“5E”教学模式在高中生物概念教学中的应用

作者:沈淑芬 来源:考试周刊 2019年75期
  摘 要:5E教学模式是基于建构主义教学理论和概念转变理论的教学模式,由引入、探究、解释、精致和评价这5个教学环节组成的。以“群落的结构”的概念建构为案例,阐述5E教学模式在生物概念教学中的应用。
  关键词:5E教学模式;概念教学;群落的结构
  
  一、 5E教学模式和概念教学
  5E教学模式是基于美国生物课程研究(BSCS)开发的建构主义教学理论和理论和概念转变理论的教学模式,让学生能过科学探究获得更加深入理解的知识。5E教学模式一共包含了5个教学环节,这5个教学环节分别是:引入(Engagement)、探究(Exploration)、解释(Explanation)、精致(Elaboration)和评价(Evaluation)。由于5个环节的英文名称都是以E开头,所以该教学模式简称“5E”教学模式。概念是学生在头脑里所形成的反映对象本质属性的一种思维形式,把感知的事物的本质属性和特点抽象出来并加以概括。生物学科概念反映了生物学科知识的本质属性和特点。课堂中概念教学必须开展相应的教学活动,帮助学生自主构建、理解生物学概念,并能迁移应用于新情境中,从中培养科学思维,提高科学探究能力,从而树立生命观念,并拥有尝试运用生物学概念解决问题的社会责任担当,最终提升学生的生物学学科核心素养。5E教学模式是围绕帮助学生积极构建、理解和应用科学概念而建立的一种教学模式,能够体现高中生物概念教学的思想,符合我国以发展学生学科素养为宗旨的课程理念和改革方向。
  二、 “5E”教学模式的案例研究
  笔者尝试以人教版高中生物必修三第四章“种群和群落”第三节的内容《群落的结构》为案例,阐述如何将5E教学模式应用于高中生物概念教学中。基于“5E”教学模式,学生可以描述群落的结构。从生命系统的角度来看,群落有一定的组成和结构。各有机体有相互制约和相互依存的关系,加深了对系统的认识。
  (一) 引入
  教师提供有意义的学习活动,以吸引学生的学习兴趣。可以形式多样地呈现实物、问题、情境等,引导学生联系已有的知识和经验,进行思考和表达,暴露已有的前概念或错误概念,产生认知冲突,激发探究欲望。这是学习科学概念的重要基础和前提。
  本节播放“武夷山风景名胜区”的视频,让同学们领略到我省的名胜瑰宝,感受武夷山生物物种的多样性。虽然没法到达武夷山进行实地调查,但我们学校拥有一处占地几十亩的生物园作为我们课堂研究的基地。
  (二) 探究
  探究环节,根据学生得到的资料和实验材料,教师提出紧扣主题的具有挑战性、探索性的问题,使学生主动去探索。
  邀请学生参观本校生物园,全班分为8个小组进行调查活动,要求学生仔细观察生物园地中的各种生物(特别是池塘里以及地表、距地表1 m和5 m位置的生物种类)以及各生物之间可能存在的关系(每2组研究种间关系的一种,并从生物园中找出属于自己小组的种间关系的实例),查询资料和采集相关生物实验材料。尝试进行情景探究式教学,让学生在玩中学,做中学。
  各组成员代表依次展示他们观察的生物,并简单介绍这些生物的名称和特点。通过学生的表达,大家知道了园中有蕨类植物以及杜鹃花、鸡蛋花、羊蹄甲、龙眼树等植物,园中池塘有浮游生物、鱼类等,还有鸟类栖息等等。学生认识园中许多的生物物种,同时教师在过程中也要引导学生认识到观察每个物种是否是由多个个体组成,确认园中的生物是多个种群,明确现在的生物园中的所有生物的集合就是一个群落。接着老师请学生扮演生态学家,以生物园为对象,提出所要研究的问题。比如学生提出生物园的地理位置,园中有多少种群,哪些是优势种;种群之间的关系如何;種群在群落中的位置,生物园的空间结构和演替等问题。
  本环节旨在激发学生探索和协作的兴趣,了解当地生态系统、提高环境保护意识,同时培养学生科学思维能力和合作、探索的精神。
  (三) 解释
  解释是引入概念环节。完成探究之后,教师要引导和要求学生组织语言把探究的结果归纳解释。教师根据学生的解释加以修改完善,最终给出完整的科学的解释和概念,以加深学生的认识和理解记忆。
  在探究活动之后,教师引导学生认识到群落是比种群更高层次的生命系统,请学生总结群落的概念:同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合,叫做群落。从角色扮演活动中,师生总结了研究的六大问题:范围与边界→物种构成→种群位置→物种关系→空间结构→群落继承。学生们观察到的生物园中最重要的物种是与课前播放的武夷山景色相比较。了解物种组成是区分不同群落的重要特征。并提出社区差异不仅体现在物种构成上,而且引导学生阅读教科书,总结“丰富性”的概念,比较不同社区的丰富性。
  无论一个群落中有多少物种,它们都不会随机聚集在一起,而是通过复杂的种间关系相联系。在探究活动时,每组汇报从生物园中找到的种间关系对应的实例。以典型实例分析种间关系的特点、能量流动的方向和两个种群的数量波动规律。比如有的组带来了池塘中得到的草履虫,并通过查找资料,描述了分别饲养和混合饲养时双小核草履虫和大草履虫数量的变化,并尝试分析原因,后画出数学模型表示竞争。关于捕食关系,组员带来了鸟吃虫等实例,借助课本猞猁和雪兔的案例,分析捕食关系的种群数量的波动情况,并从中获得捕食者和被捕食者数量变化的规律,引导学生思考捕食者对维持整个群落稳定的意义。用板书画出数学坐标图表示捕食关系图。寄生和互利共生,各组都给出了具体实例并画关系图说明讲解。从学生的汇报和解释中,我们自然而然地得到竞争、捕食、寄生和互利共生的概念。
  在群落里面,每个生物种群占据群落的不同空间,导致群落形成一定的空间结构。在学生展示生物物种后,引导学生注意群落中每个种群的位置,解释群落的垂直结构,分析垂直结构的特征意义,分析植物和动物垂直结构的重要性。观察生物景观中同一水平面不同区域的种群分布,讨论群落的横向结构及其形成的原因。

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