基于科學思維能力培養(yǎng)的5E教學模式的探討
——以“克隆技術”一節(jié)課為例

黃 葳 （上海市上海大學附屬中學 上海 200444）

核心素養(yǎng)培養(yǎng)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(yǎng)成科學思維的習慣，習得終身學習及創(chuàng)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(jù)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律等環(huán)節(jié)，將科學思維能力的培養(yǎng)與5E教學模式相融合，探討5E教學模式對培養(yǎng)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(jié)課選自滬科版《生命科學》第七章第五節(jié)，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(chuàng)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(guī)律或實驗的一般流程，是本節(jié)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(fā)展是本節(jié)課的難點。

教師通過創(chuàng)設問題情境，引導學生闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律、形成正確的生命觀念，從而達到培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)的目標。學生通過對科學技術進步利弊的討論，培養(yǎng)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(huán)節(jié)，激發(fā)學生主動進行探究。

環(huán)節(jié)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(qū)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(qū)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(lián)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(jié)課的學習內(nèi)容。

環(huán)節(jié)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(huán)節(jié)，體現(xiàn)了學生是課堂的主體。教師可根據(jù)教學內(nèi)容，適當還原、再創(chuàng)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(xiàn)象闡釋生命規(guī)律。

環(huán)節(jié)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(fā)學生思考：“蟾的小腸上皮細胞屬于什么性質(zhì)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(yǎng)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(huán)節(jié)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(chuàng)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(nèi)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(huán)節(jié)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(xiàn)了3只表現(xiàn)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(zhì)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(yǎng)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(huán)節(jié)。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(huán)節(jié)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(shù)最高的。學生討論出的依據(jù)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(nèi)，同時遺傳信息控制蛋白質(zhì)的表達，蛋白質(zhì)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(fā)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(diào)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(nèi)，去核卵細胞的和受精卵的發(fā)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(diào)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(huán)節(jié)，每個學生參與度都很高，將課堂氣氛推向高潮。

環(huán)節(jié)6：圖文歸納，明確解釋。

通過以上的教學環(huán)節(jié)，學生已對新知識產(chǎn)生了感性認識，教師再通過課件呈現(xiàn)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(lián)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(huán)節(jié)7：聯(lián)系生活，遷移應用。

接著，教師繼續(xù)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(xiàn)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(huán)節(jié)需要學生尋找文獻資料、聯(lián)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(huán)節(jié)進一步培養(yǎng)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(diào)整教與學。

4 教學反思

在本節(jié)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(huán)節(jié)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(fā)展的必然，以現(xiàn)代人的觀點去嘲笑古代人的做法是幼稚的，反之以現(xiàn)代人的眼光去圈定未來的走向也是荒謬的?！蓖瑫r，學生也舉出很多例子，第一例試管嬰兒誕生、流產(chǎn)技術，甚至看似簡單的輸血技術都在初期經(jīng)歷過極大的阻撓?？茖W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(yǎng)了批判性的科學思維。