“5E”教學(xué)模式在高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
——以“探究pH對(duì)過氧化氫酶的影響”為例

趙夢(mèng)丹（江蘇省震澤中學(xué)）

生物學(xué)是自然科學(xué)中的一門基礎(chǔ)學(xué)科。實(shí)驗(yàn)既是生物學(xué)的核心內(nèi)容，又是教學(xué)的重要手段。在課程改革中，實(shí)驗(yàn)探究式學(xué)習(xí)是引領(lǐng)改革的先鋒。“5E”教學(xué)模式中的主要內(nèi)容就是實(shí)驗(yàn)探究式學(xué)習(xí)，與課程改革所倡導(dǎo)的理念不謀而合。在教學(xué)人教版《普通高中教科書·生物學(xué)1必修》“影響酶活性的條件”時(shí)，筆者開展了“探究pH對(duì)過氧化氫酶的影響”這一實(shí)驗(yàn)，分析了“5E”教學(xué)模式在高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。在此探究實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要主動(dòng)建構(gòu)實(shí)驗(yàn)框架，具體設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、操作實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)過程中不斷修正和完善一系列問題，生成“酶活性”“酶失活”和“最適pH”等概念，并嘗試運(yùn)用這些新概念聯(lián)系已學(xué)概念去生成新的知識(shí)，從而豐富并完善知識(shí)體系。

一、吸引（Engagement）

教師呈現(xiàn)資料，使學(xué)生了解不同的酶發(fā)揮正常的催化作用所需的pH是不同的，并引導(dǎo)學(xué)生提出疑問：酶的活性受到哪些因素的影響？大部分學(xué)生存在這樣一個(gè)前概念：各種酶的最適pH相差無幾，與酶種類關(guān)系不大。學(xué)生已有的認(rèn)知恰好與上述資料顯示結(jié)果相反，精準(zhǔn)地暴露出學(xué)生的前概念的問題，即刻產(chǎn)生強(qiáng)烈的認(rèn)知矛盾，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探究的興趣，為學(xué)生后續(xù)自主建構(gòu)新概念做好心理上的準(zhǔn)備。

二、探究（Exploration）

教師展示測(cè)定過氧化氫酶活性的實(shí)驗(yàn)裝置，并提出相關(guān)問題：酶的活性高嗎？酶活性受pH的影響嗎？酶活性能無限增大嗎？如果pH過大或過小，酶會(huì)失活嗎？師生共同討論后得出“酶活性”的概念，然后教師進(jìn)一步提問：過氧化氫酶的最適pH是多少？學(xué)生先獨(dú)立思考以上問題，然后以小組為單位共同討論，嘗試解決問題。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生的操作能力有所差異，教師可以讓提前完成實(shí)驗(yàn)的學(xué)生指導(dǎo)未完成實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，鼓勵(lì)小組合作討論、交換實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果。學(xué)生在自主活動(dòng)的過程中，提升了實(shí)驗(yàn)探究的能力。學(xué)生相互探討、相互幫助，有利于增加不同層次學(xué)生之間的互動(dòng)，使每名學(xué)生都獲得發(fā)展，也為下一環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)做好充分的情感準(zhǔn)備。

三、解釋（Explanation）

學(xué)生主動(dòng)展示探究實(shí)驗(yàn)結(jié)果。根據(jù)學(xué)生繪制的曲線，可以得出過氧化氫酶的最適pH在7左右。教師隨后提出問題：pH過大或過小，會(huì)導(dǎo)致過氧化氫酶會(huì)失活嗎？為什么酶會(huì)失活？酶失活是可逆的還是不可逆的？教師在學(xué)生討論結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行歸納與總結(jié)，解釋、分析相關(guān)原理。此環(huán)節(jié)建立在學(xué)生熱烈討論和充分交流的基礎(chǔ)上，學(xué)生自然而然會(huì)用自己內(nèi)化的語言來解釋過氧化氫酶的最適pH原理。學(xué)生之間既有相同觀點(diǎn)的共鳴，又有不同觀點(diǎn)的碰撞。而教師在學(xué)生完成生成性觀點(diǎn)的表述后進(jìn)行歸納與延伸，幫助學(xué)生完成對(duì)內(nèi)容理解從感性到理性的升華，從而完成新概念的建構(gòu)。

四、遷移（Elaboration）

教師讓學(xué)生回顧這節(jié)課的導(dǎo)入，再次思考“吸引”環(huán)節(jié)中的問題：酶的活性受到哪些因素的影響？學(xué)生回答上述問題之后，教師又提出新的問題：溫度對(duì)酶活性的影響是怎樣的？探究溫度對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)可以用過氧化氫作為底物嗎？這對(duì)日常生活中加酶洗衣粉的使用有何指導(dǎo)意義？教師讓學(xué)生認(rèn)真思考以上問題，以合作學(xué)習(xí)小組的形式在課后進(jìn)行探究活動(dòng)。此環(huán)節(jié)的問題設(shè)計(jì)由易到難，具有層次梯度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的首尾呼應(yīng)。課堂也進(jìn)行了升華，讓學(xué)生多關(guān)注生活，嘗試用已學(xué)知識(shí)解決相關(guān)生活問題。最后一個(gè)問題有一定的難度，學(xué)生需要結(jié)合物理知識(shí)和化學(xué)知識(shí)，查閱相關(guān)資料，嘗試做預(yù)實(shí)驗(yàn)然后做出解答。在本環(huán)節(jié)的教學(xué)中，學(xué)生需要綜合結(jié)合內(nèi)化的知識(shí)結(jié)構(gòu)和課堂上建構(gòu)的新概念自主解決問題，融合新概念和前概念，使新建構(gòu)的概念內(nèi)化為自身已有大概念網(wǎng)絡(luò)的一部分。

五、評(píng)價(jià)（Evaluation）

本節(jié)課的評(píng)價(jià)既有總結(jié)性評(píng)價(jià)，又有過程性評(píng)價(jià)，真正做到了對(duì)教學(xué)進(jìn)行一次全面、科學(xué)的診斷。總結(jié)性評(píng)價(jià)如實(shí)驗(yàn)報(bào)告和課后任務(wù)，過程性評(píng)價(jià)如學(xué)生思考問題的過程，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的建構(gòu)、完善、實(shí)施和修正。評(píng)價(jià)的首要目的是激勵(lì)學(xué)生，促使學(xué)生不斷認(rèn)知、完善和內(nèi)化課堂新概念，最終將其與自己的前概念進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，學(xué)生能運(yùn)用新手段和新概念來解決“遷移”環(huán)節(jié)中提出的新問題，說明本節(jié)實(shí)驗(yàn)課的“5E”教學(xué)模式可以很好地落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

在此教學(xué)案例中，第一環(huán)節(jié)“吸引”，呈現(xiàn)學(xué)生知識(shí)體系中已有的前概念，產(chǎn)生強(qiáng)烈的認(rèn)知矛盾，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新概念的興趣；第二環(huán)節(jié)“探究”，讓學(xué)生真正動(dòng)起來，動(dòng)腦、動(dòng)手，親手得到的數(shù)據(jù)和擺在眼前的事實(shí)，促使學(xué)生自主建構(gòu)新概念；第三環(huán)節(jié)“解釋”，用問題串引導(dǎo)學(xué)生思考、解釋和總結(jié)，生成新概念；第四環(huán)節(jié)“遷移”，學(xué)生用探究實(shí)驗(yàn)中新建構(gòu)的概念嘗試解決生活實(shí)際中的問題，鞏固新概念并將其逐步內(nèi)化、吸收到自身的概念網(wǎng)絡(luò)中；第五環(huán)節(jié)“評(píng)價(jià)”，全面了解學(xué)生新概念建立的完整度，幫助學(xué)生完善和擴(kuò)展他們的新概念。由此可見，“5E”教學(xué)模式本質(zhì)上可以看作一個(gè)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)概念的過程，與大概念教學(xué)相契合，對(duì)提升學(xué)生的探究能力、發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)都具有積極意義。