基于科学思维能力培养的5E教学模式的探讨——以“克隆技术”一节课为例

黄 葳 （上海市上海大学附属中学 上海 200444）

核心素养培养已成为新一轮教学改革的热点和核心问题，倡导学生通过主动地参与学习过程，使其养成科学思维的习惯，习得终身学习及创新实践的能力。下面以“克隆技术”为例，通过引导学生获取信息、寻找证据、发现规律等环节，将科学思维能力的培养与5E教学模式相融合，探讨5E教学模式对培养学生的科学思维中演绎与推理能力、批判性思维等能力的可行性。

1 教材分析及设计思路

本节课选自沪科版《生命科学》第七章第五节，包括克隆的概念、克隆技术的原理、克隆技术的实验过程、克隆技术的应用、克隆技术与社会伦理道德五部分。通过创设真实的实验情境，引导学生自主演绎—推理出科学的一般规律或实验的一般流程，是本节课教学的重点；让学生学会用批判性的思维看待科学技术的发展是本节课的难点。

教师通过创设问题情境，引导学生阐释生命现象及规律、形成正确的生命观念，从而达到培养学生的核心素养的目标。学生通过对科学技术进步利弊的讨论，培养批判、辩证的科学思维。

2 教学目标

（1）归纳出克隆的概念；说出克隆羊“多利”诞生的实验过程。

（2）学会获取关键信息，通过演绎—推理，得出一般结论或实验过程；通过观察和分析，学会用批判性的思维看待科技进步或一般社会问题。

（3）通过小组合作，提高合作意识；通过小组辩论，辩证、客观看待科技进步，体会先进的科学技术是一把双刃剑；更多地关注社会实际，增强科学研究以造福人类为最终目标的使命感。

3 教学过程

3.1 吸引

吸引是5E教学模式的起始环节，激发学生主动进行探究。

环节1：设疑激趣，引出课题。

教师展示克隆羊多利的照片，让学生仔细观察照片，提问：“图片上的这只羊的名字叫做多利，大家仔细观察，它与正常羊的区别在哪里？为什么它的出生被评为世界十大科技进步之首呢？”学生很容易得出结论：这只羊从外表上与正常羊没有区别。但学生会接着思考第二个问题——长相普通的多利为什么会震惊世界。教师进一步展示克隆羊多利有三位母亲、没有父亲的身世资料。这与学生已有的知识相冲突，但结合之前学习的有性繁殖和无性繁殖的知识，学生自然而然会联想到多利是无性繁殖得来的。教师追问：“那么它又是如何诞生的呢？它的诞生原理又是什么呢？”教师通过问题驱动切入教学目标，明确本节课的学习内容。

环节2：激活旧知，承前启后，做好铺垫。

教师先引导学生回顾无性繁殖的定义，用多媒体展示草履虫、酵母菌、蘑菇、草莓四种生物，复习无性繁殖的4种方式。学生自主阅读教材，运用知识迁移的方式，自己说出克隆的定义，体会克隆与无性繁殖的关系。学生再举出身边克隆的例子，教师加以修正和引导，加深学生对新知识的理解和掌握。

3.2 探究

探究是5E教学模式的中心环节，体现了学生是课堂的主体。教师可根据教学内容，适当还原、再创当时真实的情境，使学生身临其境，自主演绎—推理出实验过程或结论，体会生命现象阐释生命规律。

环节3：循序渐进，层层递进。

由于克隆技术的过程是重难点，教师可先用多媒体展示教材中克隆非洲爪蟾的诞生过程，并设问引发学生思考：“蟾的小肠上皮细胞属于什么性质的细胞？卵细胞又是哪种细胞？”这样一方面增加学生对克隆技术原理的科学认识，另一方面，为后面学生自己演绎—推理出克隆羊的诞生过程做好铺垫。教师提出问题：“这个过程中没有雌雄生殖细胞的融合，却培养出了新个体，实验的原理又是什么呢？”以此引导学生得出克隆技术的原理。

环节4：动手推导，主动认识。

为了突破教学难点“克隆技术的过程”，教师可还原、再创当时科学家的实验情境：准备四种羊的卡片若干，分别代表母羊A、母羊B、母羊C、克隆羊多利；两张细胞卡片若干，分别代表体细胞和卵细胞；克隆技术过程示意图一张，代表实验过程。让学生自主阅读教材第96页内容，提取关键有效信息，以小组为单位，讨论摆出多利羊诞生的过程。

虽然在前一个教学环节中，教师展示了克隆爪蟾的诞生过程，学生对于克隆技术流程有了大概的认知。但在多利的诞生过程中，出现了3只表现型不同的母羊，学生要对3只不同母羊的作用进行思考；同时对两种细胞的性质和位置也要做出判断。学生自己动手操作、演绎和推理，可将科学思维能力的培养渗透在知识的探索中教师再通过物化后的思维结果，如学生自建构出的克隆技术过程的示意图，观察到学生进行思维探究的一般过程。

同时，以小组讨论的形式进行教学，课堂气氛热烈活泼，学生参与度大大提高，每一小组的每个成员都参与到讨论中，提高了课堂学习效率。

3.3 解释

解释是5E教学模式的关键环节。教师给学生提供机会表露其对概念或信息的理解，展示自己的演绎—推理的过程。然后，教师再给出相关的科学解释，帮助学生精准构建新知，使新概念、过程或方法明确化和可理解化。

环节5：结果展示，演绎推理。

全班10个小组得到不同的结果。到底哪一组是正确结果，教师没有直接进行评价，而是将所有不同的结果展示在展示台上，学生进行投票，结果如图1所示。

图1 学生构建出的克隆技术过程的示意图及学生投票结果

第一种结果（4票）是得票数最高的。学生讨论出的依据为：通过克隆蟾的诞生过程，说明动物的体细胞核具有全能性；克隆动物的诞生需要借靠去核卵细胞，所以右面粘贴细胞的位置粘贴了卵细胞；因为遗传信息位于细胞核内，同时遗传信息控制蛋白质的表达，蛋白质又决定生物体的性状，所以克隆羊多利的性状应该与提供体细胞核的母羊一样；哺乳动物的发育需要子宫孕育，所以在代孕的地方又粘贴了一只母羊。第二种结果（3票）与第一种结果不同之处在于供体B羊与代孕C羊位置调换，虽然与第一种结果有所不同，但学生主张遗传信息位于细胞核内，去核卵细胞的和受精卵的发育场所对生物的性状没有影响，所以供体B和代孕C的两只羊的位置可以调换。有2组学生通过讨论，认识到自己的错误并进行了订正。通过学生活动，克隆羊的诞生又有了第三种可能。通过自己动手、小组投票、比较不同、小组讨论的环节，每个学生参与度都很高，将课堂气氛推向高潮。

环节6：图文归纳，明确解释。

通过以上的教学环节，学生已对新知识产生了感性认识，教师再通过课件呈现正确的克隆技术流程图，帮助学生理性构建，纠正学生错误表达方法，形成正确的认知结构。

在学生初步掌握知识的基础之上，教师可以进一步引导学生思考：从实验原理上看，第一种结果和第三种结果的实验过程都是对的，但为什么科学家选取的是前一种实验流程，而不是后一种呢？在这个实验过程中，有一只羊可以替换成公羊，哪一只可以换掉？这样使学生加深对克隆技术的原理和流程的理解，同时将课堂推向第二个高潮。

3.4 迁移

教师引导学生运用新的概念解释新的情境或新的问题。通过实践联系，学生从中加深或拓展对概念的理解，从获得终身学习的能力。

环节7：联系生活，迁移应用。

接着，教师继续引导学生思考：克隆羊多利诞生标志着生物技术进入了新时代，那么克隆技术有什么现实意义呢？分析说明为什么我国不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验？此环节需要学生寻找文献资料、联系生活中的实例进行思考。教师可事先安排小组成员在课前完成，在课堂教学中以辩论的形式进行。此环节进一步培养学生的批判性科学思维。

3.5 评价

在这一阶段中，教师通过练习来评价学生对新知识的理解及应用能力，适时调整教与学。

4 教学反思

在本节课教学中，利用5E式教学模式，取得了较为理想的教学效果。在关于克隆人的讨论环节中，学生也收集了大量的课外资料，最后辩论出很多深刻的观点：“科学的进步是历史发展的必然，以现代人的观点去嘲笑古代人的做法是幼稚的，反之以现代人的眼光去圈定未来的走向也是荒谬的。”同时，学生也举出很多例子，第一例试管婴儿诞生、流产技术，甚至看似简单的输血技术都在初期经历过极大的阻挠。科学技术并不可怕，但对于科学技术力量的过度崇拜才是可怕的。学生通过对社会热点议题作出理性的判断和解释，深化了思想，培养了批判性的科学思维。