“5E”教学模式在高中生物学实验教学中的应用——以“探究pH对过氧化氢酶的影响”为例

赵梦丹（江苏省震泽中学）

生物学是自然科学中的一门基础学科。实验既是生物学的核心内容，又是教学的重要手段。在课程改革中，实验探究式学习是引领改革的先锋。“5E”教学模式中的主要内容就是实验探究式学习，与课程改革所倡导的理念不谋而合。在教学人教版《普通高中教科书·生物学1必修》“影响酶活性的条件”时，笔者开展了“探究pH对过氧化氢酶的影响”这一实验，分析了“5E”教学模式在高中生物学实验教学中的应用。在此探究实验中，学生需要主动建构实验框架，具体设计实验方案、操作实验，并在实验过程中不断修正和完善一系列问题，生成“酶活性”“酶失活”和“最适pH”等概念，并尝试运用这些新概念联系已学概念去生成新的知识，从而丰富并完善知识体系。

一、吸引（Engagement）

教师呈现资料，使学生了解不同的酶发挥正常的催化作用所需的pH是不同的，并引导学生提出疑问：酶的活性受到哪些因素的影响？大部分学生存在这样一个前概念：各种酶的最适pH相差无几，与酶种类关系不大。学生已有的认知恰好与上述资料显示结果相反，精准地暴露出学生的前概念的问题，即刻产生强烈的认知矛盾，激发学生进一步探究的兴趣，为学生后续自主建构新概念做好心理上的准备。

二、探究（Exploration）

教师展示测定过氧化氢酶活性的实验装置，并提出相关问题：酶的活性高吗？酶活性受pH的影响吗？酶活性能无限增大吗？如果pH过大或过小，酶会失活吗？师生共同讨论后得出“酶活性”的概念，然后教师进一步提问：过氧化氢酶的最适pH是多少？学生先独立思考以上问题，然后以小组为单位共同讨论，尝试解决问题。在实验过程中，学生的操作能力有所差异，教师可以让提前完成实验的学生指导未完成实验的学生，鼓励小组合作讨论、交换实验数据和结果。学生在自主活动的过程中，提升了实验探究的能力。学生相互探讨、相互帮助，有利于增加不同层次学生之间的互动，使每名学生都获得发展，也为下一环节的学习做好充分的情感准备。

三、解释（Explanation）

学生主动展示探究实验结果。根据学生绘制的曲线，可以得出过氧化氢酶的最适pH在7左右。教师随后提出问题：pH过大或过小，会导致过氧化氢酶会失活吗？为什么酶会失活？酶失活是可逆的还是不可逆的？教师在学生讨论结果的基础上进行归纳与总结，解释、分析相关原理。此环节建立在学生热烈讨论和充分交流的基础上，学生自然而然会用自己内化的语言来解释过氧化氢酶的最适pH原理。学生之间既有相同观点的共鸣，又有不同观点的碰撞。而教师在学生完成生成性观点的表述后进行归纳与延伸，帮助学生完成对内容理解从感性到理性的升华，从而完成新概念的建构。

四、迁移（Elaboration）

教师让学生回顾这节课的导入，再次思考“吸引”环节中的问题：酶的活性受到哪些因素的影响？学生回答上述问题之后，教师又提出新的问题：温度对酶活性的影响是怎样的？探究温度对酶活性影响的实验可以用过氧化氢作为底物吗？这对日常生活中加酶洗衣粉的使用有何指导意义？教师让学生认真思考以上问题，以合作学习小组的形式在课后进行探究活动。此环节的问题设计由易到难，具有层次梯度，同时实现了本节课教学内容的首尾呼应。课堂也进行了升华，让学生多关注生活，尝试用已学知识解决相关生活问题。最后一个问题有一定的难度，学生需要结合物理知识和化学知识，查阅相关资料，尝试做预实验然后做出解答。在本环节的教学中，学生需要综合结合内化的知识结构和课堂上建构的新概念自主解决问题，融合新概念和前概念，使新建构的概念内化为自身已有大概念网络的一部分。

五、评价（Evaluation）

本节课的评价既有总结性评价，又有过程性评价，真正做到了对教学进行一次全面、科学的诊断。总结性评价如实验报告和课后任务，过程性评价如学生思考问题的过程，实验设计方案的建构、完善、实施和修正。评价的首要目的是激励学生，促使学生不断认知、完善和内化课堂新概念，最终将其与自己的前概念进行有机结合。评价结果显示，学生能运用新手段和新概念来解决“迁移”环节中提出的新问题，说明本节实验课的“5E”教学模式可以很好地落实学生核心素养的培养。

在此教学案例中，第一环节“吸引”，呈现学生知识体系中已有的前概念，产生强烈的认知矛盾，激发学生学习新概念的兴趣；第二环节“探究”，让学生真正动起来，动脑、动手，亲手得到的数据和摆在眼前的事实，促使学生自主建构新概念；第三环节“解释”，用问题串引导学生思考、解释和总结，生成新概念；第四环节“迁移”，学生用探究实验中新建构的概念尝试解决生活实际中的问题，巩固新概念并将其逐步内化、吸收到自身的概念网络中；第五环节“评价”，全面了解学生新概念建立的完整度，帮助学生完善和扩展他们的新概念。由此可见，“5E”教学模式本质上可以看作一个学生主动建构概念的过程，与大概念教学相契合，对提升学生的探究能力、发展学生的核心素养都具有积极意义。