“5E教学模式”在高中生物核心概念教学中的应用——以“染色体变异”一节为例

俞泓伶

（江苏省启东中学 江苏南通 226200）

1 生物核心概念的提出

我国教育部颁布了《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称新课标）具体指出中学生物学课程的理念是核心素养为宗旨，内容聚焦大概念，教学过程中实践，学业评价促发展。而关注核心概念的学习无疑是达成这一目标的重要途径。围绕生物学核心概念来组织和开展教学活动能有效的提高教学效益，有助于学生对知识的理解和迁移应用，因此如何在课堂中实现核心概念的有效传递就成为了很多教师关注的重点问题。然而传统的教学模式较难调动学生的学习兴趣，教师可借助5E教学模式，激发学生学习生物的兴趣，并促使学生将学到的知识应用于实践，提升学生的学习能力、探究能力及善于解决问题的实践能力。

2 5E教学模式的概述及选课初衷

“5E教学模式”是美国生物学课程研究机构于1989年开发的一种建构主义教学模式。其教学过程突出强调学生的主体地位，学生通过自主学习、合作探究的学习方式，寻求答案，并灵活地迁移运用，从而建构认知。5E教学模式包括吸引（Engagement）、探究（Exploration）、解释（Explanation）、迁移（Elabora-tion）和评价（Evaluation）5个紧密相连的环节。在吸引环节，教师重点是使学生产生对新概念的学习欲望，并使学生暴露出头脑中的先前概念；在探究环节，教师是引导者和组织者，学生自主合作；在解释环节，学生先通过探究对问题做出自己的解释，并提供相应的依据，教师进行必要的引导，并对学生的解释进行修正，最终师生一起构建科学的概念；在迁移环节，教师提供变式，创设一个新的探究情境，学生灵活运用知识，解决问题；在评价环节，教师通过检测或提问的方式对整个教学活动做最后的评估，判断整个教学活动的优缺点，提供一个评估自己教学能力的机会。教师利用5E教学模式进行生物学课程的教学设计，能很好地践行新课程改革。

染色体变异这一节内容前后涉及了染色体组、二倍体、多倍体、单倍体等多个概念，其中染色体组是这一节中的核心概念，但是学生很难完整准确地把握这一概念的理解，从而影响到对二倍体、多倍体和单倍体概念的理解。如何突破概念教学中学生死记硬背的瓶颈制约，努力让学生体验概念形成的过程，是本节课教学设计的指导思想。

3“5E教学模式”在“染色体变异”中的具体实施

3.1 吸引环节

教师在充分了解学生的认知结构和已有背景知识的前提下，创设情境，激发学生的学习兴趣，使学生进入学习状态，通过设问引发认知冲突。

在减数分裂和基因突变与基因重组中，学生对“同源染色体”和“基因重组”的概念有一定了解，教师首先向学生展示图1，并提出以下问题：图1中A和B是否都发生了基因重组？

设计意图：教师利用学生原有的认知结构状态，呈现“染色体易位”图解，促使学生展开讨论，从而发现两者的区别，打破学生原有认知结构，使学生产生认知冲突，激发学生求知欲望，让学生产生不满足感和急于获取新知识的积极性。

通过对上述问题的思考，学生了解生物的可遗传变异除了基因突变和基因重组外，还有染色体变异。教师可展示染色体结构变异四种类型的图片，引导学生观察比较，最后由学生自主归纳出染色体缺失、重复、易位、倒位的特点。对于每种类型的染色体变异，教师结合具体的例子，进一步加深学生对染色体变异的理解。通过此过程，教师可引导学生初步构建染色体变异的概念图。

3.2 探究环节

这一环节是“5E”学习模式的主体，学生将在探究的过程中习得知识与技能。此环节中，学生是主体，教师只作为引导者和促进者，适时地给予学生必要的指导。这样充分突显学生的主体地位，也体现新课程所倡导的“探究学习、合作学习”的理念。

教师要求学生阅读教科书86页有关染色体组概念的表述：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息，这样的一组染色体叫做一个染色体组。学生对染色体组这一定义的理解仅靠这一表述是无法把握其本质特征的，而这一认知上的需求促使学生带着疑惑进入下一个学习环节。

活动一：学生每两人为一个小组，利用教师事先提供的磁性贴片在小黑板上摆出雌、雄果蝇的染色体组成。先完成的小组上前展示。教师提问：①果蝇体细胞有几条染色体？（8条）常染色体有几条？（6条）性染色体有几条？（2条）②哪些染色体互为同源染色体？（1和2、3和4、5和6、7和8）③ 雌雄个体所含的性染色体有何区别？（雌性性染色体为XX，雄性为XY）

活动二：师生共同回忆减数分裂的过程，每个小组拼出雌性果蝇卵细胞中染色体的分布以及雄性果蝇精细胞中的染色体分布。教师提问：① 果蝇卵细胞和精细胞中各有几条染色体？（4条）② 每个细胞中的染色体在形态、大小、功能上有何特点？（大小、形态各不相同）③ 这些染色体是什么关系？（非同源染色体）

活动三：学生按照等位基因的概念，将教师提供的写有Aa、Bb、Cc、Dd的白色胶布标注在雌性果蝇体细胞的4对染色体上，最后将相应的卵细胞的染色体上标注基因。教师提问：卵细胞中的基因是否为控制本物种生长发育的全部基因？（是）

经过3个讨论活动，学生总结出染色体组的概念：细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但又相互协调，共同控制生物生长、发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体叫做一个染色体组。

活动四：学生伸出双手，教师提出问题：双手共有几对同源染色体？学生观察思考，从双手中两个拇指的直观表象的演示中加了对同源染色体的概念的理解。接着，教师进一步引导学生观察思考：左右各五根手指分别表示同源染色体彼此分离，左手上的五根手指代表一个染色体组，右手也是为一个染色体组，那么，左手与右手的染色体组对比，有何特点？学生通过观察双手中手指的形状与大小，进一步加深对“染色体组”的概念及特点的理解。

设计意图：染色体组的概念较为复杂和抽象，如果直接讲述，学生是很难理解其实质。教师提供生物学事实以支撑，从雌雄果蝇体细胞和生殖细胞的染色体的形态和数目分析入手，设置一系列的问题情境。学生通过联系以前所学的知识，主动参与概念的形成、分析、运用和辨析，帮助认识染色体组的概念。这是一个从感性认识上升到理性认识过程，学生能够理解相关生物学事实的总体特征，建构新的概念。

3.3 解释环节

解释是5E教学模式的关键环节，是考验探究学习活动有效性的阶段。教师可通过学生练习、解释等形式，给学生表达其对核心概念理解的机会，从而了解学生对核心概念的掌握程度。

在本环节，教师设置两个问题供学生思考：①图2中细胞含有几个染色体组？②某生物的基因型为AAaaBbbb，那么，有多少个染色体组？

图2 某细胞的染色体示意

学生以小组为单位，讨论后回答。对于问题①，学生1和2有不同的答案：

学生1：细胞中含有2条染色体大小、形态不同的非同源染色体，而非同源染色体为一组，故有2个染色体组。

学生2：我认为如果每条染色体为一组，那么染色体组中并没有包含这种生物体“全部遗传信息”，因此，我认为2条染色体构成一个染色体组。整个细胞含有3个这样的染色体组。

经过两位学生的解释和分析，其他学生对“染色体组”的概念清晰了许多。此外，学生掌握了染色体组的一种判断方法：形态相同的染色体的条数即为染色体组数。

学生3：控制同一性状的基因在同源染色体上，而同源染色体是形态、大小一样的染色体就是一个染色体组，所以该生物是4个染色体组。问题②较问题①更加复杂，这个学生的判断方法获得了其他学生的认同，最后所有学生一起归纳出如染色体组的第二种判断方法：控制同一性状的基因个数即为染色体组数。

图3 某细胞的染色体示意

设计意图：通过此环节的讨论交流，以及教师的指导，学生对有关问题的解释达成共识，从而达到共同学习的目的。

3.4 迁移环节

学生初步掌握“染色体组”的核心概念后，教师应再设情境，让学生明确核心概念的内涵及外延，促进概念的应用与迁移。

教师请学生阅读教材内容，讨论并概括单倍体、二倍体、多倍体的概念，并从发育起点、染色体组两个方面指出其的区别，最后举出相关的例子。在学生初步了解三者区别后，教师继续提问：图3中有几个染色体组？（4组）该生物是几倍体？（四倍体、单倍体）有的学生说是四倍体，有的说是单倍体，产生了分歧。教师继续引导：如果该细胞是来自具有8个染色体组的生物所产生的配子，那么此细胞发育形成的个体称为什么？（单倍体）如果该细胞是一个受精卵细胞，那么此细胞发育形成的个体称为什么？（四倍体）

设计意图：在教师有意识地引导下，学生产生分歧，促进学生区别和理解单倍体与多倍。

3.5 评价环节

通过前面4个环节的教学，学生对于核心概念已经较为深刻。这时，教师布置习题，观察学生如何应用新学的概念，并进行综合评价。这样既保证概念教学目标的达成，也助于教师发现、改进概念教学。

4 总结

传统的教学设计理论具有自身的局限性，5E教学模式从激发学生学习兴趣开始，经过一系列问题串层层深入，帮助学生自主建构科学的知识，符合新课标提出的理念，也符合学生的认知规律。因此，应用5E教学模式更有利于本节教学任务的完成。