基于科學思維能力培養的5E教學模式的探討
——以“克隆技術”一節課為例

黃 葳 （上海市上海大學附屬中學 上海 200444）

核心素養培養已成為新一輪教學改革的熱點和核心問題，倡導學生通過主動地參與學習過程，使其養成科學思維的習慣，習得終身學習及創新實踐的能力。下面以“克隆技術”為例，通過引導學生獲取信息、尋找證據、發現規律等環節，將科學思維能力的培養與5E教學模式相融合，探討5E教學模式對培養學生的科學思維中演繹與推理能力、批判性思維等能力的可行性。

1 教材分析及設計思路

本節課選自滬科版《生命科學》第七章第五節，包括克隆的概念、克隆技術的原理、克隆技術的實驗過程、克隆技術的應用、克隆技術與社會倫理道德五部分。通過創設真實的實驗情境，引導學生自主演繹—推理出科學的一般規律或實驗的一般流程，是本節課教學的重點；讓學生學會用批判性的思維看待科學技術的發展是本節課的難點。

教師通過創設問題情境，引導學生闡釋生命現象及規律、形成正確的生命觀念，從而達到培養學生的核心素養的目標。學生通過對科學技術進步利弊的討論，培養批判、辯證的科學思維。

2 教學目標

（1）歸納出克隆的概念；說出克隆羊“多利”誕生的實驗過程。

（2）學會獲取關鍵信息，通過演繹—推理，得出一般結論或實驗過程；通過觀察和分析，學會用批判性的思維看待科技進步或一般社會問題。

（3）通過小組合作，提高合作意識；通過小組辯論，辯證、客觀看待科技進步，體會先進的科學技術是一把雙刃劍；更多地關注社會實際，增強科學研究以造福人類為最終目標的使命感。

3 教學過程

3.1 吸引

吸引是5E教學模式的起始環節，激發學生主動進行探究。

環節1：設疑激趣，引出課題。

教師展示克隆羊多利的照片，讓學生仔細觀察照片，提問：“圖片上的這只羊的名字叫做多利，大家仔細觀察，它與正常羊的區別在哪里？為什么它的出生被評為世界十大科技進步之首呢？”學生很容易得出結論：這只羊從外表上與正常羊沒有區別。但學生會接著思考第二個問題——長相普通的多利為什么會震驚世界。教師進一步展示克隆羊多利有三位母親、沒有父親的身世資料。這與學生已有的知識相沖突，但結合之前學習的有性繁殖和無性繁殖的知識，學生自然而然會聯想到多利是無性繁殖得來的。教師追問：“那么它又是如何誕生的呢？它的誕生原理又是什么呢？”教師通過問題驅動切入教學目標，明確本節課的學習內容。

環節2：激活舊知，承前啟后，做好鋪墊。

教師先引導學生回顧無性繁殖的定義，用多媒體展示草履蟲、酵母菌、蘑菇、草莓四種生物，復習無性繁殖的4種方式。學生自主閱讀教材，運用知識遷移的方式，自己說出克隆的定義，體會克隆與無性繁殖的關系。學生再舉出身邊克隆的例子，教師加以修正和引導，加深學生對新知識的理解和掌握。

3.2 探究

探究是5E教學模式的中心環節，體現了學生是課堂的主體。教師可根據教學內容，適當還原、再創當時真實的情境，使學生身臨其境，自主演繹—推理出實驗過程或結論，體會生命現象闡釋生命規律。

環節3：循序漸進，層層遞進。

由于克隆技術的過程是重難點，教師可先用多媒體展示教材中克隆非洲爪蟾的誕生過程，并設問引發學生思考：“蟾的小腸上皮細胞屬于什么性質的細胞？卵細胞又是哪種細胞？”這樣一方面增加學生對克隆技術原理的科學認識，另一方面，為后面學生自己演繹—推理出克隆羊的誕生過程做好鋪墊。教師提出問題：“這個過程中沒有雌雄生殖細胞的融合，卻培養出了新個體，實驗的原理又是什么呢？”以此引導學生得出克隆技術的原理。

環節4：動手推導，主動認識。

為了突破教學難點“克隆技術的過程”，教師可還原、再創當時科學家的實驗情境：準備四種羊的卡片若干，分別代表母羊A、母羊B、母羊C、克隆羊多利；兩張細胞卡片若干，分別代表體細胞和卵細胞；克隆技術過程示意圖一張，代表實驗過程。讓學生自主閱讀教材第96頁內容，提取關鍵有效信息，以小組為單位，討論擺出多利羊誕生的過程。

雖然在前一個教學環節中，教師展示了克隆爪蟾的誕生過程，學生對于克隆技術流程有了大概的認知。但在多利的誕生過程中，出現了3只表現型不同的母羊，學生要對3只不同母羊的作用進行思考；同時對兩種細胞的性質和位置也要做出判斷。學生自己動手操作、演繹和推理，可將科學思維能力的培養滲透在知識的探索中教師再通過物化后的思維結果，如學生自建構出的克隆技術過程的示意圖，觀察到學生進行思維探究的一般過程。

同時，以小組討論的形式進行教學，課堂氣氛熱烈活潑，學生參與度大大提高，每一小組的每個成員都參與到討論中，提高了課堂學習效率。

3.3 解釋

解釋是5E教學模式的關鍵環節。教師給學生提供機會表露其對概念或信息的理解，展示自己的演繹—推理的過程。然后，教師再給出相關的科學解釋，幫助學生精準構建新知，使新概念、過程或方法明確化和可理解化。

環節5：結果展示，演繹推理。

全班10個小組得到不同的結果。到底哪一組是正確結果，教師沒有直接進行評價，而是將所有不同的結果展示在展示臺上，學生進行投票，結果如圖1所示。

圖1 學生構建出的克隆技術過程的示意圖及學生投票結果

第一種結果（4票）是得票數最高的。學生討論出的依據為：通過克隆蟾的誕生過程，說明動物的體細胞核具有全能性；克隆動物的誕生需要借靠去核卵細胞，所以右面粘貼細胞的位置粘貼了卵細胞；因為遺傳信息位于細胞核內，同時遺傳信息控制蛋白質的表達，蛋白質又決定生物體的性狀，所以克隆羊多利的性狀應該與提供體細胞核的母羊一樣；哺乳動物的發育需要子宮孕育，所以在代孕的地方又粘貼了一只母羊。第二種結果（3票）與第一種結果不同之處在于供體B羊與代孕C羊位置調換，雖然與第一種結果有所不同，但學生主張遺傳信息位于細胞核內，去核卵細胞的和受精卵的發育場所對生物的性狀沒有影響，所以供體B和代孕C的兩只羊的位置可以調換。有2組學生通過討論，認識到自己的錯誤并進行了訂正。通過學生活動，克隆羊的誕生又有了第三種可能。通過自己動手、小組投票、比較不同、小組討論的環節，每個學生參與度都很高，將課堂氣氛推向高潮。

環節6：圖文歸納，明確解釋。

通過以上的教學環節，學生已對新知識產生了感性認識，教師再通過課件呈現正確的克隆技術流程圖，幫助學生理性構建，糾正學生錯誤表達方法，形成正確的認知結構。

在學生初步掌握知識的基礎之上，教師可以進一步引導學生思考：從實驗原理上看，第一種結果和第三種結果的實驗過程都是對的，但為什么科學家選取的是前一種實驗流程，而不是后一種呢？在這個實驗過程中，有一只羊可以替換成公羊，哪一只可以換掉？這樣使學生加深對克隆技術的原理和流程的理解，同時將課堂推向第二個高潮。

3.4 遷移

教師引導學生運用新的概念解釋新的情境或新的問題。通過實踐聯系，學生從中加深或拓展對概念的理解，從獲得終身學習的能力。

環節7：聯系生活，遷移應用。

接著，教師繼續引導學生思考：克隆羊多利誕生標志著生物技術進入了新時代，那么克隆技術有什么現實意義呢？分析說明為什么我國不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實驗？此環節需要學生尋找文獻資料、聯系生活中的實例進行思考。教師可事先安排小組成員在課前完成，在課堂教學中以辯論的形式進行。此環節進一步培養學生的批判性科學思維。

3.5 評價

在這一階段中，教師通過練習來評價學生對新知識的理解及應用能力，適時調整教與學。

4 教學反思

在本節課教學中，利用5E式教學模式，取得了較為理想的教學效果。在關于克隆人的討論環節中，學生也收集了大量的課外資料，最后辯論出很多深刻的觀點：“科學的進步是歷史發展的必然，以現代人的觀點去嘲笑古代人的做法是幼稚的，反之以現代人的眼光去圈定未來的走向也是荒謬的。”同時，學生也舉出很多例子，第一例試管嬰兒誕生、流產技術，甚至看似簡單的輸血技術都在初期經歷過極大的阻撓。科學技術并不可怕，但對于科學技術力量的過度崇拜才是可怕的。學生通過對社會熱點議題作出理性的判斷和解釋，深化了思想，培養了批判性的科學思維。