SE教學(xué)模式在高中生物學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：植物細胞的吸水和失水實驗是高中生接觸的第一個探究性實驗，該實驗的發(fā)生環(huán)境較為微觀，學(xué)生難以理解其操作?；诖?，筆者以探究植物細胞的吸水和失水為例，采用5E教學(xué)模式推進實驗教學(xué)，該模式結(jié)合實驗教學(xué)能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：5E教學(xué)模式；吸水和失水；實驗教學(xué)

文章編號：1003-7586（2024）02-0046-04 中國分類號：G633.91 文獻標(biāo)識碼：B

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》對于必修1模塊的教學(xué)提示指出：教師要組織好觀察、實驗等探究性學(xué)習(xí)活動，幫助學(xué)生增加感性認(rèn)識，克服對微觀結(jié)構(gòu)認(rèn)識的困難，使學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)研究的方法并習(xí)得相關(guān)的操作技能。結(jié)合生物個體水平的知識、化學(xué)和物理學(xué)知識以及學(xué)生的生活經(jīng)驗，突破學(xué)習(xí)難點。鼓勵學(xué)生搜集有關(guān)細胞研究和應(yīng)用方面的信息及研究進展進行交流，以豐富相關(guān)知識，加深對科學(xué)、技術(shù)、社會相互關(guān)系的認(rèn)識。5E教學(xué)模式的教學(xué)指向與培養(yǎng)學(xué)生21世紀(jì)技能的目標(biāo)相對應(yīng)，有助于教師培養(yǎng)學(xué)生的能力，對于培養(yǎng)高中生物學(xué)核心素養(yǎng)有重要意義。該5E教學(xué)模式主要包含引入（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、遷移（Elaboration）和評價（Evaluation）5個教學(xué)環(huán)節(jié)。其開端環(huán)節(jié)是引入，即教師利用具體情境激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生的思考；關(guān)鍵環(huán)節(jié)是探究，即教師采取多樣的方式引導(dǎo)學(xué)生探究本節(jié)課程的重難點問題，了解知識的形成；解釋是5E教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，主要是指在學(xué)生進行探究之后，教師對一些重要概念和比較抽象的問題進行總結(jié)歸納；遷移則是學(xué)生利用知識的環(huán)節(jié)，也是學(xué)生將新舊知識相聯(lián)系和重新組合的環(huán)節(jié)；評價是檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)效果不可或缺的環(huán)節(jié)，利用提問、測驗和評價量表進行評價可以幫助教師快速診斷學(xué)生對于教學(xué)內(nèi)容的把握。筆者以探究植物細胞的吸水和失水為例詳細說明5E教學(xué)模式在高中生物學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用。

1教材分析

本節(jié)內(nèi)容選自人教版《普通高中教科書生物學(xué)必修1分子與細胞》第4章“細胞的物質(zhì)輸入和輸出”中第1節(jié)“被動運輸”中的探究性實驗。本實驗是在學(xué)生學(xué)習(xí)了細胞的結(jié)構(gòu)等相關(guān)知識的基礎(chǔ)上進行的，同時該實驗可以為學(xué)生學(xué)習(xí)細胞代謝以及內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)等知識打下基礎(chǔ)。因此，本實驗在整本教材中起著承上啟下的作用。

2學(xué)情分析

高一的學(xué)生已經(jīng)掌握了植物細胞的結(jié)構(gòu)、滲透作用的原理和條件，已在過去的學(xué)習(xí)中了解了臨時裝片的制作和顯微鏡的使用，具備一定的動手操作能力，這些知識和技能為學(xué)生完成本次實驗奠定了較好的實踐基礎(chǔ)。但學(xué)生對質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原等抽象概念還存在一定的誤區(qū)，并且學(xué)生又是第一次接觸探究實驗，在實驗技能方面有所欠缺，探究思維還不成熟，因此，學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容有一定的難度。

3教學(xué)目標(biāo)

（1）通過對實驗的觀察分析，能夠說出植物細胞吸水和失水的原理，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。

（2）能夠嘗試進行實驗設(shè)計，針對特定的實驗現(xiàn)象，能夠?qū)ζ溥M行一定的分析闡述。

（3）能夠?qū)⑺鶎W(xué)運用于生活，解釋植物“燒苗”的原因，并提出一些治理方法。

4課前準(zhǔn)備

教師準(zhǔn)備：課前準(zhǔn)備好紫色洋蔥鱗片葉、刀片、鑷子、滴管、載玻片、蓋玻片、吸水紙、顯微鏡、6％的KNO3溶液、15％的甘油溶液、質(zhì)量濃度為0.3 g／mL的蔗糖溶液、清水。

學(xué)生準(zhǔn)備：預(yù)習(xí)“探究植物細胞的吸水和失水”的實驗。

5教學(xué)過程

5.1引入：創(chuàng)設(shè)情境，引出問題

教師演示“小蔥燙頭發(fā)”的實驗（見圖1）導(dǎo)人新課，激發(fā)學(xué)生的好奇心，引導(dǎo)學(xué)生思考并討論：為什么放置在清水中的小蔥會出現(xiàn)向外卷曲的現(xiàn)象，而在糖水中的小蔥則表現(xiàn)萎蔫？3 min后，隨機抽取學(xué)生代表進行發(fā)言，借此引出“植物細胞進行失水和吸水”。

設(shè)計意圖：生動有趣的“小蔥燙頭發(fā)”實驗結(jié)合生活中的真實場景，激發(fā)了學(xué)生探索植物細胞吸水和失水的興趣，將生活經(jīng)驗與生物學(xué)課本內(nèi)容融合起來，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活中的有趣現(xiàn)象，同時也能夠引導(dǎo)學(xué)生用課堂所學(xué)去解釋生活中的現(xiàn)象。

5.2探究：進行探究，構(gòu)建概念

師生共同回顧滲透作用發(fā)生的兩個條件，即需要半透膜和具有濃度差。教師通過PPT展示問題：假如植物細胞是通過滲透作用進行吸水和失水的，那么細胞中的什么結(jié)構(gòu)相當(dāng)于半透膜？如何在細胞內(nèi)外設(shè)置濃度差？怎樣操作才能觀察到植物細胞的失水和吸水的全過程？

教師鼓勵學(xué)生以生物興趣小組為單位，思考、討論并通過實驗來解決上述問題。學(xué)生經(jīng)過討論后，有學(xué)生會假設(shè)植物細胞的細胞壁相當(dāng)于一層半透膜，細胞內(nèi)外的濃度差可以利用蔗糖溶液來實現(xiàn)，同時提出實驗方案：先用清水制作植物細胞的臨時裝片，之后將清水換成蔗糖溶液，然后再將蔗糖溶液換成清水，觀察記錄全過程中植物細胞的形態(tài)變化。引導(dǎo)學(xué)生對實驗結(jié)果做出預(yù)期：植物細胞在清水中會吸水，從而體積變大，在蔗糖溶液中會失水，從而體積會變小。通過師生互評，對實驗步驟進行修正和完善，對于學(xué)生做出的假設(shè)暫不糾正。

教師引導(dǎo)學(xué)生按照修改后的實驗方案開展實驗，展示實驗操作的關(guān)鍵步驟：①從蓋玻片一側(cè)滴加溶液，在另一側(cè)用吸水紙吸引；②取材的實驗步驟，厚度是實驗成功的關(guān)鍵；③裝片制作時，減少氣泡產(chǎn)生的措施；④觀察時利用低倍鏡，并且及時捕捉實驗圖像，做好實驗記錄，并將現(xiàn)象填入表1中。

由于不同學(xué)生的動手操作能力不同，教師可鼓勵學(xué)生小組之間交換觀看實驗結(jié)果，并及時捕捉記錄實驗現(xiàn)象，同時教師可以將成像較好的實驗現(xiàn)象通過PPT進行投屏展示，并對其進行過程性評價。

設(shè)計意圖：本實驗是高中階段第一個探究性實驗，學(xué)生通過自行設(shè)計實驗進行合作探究，初步體會和建立探究思維，明確探究性實驗的步驟，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、設(shè)計實驗、實施實驗以及收集和處理數(shù)據(jù)的能力。同時，小組合作可以培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的能力以及交流傾聽的能力。

5.3解釋：歸納總結(jié)，明確概念

教師投屏植物細胞失水現(xiàn)象（質(zhì)壁分離）和植物細胞吸水現(xiàn)象（質(zhì)壁分離復(fù)原），引導(dǎo)學(xué)生分析實驗結(jié)果。接著教師提出問題：質(zhì)壁分離中的“質(zhì)”和“壁”分別代表什么？在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上，教師展示植物細胞的結(jié)構(gòu)掛圖并對其進行講解，明確“質(zhì)”是指原生質(zhì)體，“壁”是指細胞壁，質(zhì)壁分離的原因是細胞壁的伸縮性較小，在吸水和失水的時候變化不大，而原生質(zhì)體伸縮性較大，吸水和失水時變化明顯。隨后，教師再進一步講解原生質(zhì)體的結(jié)構(gòu)，糾正學(xué)生在假設(shè)中的錯誤，明確植物細胞吸水和失水時，半透膜是植物細胞的原生質(zhì)層。然后，教師對學(xué)生討論的實驗結(jié)果進行歸納，得出實驗結(jié)論，解釋植物細胞通過滲透作用吸水和失水的原理。

最后，教師提出問題：若將蔗糖溶液換成6％的KNO3溶液和15％的甘油溶液，植物細胞在兩種溶液中是否還會出現(xiàn)相同的現(xiàn)象？同時引導(dǎo)學(xué)生分成A、B兩組分別對兩種溶液進行探究。通過實驗，學(xué)生可以清晰地看到植物細胞在特殊的溶液中可以發(fā)生質(zhì)壁分離的自動復(fù)原現(xiàn)象。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)中給予學(xué)生充足的機會和時間對實驗結(jié)果進行交流和討論，學(xué)生可以利用自己的語言來解釋植物細胞發(fā)生的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象的原理。同時通過學(xué)生互相補充、互相評價的環(huán)節(jié)可以提高學(xué)生的評價能力，使學(xué)生能夠取長補短，進而完善自己的答案，在此基礎(chǔ)上教師對其進行一定的解釋與歸納，幫助學(xué)生將原理概念書面化，成功實現(xiàn)學(xué)生對于新概念的構(gòu)建。

5.4遷移：遷移應(yīng)用，拓展概念

教師展示“燒苗”圖片，提出問題，種植莊稼的時候，為什么肥料放多了就會造成植物根系壞死的現(xiàn)象？如果農(nóng)民發(fā)現(xiàn)“燒苗”應(yīng)該如何進行補救？在學(xué)生回答完之后，教師再次進行拓展，提出三個遞進式的問題：植物細胞吸水和失水必須具備的基本條件有哪些？沒有中央大液泡的植物細胞是否會發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象？某同學(xué)配制了一瓶質(zhì)量濃度為0.3g／mL的蔗糖溶液和一瓶質(zhì)量濃度為0.8g／mL的蔗糖溶液，但是忘記了貼上標(biāo)簽，如何幫助該同學(xué)鑒別這兩瓶蔗糖溶液的濃度？

學(xué)生課后自行查閱資料，在下節(jié)課中與教師和同學(xué)進行分享與探索。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)中注重引導(dǎo)學(xué)生將知識運用于現(xiàn)實生活，引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)探究的角度解決真實存在的問題，提升學(xué)生的社會責(zé)任感，避免學(xué)生陷入“重知識不重技能”的困境。同時通過三個遞進式問題的探索，加強學(xué)生對本節(jié)知識的理解和鞏固，課后學(xué)生自行查閱資料也能夠提高學(xué)生的信息提取能力。

5.5評價：綜合評價，鞏固概念

評價環(huán)節(jié)貫穿于整節(jié)課堂，比如教師可以在引入環(huán)節(jié)設(shè)置問題，評價學(xué)生的回答，了解學(xué)生對于該知識的前概念以及存在的誤區(qū)；在探究環(huán)節(jié)，教師可以根據(jù)學(xué)生對于探究活動的參與及完成程度，進行過程性評價，了解學(xué)生在探究活動設(shè)計時存在的困難，同時還可以通過評價為學(xué)生提供關(guān)鍵步驟的操作指南；在解釋環(huán)節(jié)，教師可以展示與知識有關(guān)的習(xí)題，檢驗學(xué)生對于知識的掌握程度，肯定學(xué)生的學(xué)習(xí)成果；在遷移環(huán)節(jié)，教師可以設(shè)置開放性的題目，讓學(xué)生暢所欲言，將自己置身于對應(yīng)的真實生活情境中，并利用所學(xué)知識解決實際問題，提升學(xué)生的情感態(tài)度和社會責(zé)任。

基于此，本節(jié)課設(shè)置了評價量表（見表2）。

設(shè)計意圖：利用評價量表對本節(jié)課程進行評價，既可以為學(xué)生在操作的過程中提供參考，提高實驗效率，又可以幫助教師科學(xué)合理地評價學(xué)生在各環(huán)節(jié)的表現(xiàn)，還可以根據(jù)評價量表進行綜合評價，便于學(xué)生查缺補漏，有助于高效課堂的建立。

6總結(jié)

采用5E教學(xué)模式開展“探究植物細胞的吸水和失水”實驗的教學(xué)，能夠讓學(xué)生直觀地感受到生活中的實際問題，從而進行探究，且在學(xué)生的興趣上展開探究有效避免了傳統(tǒng)教學(xué)中生硬地將任務(wù)布置給學(xué)生，單純地為了探究而探究的現(xiàn)象。除此之外，本教學(xué)設(shè)計中全程采用評價量表的方式對學(xué)生進行評價，使不同學(xué)習(xí)水平的學(xué)生能夠獲得不一樣的學(xué)習(xí)成果，同時教師也能夠清晰地了解學(xué)生各個素養(yǎng)的發(fā)展情況。