以5E教学模式为支撑聚焦核心素养的教学设计

陈琼

1引言

2016年9月，教育部正式公布《中国学生发展核心素养》，指出核心素养是学生适应个人和社会发展不可或缺的品格与能力。生物学学科核心素养涵盖生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四方面，每方面的素养不是彼此孤立而是具有内在逻辑与统一整体性。下面以5E教学模式为支撑，进行“细胞与能量”一课的教学设计，以期探索发展学生生物学核心素养，实现生物学课程价值追求的有效途径。5E教学模式是美国生物科学课程研究所（BSCS）于20世纪90年代提出的由“引入（Engage）、探究（Explore）、解释（Explain）、迁移（Elaborate）、评价（Evaluate）”五个教学环节组成的一种教学模式，在国内已得到教育界普遍认可。它强调在引入环节创设有趣情境，吸引学生学习兴趣;通过开展探究活动来引出新概念的学习;师生共同努力完成对探究结果的解释分析，掌握新概念或新技能;迁移环节重在知识的拓展，以求学生在新情境和新问题中能运用新学内容;评价的形式亦是多样化。

2教学目标

①通过探究活动，知晓ATP的功能，发展物质与能量观，提高实验探究能力;②利用纸片模型搭建ATP的结构，对应ATP功能，发展结构与功能观，提升建模、思辨等思维能力;③分析ATP—ADP的循环及其对细胞供能的意义，提高问题解决能力，能运用归纳概括、批判性思维等科学思想探讨生命现象;④通过认识医用ATP片剂理解ATP的重要意义，体验生物学原理在生产实践中的应用价值。

3教学过程

3.1引入环节——创设情境，知情结合

教师以晋朝车胤囊萤的故事和杜牧的诗《秋夕》引入能量的话题，并展示古代战争“滚木雷石”防敌技术的图片，让学生思考萤火虫光能的来源，体会能量之间的相互转化，最终使学生理解化学能是细胞内最主要的能量形式。

核心素养指向点：荧光流溢的夏夜美景讓学生感受生命的美感，了解生物特点，发展生命观念。

3.2探究环节——实验探究，引发新知

教师提出问题：萤火虫体内何种物质的化学能可直接转化为光能？是否是前面所学的能源物质——葡萄糖、贮能物质——脂肪？教师通过提供萤火虫发光的背景资料，课件展示实验材料（包括磨成粉末的萤火虫尾部发光器、葡萄糖溶液、油脂溶液、ATP溶液、试管等），为学生搭好脚手架后，再让其分组充分讨论，设计实验步骤。在教师的引导下，学生开展讨论，获得完善的实验步骤。教师展示实验结果的动画，表明只有加入ATP溶液的试管发出淡黄色的荧光。此时，学生讨论得出结论：ATP中的化学能可转化为光能。

核心素养指向点：通过提供资料，培养学生的实验设计与探究能力。问题的提出、资料的分析与讨论需要学生的质疑、综合分析、判断、归纳等科学思维能力。

3.3解释环节——深入会意，联系生活

掌握ATP的化学组成与结构是理解其功能的最佳途径，教师展示片剪好的分别代表腺嘌呤（正方形）、核糖（五边形）、磷酸基团（圆形）、普通磷酸键（加粗横线）、高能磷酸键（加粗波浪线）、能量（爆炸形）的纸片。各学习小组通过阅读教科书，讨论各成分之间的连接顺序，派代表在黑板上搭建模型并讲解、分析结构特点。教师需进一步解释：普通磷酸键水解的自由能只有2～5kJ/tool，而高能磷酸键水解时释放的能量约为30kJ/mool，自由能高，易水解释放能量或转化成其他形式能量。接着，联系实际，展示购买的ATP药剂，请学生朗读说明书中的药理作用，让学生直观体验。

核心素养指向点：运用“模型与建模”来探讨生命现象及规律是重要的科学思维，构建ATP的分子结构模型可解决认知与记忆难题。学生所形成的结构与功能观是：ATP含高能磷酸键，易水解快速释放大量能量，所以是细胞内直接的能源物质。

3.4迁移环节——制造冲突，拓展外延

教师指出：成人体内ATP总量约为2 mg，只够剧烈运动时维持3 s，因此依赖于ATP与ADP分子之间的快速转化，ATP水解产生ADP，释放能量用于生命所需。而生物的呼吸作用与光合作用产生的能量可使ADP快速再生为ATP，二者不停转化且处于动态平衡之中。若ATP是小额钞票，葡萄糖则像大额钞票，脂肪似银行卡，蛋白质如不动产，它们氧化分解释放的能量，可通过ATP的合成与分解用于其他生命活动。由此，帮助学生理解ATP是细胞代谢的“能量通货”。

核心素养指向点：学生所形成的物质与能量观是：营养物质氧化分解产生能量，通过ATP用于各项生命活动，能源物质是细胞的生命燃料。教师利用类比思维方法，帮助学生快速把握ATP、葡萄糖、脂肪与蛋白质的关系。

3.5评价环节——开拓思维，学以致用

在《名侦探柯南》等悬疑片中会出现抑制ATP形成的氰化物等药品。教师可请学生联系电影，大胆思考ATP再生过程受阻的后果：氰化物的毒理在于阻挡ATP的形成，使神经元等细胞的生理活动无法继续，人在3～6min内就会失去知觉而死亡。由此，学生便能领会ATP对维持生命的重要性。最后，教师展示题目进行检测评价。

核心素养指向点：ATP与ADP的循环是细胞完成各项生命活动的保障，也是稳态的体现。因此，ATP合成受阻会有生命危险。这样可提高学生利用所学知识解决生活问题的能力，培养其社会责任感，关爱自己，关爱生命。

4教学反思

以核心素养为导向的课堂教学是我国课程改革和教学实践中面临的全新课题与挑战。而5E教学模式注重科学探究，在帮助学生掌握知识、构建和运用科学概念的同时，强调提高学生质疑、思辨、推理等思维能力。其五大环节与核心素养的四个方面可以有多水平多层次的对接与挂钩，是实现课程目标的有效策略。