“5E”学习环模式及其在生物教学中的应用，本文主要内容关键词为：模式论文,生物论文,教学中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
建构主义已成为当今世界上改革各科教学的重要理论模式，这一理论是在皮亚杰(J.Piaget)的“认知结构说”的基础上，通过科恩伯格(O.Kernberg)和斯滕伯格(R.J.Sternberg)等人的进一步研究而发展起来的。它提倡在教师的指导下以学习者为中心的学习，强调学习者对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构，教师不再是知识的传授者和灌输者，而是意义建构的帮助者和促进者。换句话说，建构主义认为，知识不是通过教师的直接传授得到的，而是学习者在一定的情境中，借助于教师和其他学习者的帮助，通过意义建构而主动获得的。“情境”“协作”“会话”和“意义建构”是建构主义学习环境中的四大要素。人们在建构主义思想指导下，构建多种以探究为基础的建构主义教学方式，“5E”学习环(A 5E Learning cycle Lesson)模式就是其中的一种。学习环模式是20世纪50年代末60年代初由美国的一项关于小学科学课程的项目——“科学课程改善研究”(science curriculum improvement study简称SCIS)首次开发出来的一种科学教学策略(Atkin & Karplus,1962)。学习环模式是围绕着“概念”开展探究教学的，很注重学习者亲历探究的过程。
1 “5E”学习环模式简介
“5E”学习环模式是由美国生物学课程研究的研究者贝比(R.Bybee)开发出来的一种建构主义教学模式。这一模式强调的是以学生为中心，通过运用调查和实验的方法解决问题，强调通过小组合作学习促进学生对科学概念的理解和知识的建构。模式的基本程序是：引入(Engagement)→探究(Exploration)→解释(Explanation)→精制(Elaboration)→评价(Evaluation)。由于这5个环节都是以“E”开头的，所以人们称为“5E”学习环模式，如图1所示。
2 “5E”学习环模式的内涵
2.1 引入(Engagement)
引入是该模式的起始环节，该阶段的教学目的在于引出教学任务，激发学生的兴趣和好奇心。一般来说，通过创设问题情境、确立要解决的问题来将学生的注意力吸引到学习中来。这里的问题要与学生将要学习的生物学知识相联系。教师要展示一定的生物学情境使教学任务明确起来，并通过这一活动把学生过去的经验和将来活动联系起来。
2.2 探究(Exploration)
探究阶段是5E学习环模式的主体。在此环节中，要给学生提供直接参与调查研究的机会与条件，通过与教学情景、材料以及课件的互动积累直接经验，并了解事物间的直接联系。这时，教师的作用是围绕教学目的设计一系列探究活动以及准备探究活动所需的仪器，教师的角色是协助者或教练，不能干涉学生的探究行为，应给予他们充分的活动及学习机会。教师要注意观察、倾听、了解他们的需要，把握其思路，应避免过快下结论或提供答案。
2.3 解释(Explanation)
解释阶段是指学生根据自己的经验开始抽象化、理论化，使其成为一种可交流的形式。教师在这一阶段可以用多种技巧和策略，或口头解释，或用阅读、录像、电影以及教学软件等，向学生澄清错误观念，为学生进一步探究提出建议。在这一过程中，教师要鼓励学生用自己的语言解释概念或意义，鼓励学生相互交流他们的解释，倾听别人的意见。
2.4 精制(Elaboration)
在精制阶段，学生要扩展自己的概念，使其与其他概念相联系，并运用所建构的新概念解释周围世界或新情境问题。这里，教师要注意提醒学生使用专业术语来解释，并学会将新学到的说明性术语运用到新的相似的情景中去，这一过程类似于我们平时教学中“反馈练习”的过程。
2.5 评价(Evaluation)
评价阶段的主要目的在于鼓励学生评价自己的理解能力，也是为教师提供评价学生达成教学目标的机会。评价渗透在教学的每一个环节中，能为学生提供迅速的反馈，使他们能更快地纠正错误，更有效、更准确地完成教学任务，还能帮助教师有效地调整教学进度和教学方法。这种评估比传统的终结性评估更能准确、全面地反映出学生的实际学习情况。评估方式主要有观察学生在课堂上的讨论、行为表现及学生的学习态度，检查学生的小组评论发言记录，检查学生课堂作业、实验报告等。主要评估自主学习能力、协作学习过程中做出的贡献，是否达到意义建构的要求等。教师应设计出既能使学生不感到太大压力、乐意去进行，又能客观、确切地反映出每个学生学习效果的评估方法。这种评估可以是教师与学生之间的，也可以是学生间的互评和自评，评估自始至终贯穿于整个教学过程。
3 “5E”学习环模式的应用实例——“细胞”一节课的探究教学
3.1 学习目标
(1)学生能明确说明细胞是生命活动的基本单位。
(2)学生能描述植物细胞和动物细胞之间的差异。
(3)学生能识别植物细胞和动物细胞。
3.2 探究材料(显微观察每2人一组、讨论每4人一组)
模拟的细胞(制造模拟细胞时，使用一只白色或透明的气球，把透明黏性液体如白明胶或玉米糖浆加入到气球中，直到气球的直径大约为5cm为止。然后在液体中加入液泡、叶绿体等小模型。最后扎紧袋口)、每位学生2片载玻片、2片盖玻片、牙签(每位学生1根～2根)、苔藓叶片、滴管(每位学生1个)、水、用来观察植物细胞与动物细胞的现成装片，绘图纸、绘图铅笔等。
3.3 教学程序
3.3.1 引入(Engagement)。
①给每组学生分配1个模拟细胞，并提供5min时间让学生研究它，猜测每一种结构可能是什么。记录下自己的猜测，并与小组成员讨论交流。
②让每个小组向全班公布各自的猜测，并做记录。学生可能对这些猜测存在许多困惑。
③告诉学生下面我们将用实验来验证他们的猜测。
3.3.2 探究(Exploration)。在这一阶段中，学生需要具备制作水封片和使用普通光学显微镜的技能。下面是用来进行观察的记录单：
观察植物细胞与动物细胞的记录单
这些植物细胞与动物细胞之间有什么相同点和不同点？
要回答这个问题先完成下列活动与问题：
1.取苔藓叶1片，并在载玻片中央的水滴中展平。
2.小心盖上盖玻片。
3.用显微镜观察装片。先用低倍镜观察，后用高倍镜观察，哪个视野下更亮？
4.要求学生在右侧的圆圈中画出所观察到的标本的图像。
a.你如何描述你所观察的结构的形状？
b.所观察到的这些结构单位完全一样吗？
c.它们的大小一样吗？
d.它们的形状完全相同吗？
e.在这个结构里面你看到了什么？
5.在一干净的载玻片上滴一滴清水。
6.取一根牙签，用钝圆的一端轻轻刮取口腔内壁，注意用力不要太大。
7.把牙签刮取口腔内壁的一端在载玻片中央的水滴中涂开。
8.滴上一滴美蓝溶液，盖上盖玻片。
9.在显微镜下观察上面制作的口腔上皮细胞装片。
10.将显微镜下所观察的内容在下面圆圈中画出来。
a.你如何描述你所观察的结构的形状？
b.所观察到的结构在大小上完全相同吗？
c.它们的形状完全相同吗？
d.在这个结构里面你看到了什么？
e.描述你所观察到的这两种类型细胞的差异。
11.对比、总结你所观察到的两类细胞的异同。
a.要求学生制作苔藓叶片细胞的装片，指导学生仔细观察并画出所看到的图像。这时，教师不要使用“细胞”这个词。
b.接着让每位学生都用牙签轻轻刮口腔壁内侧，并利用载玻片、盖玻片制作口腔上皮细胞装片(安全问题请看注意事项部分)。然后让学生在显微镜下观察这些装片并画出详细的观察图。
c.要求每一小组的学生列出刚才观察两种装片中的结构的相同点与不同点。
d.在进入下一阶段前要求学生清理干净实验台。
3.3.3 解释。
①提问学生：你在显微镜下看到了什么？从学生的回答中引出“细胞”一词。
②用“细胞”这一术语让学生描述他们在探究活动中所观察到的图像。
③提出细胞是生命活动的基本单位。
④通过在画板上画图或传阅各自所画的图，在小组内共享每位学生对上述两种装片观察的结果。提问学生：其他组的学生所画的图与自己的是相同还是不同。讨论所画图存在差异的可能原因。
⑤然后要求学生讨论在探究阶段他们所列出的两类细胞的异同，引导学生讨论为什么这两类细胞看起来不同。
⑥给学生解释他们观察了两种不同类型的细胞；详细说明植物细胞与动物细胞的差异。植物细胞近似矩形的形状是由于具有细胞壁，而且排列整齐，植物细胞有绿色的叶绿体和大的液泡；动物细胞形状不规则，常形成细胞团，动物细胞没有绿色的叶绿体，也没有大型液泡。植物细胞和动物细胞都有细胞膜，但植物细胞的细胞膜紧贴细胞壁，因此难以观察；植物细胞与动物细胞都有细胞核。虽然植物细胞与动物细胞还共有其他一些细胞器，但用普通的光学显微镜是观察不到的。
⑦提问学生：如何区分植物细胞和动物细胞装片？并说明理由。
⑧向学生说明在下面的活动中，将运用他们已掌握的关于植物细胞和动物细胞的知识去区分一些实际的玻片标本。
3.3.4 精制(Elaboration)。下面的活动可以组织为竞赛型的探究活动。按小组(而不是个人)相互竞赛，正确地识别玻片标本。
①让学生观察现成的植物细胞、动物细胞的玻片标本。标本要选取学生熟悉的生物。在学生观察玻片标本时，要求他们区分是植物细胞还是动物细胞。
②在每位学生都看完6张～8张不同的玻片标本后，让他们与同小组成员讨论这些不同玻片的分类，最终要让小组成员在分类上取得一致意见。分类应以在解释阶段所概括的植物细胞与动物细胞之间的差异为基础。
③然后让各组学生分享共同讨论的结果，这时，教师检查各组结果并评出竞赛中的优胜组。
3.3.5 评价(Evaluation)。为了圆满有效地完成评价工作，学生必须学会制作概念图的方法。
让每个学生用细胞、植物细胞、动物细胞、叶绿体、细胞核、细胞质、细胞膜、细胞壁等建构概念图(参见图2)。
3.4 注意事项
探究活动中要考虑以下一些安全问题：
(1)在清理过程中，载玻片要杀菌处理后才能再用，盖玻片要作为危险品来处理。实验工作台及显微镜载物台要用杀菌剂如稀释的漂白粉溶液来清理。
(2)所有学生在实验前后都要彻底将手洗干净。
(3)为了在探究和精制阶段有效地学习，学生能熟练地使用显微镜观察各种细胞结构是非常重要的。因此，开始本课之前，须熟练这些技能。
3.5 优点及存在问题
3.5.1 优点。该模式最主要的优点在于把传统的实验课转变成探究式的建构主义学习方式。模拟细胞的观察引起学生产生心理失衡(disequilibrium)，多数学生不知道模拟细胞代表什么。教师不直接告诉学生模拟细胞是什么，而是指导他们通过探究实验去寻找答案，从而激发学生的学习动机。许多学生，尤其是那些直觉及空间感强的学生，喜欢通过画图来记录他们观察到的数据。精制化活动阶段要求学生去找到正确答案而不是告诉他们答案。概念图作为一种评价的手段，有助于教师判断学生是否真正理解植物细胞与动物细胞之间的差异。Odom以及Kelly(1998)指出，这种学习环与概念图的结合，促进了有意义学习的发生。
3.5.2 存在的问题。尽管5E学习环模式在国外已经被证明是一种比较有效的科学教育模式，能够促进学生科学态度、探究能力、科学方法和科学概念等各方面的发展，但也应该清醒地认识到，由于探究性学习在课堂教学中客观上存在一定的局限性，不是所有学习内容都适合去探究、去发现，也不是所有的探究性学习和发现学习都是有意义的。我们没有必要把无需探究的内容拿来探究，更不能用科学家探究的性质和水平来看待学生的探究性学习。另外，我国基础教育的现实是班额大，一个班一般在50人左右，在这种情况下怎样才能有效地开展探究性活动是值得我们思考的问题。因此，我们不能机械地把它看作是生物学教学的普遍法则，应该在教学过程中有效地利用它，在实践中进一步发展和完善它。