基于“5E教學模式”的初中生物學概念教學

洪慧敏

摘要 以“5E教學模式”開展“綠色植物的呼吸作用”這節課的教學，通過實驗情境激發學生思維，分析討論引發認知沖突，層層遞進的實驗探究幫助學生主動建構科學概念。

關鍵詞 5E教學模式 概念教學 呼吸作用 實驗探究

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

《義務教育生物學課程標準（2011版）》特別強調概念教學和科學探究，并提出“生物學課程中的科學探究是學生積極主動地獲取生物科學知識、領悟科學研究方法而進行的各種活動”。膚淺的“探究”活動不能幫助學生理解概念和原理，對科學概念的理解是科學素養的重要組成之一。學生科學思維能力的發展也需要以理解重要科學概念為基礎。而“5E教學模式”可以有效地提高學生這方面的需求。該模式基于建構主義，強調在以學生為中心的教學中教師促進學生在探究的基礎上理解和建構科學概念。該教學模式包括引入（Engage）、探究（Explore）、解釋（Explain）、擴展（Elaborate）和評價（Evaluate）5個環節，簡稱“5E教學模式”。“5E教學模式”能探查學生的前科學概念，能在培養學生探究能力的同時，幫助學生構建科學概念。

1教學實施前的相關分析

1.1教材分析

“綠色植物的呼吸作用”是繼綠色植物光合作用之后，又一個重要植物的生理過程的學習。本節課不僅有重要的生物學基本知識、基本概念，同時還滲透了生物學研究的基本方法。本節課設計概念的解析如圖1所示。

1.2學情分析

1.2.1學生的前概念分析

學生對呼吸作用的認識大多停留在對呼吸現象的認識上，即吸入氧氣呼出二氧化碳，甚至把呼吸作用等同于呼吸現象。

1.2.2“5E教學模式”與學情的匹配

如果依靠教師在多媒體演示輔助下的講解，雖能讓學生“記憶事實”，但無法讓學生體驗發現問題、探究問題和解決問題的過程。筆者運用“5E教學模式”能和學生共同體驗探究的樂趣和價值。系列實驗不斷驅動學生在主動探究中去理解、去領悟，在暴露錯誤前概念的同時，通過科學探究過程建構“呼吸作用”的相關概念。通過“5E教學模式”的5個環節將學科重要概念內化為學生解決實際問題的工具。

2運用“5E教學模式”的授課環節

2.1引入

本環節的主要目標是從科學家探究生命現象的實驗入手，讓學生隨著科學的探究歷程去提出問題、作出假設，從而引發進一步的探究的愿望。

教師介紹科學家的實驗：1771年，英國科學家普里斯特利通過密閉容器植物與小白鼠實驗證實植物能更新污濁的空氣。可有人于黑暗環境中重復他的實驗，卻得出相反的結論，植物和動物同樣會使空氣變污濁。教師啟發學生思考：植物呼吸是怎樣的過程呢？是否也和人體一樣吸入氧氣，呼出二氧化碳？

2.2探究

本環節的主要目標是通過3個層層相扣的實驗，逐步深入理解呼吸作用的現象和實質，建構呼吸作用的概念。通過前兩個實驗明確植物的呼吸作用消耗氧氣、產生二氧化碳后，教師引導學生思索實驗現象下的內在變化。學生分析第三個實驗呼吸作用能量釋放這一現象，理解發生在細胞內的微觀物質分解。

探究1：植物的呼吸作用釋放二氧化碳。

教師分別將甲（裝有萌發種子）和乙（裝有燙熟種子）罐中的氣體擠入澄清石灰水中，學生觀察石灰水的變化。因為七年級的學生還不了解二氧化碳讓澄清石灰水變渾濁的特性，因此在此實驗之前，教師先邀請兩位學生分別向澄清石灰水中通入空氣和呼出的氣體。學生在感嘆化學變化之神奇的同時，學習和探究的熱情進一步高漲。

探究2：植物的呼吸作用消耗氧氣。

教師分別將燃燒的蠟燭放入甲、乙瓶中，學生觀察蠟燭的燃燒情況。在分析實驗現象時，學生暴露出前概念：二氧化碳增多是導致火焰熄滅的根本原因。因為七年級學生還未學習過燃燒條件的相關知識，大多數學生也不太了解氧氣助燃的特性，因此教師需要做相關知識的補充和介紹。

探究3：植物的呼吸作用產生能量。

教師提前一天準備好兩個保溫瓶（甲瓶中萌發種子，乙瓶中煮熟種子），學生測量瓶中溫度。在分析萌發種子呼吸作用導致溫度上升原因時，暴露出部分學生的前概念：由于二氧化碳（溫室氣體）增多從而導致溫度上升。教師從能量來源角度，引導學生正確分析現象，使學生形成概念：呼吸作用能量的釋放來自于有機物的分解。

2.3解釋

本環節的主要目標是教師給學生提供機會表達對植物呼吸作用的理解，使學生能聯系之前細胞能量轉換器的知識，明白呼吸作用的場所，歸納表述植物呼吸作用的過程，初步構建呼吸作用的概念。

結合前一環節的探究結果，教師鼓勵學生大膽嘗試表述什么是植物的呼吸作用，在學生的表述過程中不斷完善概念。接著，教師提出疑問：有人說“呼吸作用就是吸入氧氣呼出二氧化碳”，你同意嗎？由此引發學生對于呼吸作用本質的思考和討論。最后，學生達成共識：呼吸作用的本質是分解有機物，釋放能量。

2.4擴展

本環節的主要目標是學生能從呼吸作用本質出發，理解呼吸作用是所有生物共同特征。

教師設置問題串：

①萌發的種子有呼吸作用，當種子萌發形成一棵幼苗時有呼吸作用嗎？

②動物有呼吸作用嗎？

③細菌、真菌有呼吸作用嗎？

學生思考后討論交流達成共識：只要是活著的生物就需要能量供應，而生命活動所需能量由呼吸作用分解有機物釋放，因此呼吸作用是所有生物的共同特征。

2.5評價

本環節的主要目標是通過學生相互交流、展示的方式，檢驗呼吸作用相關概念的掌握情況，評價學習成果。教師通過對生活、生產現象的生疑、解疑，引導學生關注概念的應用，從而實現知識與實踐的結合。

教師組織學生分組討論。各學習小組以各種方式呈現他們建構的呼吸作用相關概念。在學生討論的過程中，教師巡視、觀察了解學生的完成情況，并進行個別點評分析。教師選取部分小組進行成果展示，學生共同探討和互評。學生展示呼吸作用相關概念的形式有反應式、概念圖、思維導圖等。這一過程不僅可以進一步達成概念教學，還能幫助教師發現概念教學的不足，以便之后調整教學策略。

最后，教師從生活、生產實際出發，提供實例，引導學生利用所學概念討論：為什么種子萌發時要提供適宜的溫度、充足的空氣和一定的水分？連日陰雨使各種農作物許多底部葉片變黃，及時摘除黃葉可促進果蔬生長保豐收，這是為什么？同時鼓勵學生課后從自身出發，提出與概念相關的疑問并討論解答。

3“5E教學模式”的教后反思

“5E教學模式”在初中生物學教學中能較全面地發掘和轉化學生的前概念。例如，在引入環節，學生要針對教師提供的具體情境或是提出的問題進行思考，這過程中必然聯系他們已有的知識體系，能較直接地暴露出前概念，而錯誤前概念的摒除是進一步構建科學概念的前提。再如，在探究環節，通過實驗等多種形式呈現出的現象，在引發學生思考的同時，也能夠在認知沖突間轉化前概念。

該模式也能較有效地調動學生主動學習的熱情。例如，不論是引入環節、探究環節還是解釋環節、評價環節，學生都是課堂的主體，學生聆聽、操作、觀察、思考、討論……而教師是學生學習的促進者。只有他們成為真正的課堂主人，在體驗中感悟，才能將熱情轉化為不斷求知的動力。同時“5E教學模式”也有利于提升學生的生物科學素養。例如，在擴展和評價環節將通過解決具體的生產、生活情境中的問題去檢驗學生新建構的生物概念，不斷促進概念內涵的充實和外延，并學會應用知識解決問題。而概念構建過程中的探究環節也讓學生的創新能力得到一定發展。

綜上所述，“5E教學模式”每一個環節在概念教學中都發揮著奇妙的催化作用。“引入”和“探究”巧妙地引發了學生的認知沖突，讓科學概念的建構順理成章，“解釋”環節讓學生過濾重組自己的新知與舊知，在科學觀察思考和集體討論的基礎上，讓科學概念的構建水到渠成。“擴展”和“評價”環節拉近了抽象概念與實際問題的距離，在概念的不斷應用中讓科學概念的建構內化穩固。