基于5E教學(xué)模式的生物學(xué)核心素養(yǎng)凝練
——以有關(guān)過(guò)氧化氫酶的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例

歐陽(yáng)姮 （福建省福州第十一中學(xué) 福建福州 350001）

朱曉燕 （福建省南平市普通教育教學(xué)研究室 福建南平 353000）

5E教學(xué)模式由引入（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、精致（Elaboration）和評(píng)價(jià)（Evaluation）5個(gè)階段組成，主要包括以下環(huán)節(jié)：

①引入：教師根據(jù)學(xué)生已有的知識(shí)基礎(chǔ)，創(chuàng)設(shè)一定情境，并通過(guò)教學(xué)活動(dòng)暴露學(xué)生前概念認(rèn)知，引發(fā)學(xué)生已有的知識(shí)與教師創(chuàng)設(shè)的情境之間的認(rèn)知沖突，從而激發(fā)學(xué)生探究的愿望。

②探究：提供學(xué)生動(dòng)手或動(dòng)腦的機(jī)會(huì)，引導(dǎo)學(xué)生觀察與思考，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，尋找事物間的聯(lián)系，促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變。

③解釋：根據(jù)探究活動(dòng)的經(jīng)歷和結(jié)果，概括總結(jié)對(duì)概念的理解，教師給予補(bǔ)充與修正，學(xué)生建構(gòu)基本概念。

④精致：教師提供新的情境，幫助學(xué)生在應(yīng)用概念的過(guò)程中，獲得對(duì)概念更深刻的理解，達(dá)成對(duì)概念的不斷完善與拓展。

⑤評(píng)價(jià)：實(shí)施教學(xué)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，師生共同評(píng)價(jià)對(duì)概念的掌握程度，教師可以利用提問(wèn)、習(xí)題或一些開(kāi)放性的討論題來(lái)了解學(xué)生對(duì)概念的理解與應(yīng)用情況。

5E教學(xué)模式可以通過(guò)學(xué)生的自主探究活動(dòng)，幫助學(xué)生形成生命觀念；在觀察、假設(shè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及交流與討論中，發(fā)展科學(xué)思維，提升學(xué)生科學(xué)探究能力；在運(yùn)用生物學(xué)認(rèn)識(shí)和思想方法，作出解釋與判斷，并且在解決生產(chǎn)、生活問(wèn)題時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感。

下面以人教版高中生物學(xué)教材必修1第五章第一節(jié)教學(xué)內(nèi)容中的“過(guò)氧化氫酶實(shí)驗(yàn)與變量的控制”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，談?wù)劺?E教學(xué)模式培養(yǎng)生物學(xué)科核心素養(yǎng)的實(shí)踐與思考。

1 借助情境引入，引發(fā)認(rèn)知沖突

問(wèn)題是學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力，教師要著眼于學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，設(shè)定貫穿整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程、環(huán)環(huán)相扣的問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，從而獲得生命科學(xué)知識(shí)，形成科學(xué)觀念。

在本節(jié)實(shí)驗(yàn)課伊始，教師先提問(wèn)上一節(jié)課的關(guān)鍵問(wèn)題：“酶的作用與本質(zhì)是什么？”教師利用問(wèn)題，讓學(xué)生再次明確酶具有催化作用，引入本節(jié)課實(shí)驗(yàn)一“過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”（下稱實(shí)驗(yàn)一）操作中對(duì)酶的催化作用的驗(yàn)證，使學(xué)生了解正是由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能在溫和的條件下高效地進(jìn)行，從而形成酶具有高效性的感性與理性認(rèn)知。

教師強(qiáng)調(diào)：酶的化學(xué)本質(zhì)不同于無(wú)機(jī)催化劑，它是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化功能的有機(jī)物。由于絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，教師啟發(fā)學(xué)生回顧蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與特性，并提出問(wèn)題：蛋白質(zhì)的活性會(huì)受到pH以及溫度等條件的影響嗎？酶的催化效率可能受到哪些條件的影響呢？以此使學(xué)生建立已有知識(shí)與新學(xué)知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，為引導(dǎo)推出影響蛋白質(zhì)活性的因素也將影響此類酶的活性——催化效率，為實(shí)驗(yàn)二“pH對(duì)酶活性的影響”（下稱實(shí)驗(yàn)二）的設(shè)計(jì)埋下伏筆。

2 引導(dǎo)自主探究，提升探究能力

學(xué)生通過(guò)討論，體驗(yàn)知識(shí)生成過(guò)程的思維路徑變化。在此過(guò)程中，學(xué)生學(xué)會(huì)識(shí)別和提出有價(jià)值的科學(xué)問(wèn)題，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)和實(shí)施研究方案，運(yùn)用實(shí)證結(jié)論解釋生命現(xiàn)象，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論發(fā)現(xiàn)規(guī)律，進(jìn)而習(xí)得生物學(xué)知識(shí)，主動(dòng)建構(gòu)概念，形成生命觀念，并在此過(guò)程中培養(yǎng)科學(xué)思維習(xí)慣，形成科學(xué)精神，發(fā)展終身學(xué)習(xí)能力。

在學(xué)生開(kāi)始自己動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)一前，教師要求學(xué)生嘗試解釋實(shí)驗(yàn)一中的特別注意事項(xiàng)，如肝臟必須新鮮、試管應(yīng)潔凈、衛(wèi)生香應(yīng)干燥、滴管（量筒）不可混用等，討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢測(cè)指標(biāo)與觀察方法，如試管中氣泡產(chǎn)生的多少、衛(wèi)生香的復(fù)燃情況等。學(xué)生交流實(shí)驗(yàn)中滴管不可混用的原因與混用后果，以及得出以氣泡多少作為催化效率的觀察指標(biāo)等內(nèi)容，學(xué)會(huì)控制變量，通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)以證實(shí)自己的假設(shè)，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、探究方法與步驟也有了更深入的理解，提高了實(shí)驗(yàn)的成功率，鞏固了對(duì)科學(xué)探究一般方法的理解，促進(jìn)了科學(xué)探究能力的提升。

3 完善概念解釋，發(fā)展科學(xué)思維

科學(xué)思維是指學(xué)生形成尊重事實(shí)和證據(jù)，具備嚴(yán)謹(jǐn)求真的科學(xué)態(tài)度，能運(yùn)用抽象與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等科學(xué)思維方法來(lái)認(rèn)識(shí)事物，思考問(wèn)題，闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題。

教師要求學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)一中的自變量、因變量與無(wú)關(guān)變量。學(xué)生交流討論得出：自變量是對(duì)過(guò)氧化氫的不同處理?xiàng)l件；因變量是過(guò)氧化氫的分解速率；無(wú)關(guān)變量是反應(yīng)物過(guò)氧化氫的量、反應(yīng)時(shí)間、催化劑的量。教師通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)變量的分析、自變量的不同設(shè)置等引入對(duì)照實(shí)驗(yàn)、對(duì)照組、實(shí)驗(yàn)組的概念，幫助學(xué)生初步形成對(duì)照實(shí)驗(yàn)、對(duì)照組、實(shí)驗(yàn)組的概念。通過(guò)對(duì)自變量的設(shè)計(jì)、無(wú)關(guān)變量的控制等的討論，教師引出實(shí)驗(yàn)應(yīng)遵循單一變量原則、對(duì)照原則、等量原則等，培養(yǎng)學(xué)生逐步具備變量思維，使學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本步驟與原則，學(xué)會(huì)控制變量的科學(xué)方法。

4 精致概念認(rèn)知，形成生命觀念

教師再次設(shè)置新問(wèn)題情景：絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，影響蛋白質(zhì)活性的因素是否也將影響此類酶的活性（即催化效率）。

學(xué)生利用教師提供的實(shí)驗(yàn)材料（蒸餾水、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液、體積分?jǐn)?shù)為5%的HCl溶液、H2O2溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液），就pH對(duì)酶活性的影響進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。教師引導(dǎo)學(xué)生再次展開(kāi)對(duì)實(shí)驗(yàn)變量的分析，確定實(shí)驗(yàn)的自變量與因變量（如自變量為對(duì)酶或酶的作用環(huán)境的不同處理?xiàng)l件等），明確自變量的各種不同設(shè)置方法等，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，分享實(shí)驗(yàn)收獲或反思，如師生共同分析先將酶與底物混合，再調(diào)節(jié)pH會(huì)造成的后果與原因。通過(guò)交流，學(xué)生澄清錯(cuò)誤認(rèn)知，進(jìn)一步促形形成科學(xué)概念。學(xué)生的深度思維參與可以促進(jìn)其對(duì)知識(shí)的理解、反思與應(yīng)用，進(jìn)而建立知識(shí)與知識(shí)間的聯(lián)系，逐步形成結(jié)構(gòu)化知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。師生共同總結(jié)本節(jié)課的重要概念：①酶具有催化作用和高效性；②實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的主要原則：?jiǎn)我蛔兞吭瓌t、對(duì)照原則、等量原則；③酶的活性受pH的影響。

學(xué)生在對(duì)實(shí)驗(yàn)拓展問(wèn)題的討論中，進(jìn)一步完善由現(xiàn)象到本質(zhì)、從事實(shí)到概念的構(gòu)建，形成科學(xué)的生命觀念。

5 評(píng)價(jià)概念學(xué)習(xí)，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任

通過(guò)對(duì)酶特性的探究學(xué)習(xí)，教師將科學(xué)的理念逐漸滲入學(xué)生的思維和價(jià)值判斷，設(shè)置開(kāi)放性討論題，引導(dǎo)學(xué)生討論溫度對(duì)酶活性的影響以及利用酶的特性與酶活性的影響因素應(yīng)用于生活或生產(chǎn)實(shí)踐的案例。教師通過(guò)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與應(yīng)用來(lái)檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，獲得教學(xué)反饋。

在完成實(shí)驗(yàn)二探究活動(dòng)的基礎(chǔ)上，教師提出更多的探究問(wèn)題：①酶的活性是否受溫度的影響？要如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)假設(shè)呢？②H2O2自我分解的影響因素有哪些（濃度、溫度、pH…）？③FeCl3的催化效率是否也與環(huán)境因素有關(guān)（質(zhì)疑留白激發(fā)興趣）？……學(xué)生能鑒于過(guò)氧化氫的分解速率受溫度的影響，選擇用淀粉酶水解底物淀粉作為溫度對(duì)酶活性的影響的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，同時(shí)簡(jiǎn)要闡明實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，體現(xiàn)了學(xué)習(xí)主體對(duì)本課教學(xué)目標(biāo)（酶的特性、實(shí)驗(yàn)變量的設(shè)置、控制與檢測(cè)、科學(xué)思維與科學(xué)探究等素養(yǎng)的形成）的理解與應(yīng)用情況。而實(shí)驗(yàn)后的分工合作清洗試管，滴管、試劑、酒精燈等物品的正確歸位等清理工作，盡可能為下一位使用者提供便利等實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)習(xí)慣的培養(yǎng)，可以培養(yǎng)學(xué)生互助合作的社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

伴隨著生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)進(jìn)程，學(xué)生將不斷地豐富自己的知識(shí)體系，自主建構(gòu)生物知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。在此基礎(chǔ)上，教師適時(shí)地引入生物學(xué)社會(huì)議題，如加酶洗衣粉隨污水排入下水道是否會(huì)破壞內(nèi)河微生物的生態(tài)環(huán)境從而影響生態(tài)平衡等，組織學(xué)生展開(kāi)討論并作出合理的解釋，引導(dǎo)學(xué)生更多地關(guān)注社會(huì)問(wèn)題，學(xué)習(xí)辨別科學(xué)或是偽科學(xué)命題，尊重生命規(guī)律，學(xué)會(huì)用生命觀點(diǎn)思考分析社會(huì)問(wèn)題，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。