运用“5E探究教学模式”培养学生的科学探究能力

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　　【摘 要】在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”这一实验教学中，运用“5E”探究教学模式，让学生通过五个环节的学习，发挥每个环节特殊作用，促进学生增强探究能力，提高理性思维，培养生物学科核心素养。
　　【关键词】5E探究教学模式；科学探究；实验教学
　　【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8437（2019）16-0116-02
　　《普通高中生物学课程标准（2017年版）》指出生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任[1]。其中科学探究是指科学家研究自然界的各种方法和根据他们所收集的证据提出解释的过程。高一生物中涉及的知识面比较广，有些概念比较抽象，如果仅仅通过教师讲授，学生有时理解比较困难。因此，教师在教学中要给学生提供更多的实验探究空间，让学生体验探究的过程[2]。
　　1 5E探究教学模式的内涵
　　5E探究教学模式提出用5个首字母为E开头的英文单词来引出教学的5个阶段及各阶段的特点和教学要求，这五个阶段是Engage（引入参与）、Explore（探索揭示）、Explain（解释阐述）、Elaborate（精制扩展）、Evaluate（评价反馈）。
　　这5个阶段的主要任务都是以学生为主体，强调主动学习，注重设置学生感兴趣的情境或者活动，让学生通过5个阶段的学习，逐步获得生物学概念，发展科学探究技能，并将获得的概念和技能运用到新的情境中，这样的一种思路符合建构主义理论，因此，这种教学模式是基于建构主义理论的教学模式。其各个阶段主要内容如表1。
　　2 5E探究教学模式实例
　　以实验“比较过氧化氢在不同条件下的分解”为例，采用“5E”探究教学模式，培养高中生的科学探究能力。
　　2.1 制定教学目标和评价反馈
　　根据课程标准的要求和学生的实际情况，按照5E探究教学模式的探究流程，笔者根据高一学生的认知发展水平将学习目标以层层递进的形式进行细化。教学的评价反馈设计建立在学习目标的基础上，选择与学习目标匹配的评价指标和方式，更好地了解学生的学习情况，及时调整教学策略，培养学生的科学探究能力[3]。见表2。
　　2.2 进行教学活动
　　2.2.1 引入参与
　　教师活动：通过创设一个生活中的情境引入新课：在生活中难免皮肤会划破受伤，这个时候就会使用双氧水（过氧化氢）来消毒杀菌，当我们用棉签沾满双氧水在皮肤上擦拭时，会产生什么现象？然后以问题串的形式层层递进，引出新知：①其反应物和生成物是什么？②过氧化氢放在瓶子里面分解得很慢，但是擦拭在伤口上，反应就变快了，这是为什么？③外来的过氧化氢可以在植物、动物、细菌体内的过氧化氢酶的作用下被分解，而这么多生物体都能产生过氧化氢酶，有什么作用呢？
　　学生活动：思考并回答以上问题。
　　2.2.2 探索揭示
　　教师活动：1）讲解实验原理：①加入过氧化氢酶能促使过氧化氢分解，大多数好氧菌和兼性厌氧菌含有過氧化氢酶，植物细胞中也含有过氧化氢酶。②细胞的生命活动离不开细胞的代谢，但是在代谢过程中会产生有害的物质，如过氧化氢，因而细胞中含有过氧化氢酶可以将其分解。③新鲜动物肝脏中有比较多的过氧化氢酶，而质量分数为3.5%的氯化铁溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液相比，每滴氯化铁溶液中的三价铁离子数大约是每滴研磨液中的过氧化氢酶分子数的25万倍。2）提供实验材料：新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液、新鲜的质量分数为20%红薯液、金黄色葡萄球菌（本身对人体有害，但已驯化，对人体无害）、新配置的体积分数为3%的过氧化氢溶液，质量分数为3.5%的氯化铁溶液、量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴、酒精灯等。3）揭示实验探究的一般过程：提出问题—做出假设—设计实验—进行实验—得出结论，与假设做对比，如果实验结果与假设相符，说明假设正确，如果不符，则要分析原因。4）提示实验探究的原则：对照原则、单一变量原则、平行重复原则、简练原则、科学原则等。接着指导学生按照实验探究的一般过程进行小组合作的实验探究。
　　学生活动：①学生个人提出自己想要探究的1～2问题，小组合作在共同讨论中修正并确定1个探究问题，教师从旁协助确定。②与小组同学讨论，做出符合小组实验预期的可能的假设。③每个小组设计各自小组实验，写出实验步骤，在小组成员共同探讨中修正实验步骤。教师从旁协助确定。④小组合作动手操作实验，拍照记录实验现象，得出实验结论。⑤全班讨论与交流，将事先预期的假设与实验结论相比较，得出最终的结论。
　　2.2.3 解释阐述
　　教师活动：教师正规讲解了因变量、自变量、无关变量与对照实验，并与刚才的几组实验做对照，通过实例解释以上的概念。提问学生，通过本次实验了解了酶的高效性，为什么酶能大大加快反应速率呢？你对上节课学习的“降低化学反应活化能”是否有了进一步的认识。
　　学生活动：学生回忆刚刚的实验，深入理解酶的性质与原理，思考回答问题。
　　2.2.4 精制扩展
　　教师活动：展示数字化的系统实验仪器，相对压强传感器，讲解原理，将数据采集与电脑相连，读取相关的压强变化，画出曲线就可以做出各组之间的比较。教师演示传感器。
　　学生活动：了解原理观看演示，3～5个同学上讲台实验传感器，看是否与之前实验所得结论相符。
　　2.2.5 评价反馈
　　教师活动：在实验过程中通过对提出可探究的问题的探讨，小组讨论制定探究实验步骤，记录学生动手操作能力，比较每组学生实验呈现结果进行展示来进行评价与反馈。
　　学生活动：小组成员之间开展自评与互评并通过回答问题，提出其他相关问题以及课后练习进一步巩固新知，加深理解。
　　3 5E探究教学模式的启示
　　5E探究教学模式能够增强学生对实验的探究与应用，增加学生对科学知识的掌握，发展学生较高层次的科学思维能力，培养学生学习科学的兴趣与态度，不断促进教学目标的达成。本课例运用5E探究教学模式与科学探究相结合，这种模式能调动学生主动学习的热情，不管是引入、探究，还是解释扩展阶段，课堂的主体都是学生，而教师是学生学习的帮促者、促进者和引导者。只有真正的让学生成为课堂的主人，才能激发学生不断求知的动力[4]。
　　【参考文献】
　　[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准：2017年版[M].北京：人民教育出版社，2017.
　　[2]周金成.核心素养导向的高中生物学教学思考[J].生物学教学，2018（02）.
　　[3]陈佳兴.浅谈运用“逆向教学设计”训练学生科学思维——以“DNA复制的实验证据”为例[J].中学生物教学，2018（23）.
　　[4]蒋红.运用5E教学模式发展学生的生物学核心素养——
　　“绿色植物的生长需要水和无机盐”教学探索[J].中学生物学，2018（08）.
　　【作者简介】
　　毛策平（1988～），女，土家族，湖南益阳人，在读研究生，学校院系：哈尔滨师范大学教师教育学院，研究方向：学科教学
　　（生物）。
　　朱宏（1968～），女，汉族，黑龙江省齐齐哈尔市人，教授，农学博士，哈尔滨师范大学生命科学与技术学院，研究方向：生物学科教学。
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