运用7E教学模式转变学生的“前科学概念”

黄娇 马姜明

摘 要：以初中生物学“种子的结构”一节为例，阐述了7E教学模式在转变学生前科学概念的方法和策略，探究了7E教学模式在应用过程中需要注意的一些问题，为提高课堂教学效果提供借鉴。

关键词：7E教学模式;转变;前科学概念

一、 前科学概念的提出

生物学是以生物概念为基础形成的学科，初中生物学的核心任务之一是帮助学生建构科学概念。生物教学中存在很多的前科学概念，其指的是学生在接受科学概念之前，已经在日常生活中通过生活经验等途径积累了许多的学科概念，这些在掌握科学概念前形成的对事物不完全正确、非本质认识的概念被称为前概念或前科学概念。在教学过程中，当学生的前概念和将要学习的科学概念较吻合时，那么有利于学生形成科学概念，但若学生的前概念和将要学习的科学概念偏离甚远时，这就会引起认知的冲突，阻碍概念的建构。因而，教师应根据学生的前概念水平，采取各种教学策略使前概念转变为科学概念。

二、 7E教学模式的概述和选题初衷

7E教学模式是美国的教育专家Eisenkraft基于5E教学模式的基础上提出的，是在5E教学模式的基础上进一步的调整和扩充，这个教学模式主要细分为7个探究步骤，每一步骤都以E开头，分别为激发（Eilicit）、参与（Engage）、探索（Explore）、解释（Explain）、精致（Elaborate）、评价（Evaluate）和延伸（Extend）。发展后的7E教学模式在美国的科学课程中得到广泛的应用和研究，在国内也有部分学者对7E教学模式进行探讨，但较少将7E教学模式应用于转变学生的生物学前科学概念。

《种子的结构》这一节课内容较为抽象，学生的前概念较多，单纯靠传统教学的知识直接讲授，学生很难理解和掌握，因而采取恰当的教学方式转变学生的前科学概念尤为重要。

三、 教材设计

（一） 教材分析

《种子的结构》选自北师大版初中生物学教材七年级上册第3单元第6章第1节的内容。本节的要求是让学生掌握绿色开花植物生活史的概念和探究种子的结构成分，在此之前已经学习了植物的器官，如根、茎、叶、花、果实和种子，以及植物的生活方式，如光合作用等，这为本节课的学习打下了基础。虽然在生活中我们也接触过植物的种子，但是七年级的学生对于种子的具体结构还是知之甚少，在生活中形成的前科学概念比较多，并且七年级的学生较难理解抽象的概念，因而在教学过程应提供更多的直观教学材料，注重启发引导，组织小组合作和探究活动，帮助学生形成“种子的结构”的相关科学概念。

（二） 教学目标

1. 概述绿色开花植物的生活史和种子的结构。

2. 比较单子叶植物和双子叶植物种子结构的异同，了解种子萌发时的形态变化。

3. 培养学生观察和自主探究能力，树立热爱自然、热爱生命的人生观和价值观。

（三） 基于7E教学模式的教学过程

1. 激发（Elicit）：创设情景，引发认知冲突

创设情景：情景一：播放一粒葵瓜子萌发，最后长成美丽的向日葵视频。情景二：春种一粒粟，秋收万颗籽。

教师提问：你们知道美丽的向日葵是由什么发育而来？诗词中体现了哪些生命现象？

学生回答紧跟着补充“四海无闲田，农夫犹饿死。”并且根据已学知识回答：美丽的向日葵是由种子发育而来的，这体现了植物生长、发育和繁殖的生命现象。

设计意图：通过视频播放和诗歌朗读等情景吸引学生的注意，激发学习的兴趣，暴露出学生的前科学概念，引起学生的认知冲突。

2. 参与（Engage）：引导学生参与到新知识的学习

教师根据上述情景讲解绿色开花植物的种子萌发会先形成幼苗，幼苗长大后进一步结出果实，而果实里面有种子，我们把植物在生命历程中所经历的生长、发育和繁殖的整个过程叫做生活史。

接着提问：绿色开花植物的生活史的起点和终点是什么呢？

学生思考并回答绿色开花植物的生活史是以种子为起点和以种子为终点的过程。

设计意图：根据情景设疑，理论联系实际，使学生参与到新知识的学习，为探究活动和概念建构做好准备。

3. 探索（Explore）：開展探究活动，合作学习

过渡：日常生活中，种子对于我们来说并不陌生，我们经常会见到或者吃过，如大豆、玉米，那种子内部的结构我们是否了解呢。

探究活动：教师展示大豆和玉米种子的结构挂图，组织学生分小组进行合作，回答以下问题。

①观察大豆和玉米种子结构挂图，把挂图中的数字匹配下列对应的结构：

种脐[ ];种皮[ ];胚芽[ ];胚轴[ ];胚根[ ];子叶[ ];种皮和果皮[ ];胚乳[ ]。

②大豆种子和玉米种子的子叶各有几片？

③胚芽、胚轴、胚根和子叶合称什么？

④观察并比较这两类种子结构上的异同之处。

学生观察挂图，小组合作进行探究活动。

设计意图：以挂图的形式展示种子的结构，形象直观，增强了学生的感性认识，同时在这个过程中培养学生的看图能力和探究能力。

4. 解释（Explain）：实现前科学概念的转变

检验学生的前概念：各小组推荐代表上台展示和汇报探究成果。部分学生对于种皮和果皮的前科学概念是认为两者是相同的结构，而关于植物子叶和胚乳的前科学概念是认为大豆和玉米种子的子叶都有两片，并且它们都具有胚乳。

帮助学生形成科学概念：教师在学生汇报的过程中，需要不断地引导、补充、纠正，并鼓励学生思考质疑从而形成科学概念。

师生总结：具有两片子叶的称为双子叶植物，如大豆，它们的种子结构中都有种皮和胚（子叶、胚芽、胚轴和胚根）;单子叶植物与之最大的不同是胚中只有一片子叶和具有胚乳，胚乳在种子萌发过程为其提供营养。

设计意图：学生通过交流、归纳和汇报等过程构建起科学的认知。

5. 精致（Elaborate）：深化概念理解，促进概念的延伸与应用

提问1：那种子的这些结构将来会发育成植物的什么部位呢？

播放种子发育的视频，引导学生分析种子萌发时的形态变化。学生思考和观看视频，将种子结构和植物的各个部位相关联，构建科学概念。

提问2：在玉米种子的纵剖面上滴加碘液，为什么胚乳部分会变蓝？

师生总结：淀粉与碘液相遇会发生颜色反应——变蓝，由实验现象推断出种子的胚乳里含淀粉。同时教师要指出种子的成分除了淀粉外还有蛋白质、脂肪、水和无机盐等。

设计意图：视频直观展示了种子萌发时的变化，指出胚乳遇碘变蓝的原因，进一步深化概念理解，促进概念的延伸与应用。

6. 评价（Evaluate）：评价、检验学习效果

教师引导学生以概念图的形式总结本节内容，概念图的形式可以是多样化的，学生完成后教师对其进行评价。

设计意图：通过动手绘制概念图，帮助学生梳理知识和构建知识体系，促进学生对本节课的理解，起到强化巩固作用。在整节课中教师应注重及时评价，评价的方式可以是形成性评价和总结性评价相结合，以达到检验学生的学习效果。

7. 延伸（Extend）：将概念应用于新情景

教师展示苹果和松球果实物，引导学生小组思考下列问题。

①苹果和松球果的种子位于哪里？

②苹果和松球果的种子各有什么特点？

学生观察实物，小组进行讨论，运用今天所学的知识对问题做出初步解释，教师在这一过程做进一步补充和完善。

设计意图：深化概念理解的基础上，拓展延伸本节课的内容，帮助学生发现与之有联系的相关概念或主题，进一步培养学生的发散思维和知识迁移的能力。

（四） 教学建议

1. 精选教学内容

7E教学模式并不是适用于所有的课程内容，对于一些内容繁杂，概念琐碎分散，缺乏探究性的知识，采用7E教学模式就没必要或者行不通了，如北师大版七年级生物上册“植物体的主要组织”因概念过多，且远远脱离学生的生活经验，学生不能进行自主探究，因而不适宜用7E教学模式开展教学。

2. 关于解释环节的建议

“解释”环节是7E教学模式的一个关键环节，其在学生前概念转变中尤为重要。在“解释”环节里要求教师不能直接对概念给出科学的解释，而是先组织小组代表汇报探究结果，学生解释概念，在这个过程中教师要不断地引导、补充和鼓励其他学生质疑思考，最后师生进一步总结出概念的科学解释，实现学生前科学概念的转变，使新概念顺应到学生原有的认知结构中。

3. 关于延伸环节的建议

“延伸”环节是7E教学模式的最后一个环节，其主要是帮助学生深化概念的理解，将概念应用于新的情境，培养学生的发散思维和迁移能力。需要注意的是，延伸出来的问题或任务须与本节的概念相关联，且要分布在学生的最近发展区（苏联教育家维果茨基主张：学生的发展有两种水平，一种是学生的现有水平，指独立解决问题所能达到的水平，另一种是学生可能的发展水平，也就是借助外力所获得的潜力，两者之间的过渡区域称为最近发展区），这样更有利于概念的迁移和应用。如本节课学生在学习了种子的结构的概念后，引导学生思考苹果（被子植物）和松球果（裸子植物）的种子的特点，进一步拓展了本节内容。

4. 全面了解学生的前概念实验效果会更明显

正确的前概念对于学生的学习有积极正面的影响，错误的前概念对学生的学习却会有消极反面的影响。因此在进行教学实验前，需要诊断学生的前科学概念。检测学生前科学概念的方式有很多種，如前概念测试、课堂提问、个别访谈、问卷调查等等。在中学教学中，大部分教师对学生前概念的诊断主要依赖于课堂提问或者自身的教学经验，也有部分老师无暇去诊断学生的前科学概念。若在教学前能够采用多种方式，如学生访谈、问卷调查、前概念测试等方式相结合，系统地诊断出学生的前概念，有针对性地调整教学策略，那么7E教学模式实施的效果会更显著。

参考文献：

[1]李高峰，刘恩山.“前科学概念”的术语和定义的综述[J].宁波大学学报（教育科学版），2006（6）：43-45.

[2]郭春琴.促进学生科学概念形成的教学尝试[J].实验教学与仪器，2014，31（4）：59-60.

[3]Arthur Eisenkraft.Expanding The 5E Model：A Proposed 7E Model Emphasizes“Transfer Of Learning” And The Importance Of Eliciting Prior Understanding.The Science Teacher，2003，70.

[4]余震球译.维果茨基教育论著选[M].北京：人民教育出版社，1994：197.

[5]李高峰，刘恩山.前科学概念的研究进展[J].内蒙古师范大学学报（哲学社会科学版），2007（4）：62-67.