问题，进一步增强学生的社会责任感。