5E教學(xué)法對(duì)高中生物實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)力的提升

1、    “5e教學(xué)法”對(duì)高中生物實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)力的提升    楊祎摘 要：“5e”教學(xué)模式的5個(gè)步驟是：吸引、探究、解釋、遷移和評(píng)價(jià)，這5個(gè)步驟是基于建構(gòu)主義的5個(gè)步驟，在高中生物實(shí)驗(yàn)中采用“5e”教學(xué)模式能夠有效提高學(xué)生的生物實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)能力。將微課的微視頻手段融入“5e”教學(xué)法的5個(gè)步驟中能夠使“5e”教學(xué)法的拓展性更強(qiáng)。以“洋蔥質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)條件與材料的探究”為例，闡述基于微課背景的“5e”教學(xué)法在學(xué)生生物實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)力提升中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：“5e”教學(xué)法;微課;探究學(xué)習(xí)力;質(zhì)壁分離高中生物核心素養(yǎng)的關(guān)鍵能力之一是生物實(shí)驗(yàn)的探究能力，美國(guó)生物課程

2、研究專家貝爾開發(fā)提出的5e教學(xué)模式，倡導(dǎo)以激發(fā)學(xué)生的探究興趣為起點(diǎn)，通過吸引、探究、解釋、遷移和評(píng)價(jià)5個(gè)階段開展探究學(xué)習(xí)。一、教學(xué)思路分析質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)是蘇教版高中生物學(xué)教材必修1分子與細(xì)胞中的經(jīng)典探究實(shí)驗(yàn)，也是高中生物必修階段重點(diǎn)考查的典型實(shí)驗(yàn)之一。蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度為0.3 g/ml，在該蔗糖濃度下質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn)的效果好，如果實(shí)驗(yàn)時(shí)間過長(zhǎng)或蔗糖濃度過高會(huì)造成植物細(xì)胞的死亡，如何設(shè)置蔗糖溶液的濃度梯度，探究哪一個(gè)濃度的蔗糖溶液能夠在保證實(shí)驗(yàn)效果的情況下，實(shí)驗(yàn)時(shí)間最短成為學(xué)生新的探究起點(diǎn)。洋蔥外表皮有紫色的大液泡容易觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象，但是洋蔥的刺激味道太強(qiáng)，是否可選用身邊的植物

3、獲得和洋蔥一樣的實(shí)驗(yàn)效果成為學(xué)生感興趣的又一探究熱點(diǎn)。從已有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中提出問題，由問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生開展新的探究，可以有效地激發(fā)學(xué)生的探究學(xué)習(xí)熱情，這兩個(gè)問題都是關(guān)于同一個(gè)實(shí)驗(yàn)的不同探究點(diǎn)，可以結(jié)合起來讓學(xué)生分組開展探究，采用“5e”教學(xué)法引導(dǎo)每一組學(xué)生運(yùn)用一種材料在一種濃度下開展植物細(xì)胞質(zhì)壁分離的實(shí)驗(yàn)，通過微視頻的記錄以后分析交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)合“5e”教學(xué)法通過自己動(dòng)手開展探究實(shí)驗(yàn)，能提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)力。在探究實(shí)驗(yàn)過程中采用微課的手段進(jìn)行學(xué)習(xí)和記錄能有效地縮短探究實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，促進(jìn)學(xué)生之間的合作與交流。二、基于“5e”模式的教學(xué)流程設(shè)計(jì)（一）吸引創(chuàng)設(shè)情境播放生活中的視頻，腌制的西紅柿有大量的

4、水分逐漸滲出。啟發(fā)學(xué)生思考是什么原因?qū)е铝酥参锛?xì)胞失水？學(xué)生通過思考后回答，當(dāng)外界溶液濃度高于細(xì)胞液濃度會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞失水。在日常生活中，還有蘿卜條在鹽水中逐漸變軟。植物細(xì)胞失水在顯微鏡下能觀察到怎樣的現(xiàn)象呢？學(xué)生都能回答出是質(zhì)壁分離現(xiàn)象，并能夠回答出觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)步驟。播放學(xué)生以洋蔥外表皮為實(shí)驗(yàn)材料做植細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)的視頻，在看自己動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)的視頻的過程中，學(xué)生又回顧了實(shí)驗(yàn)操作的具體步驟，回憶起當(dāng)時(shí)操作的各種細(xì)節(jié)。特別是對(duì)洋蔥氣味刺鼻，要觀察質(zhì)壁分離操作時(shí)間很長(zhǎng)這個(gè)細(xì)節(jié)記憶猶新。引導(dǎo)學(xué)生思考能否運(yùn)用身邊的植物材料來探究什么濃度的溶液條件下植物細(xì)胞質(zhì)壁分離的時(shí)間比較短

5、，有利于實(shí)驗(yàn)的觀察。（二）探究依托教材通過視頻回顧自己做過的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生提出可以利用校園植物為材料，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)探究不同植物材料在系列濃度蔗糖溶液條件下，發(fā)生質(zhì)壁分離與復(fù)原的程度不同，從而探究更好的植物材料和蔗糖溶液實(shí)驗(yàn)濃度。為了有效地開展實(shí)驗(yàn)可以依據(jù)材料的不同分小組進(jìn)行蔗糖溶液密度實(shí)驗(yàn)的探究，在實(shí)驗(yàn)過程中每小組可以通過視頻的拍攝將結(jié)果記錄下來，最終通過視頻的記錄繪制表格，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得到所希望的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1.儀器：數(shù)碼顯微鏡（帶拍攝功能）、剪刀、鑷子、滴管、燒杯、目鏡測(cè)微尺、鑷子、刀片、載玻片、蓋玻片、吸水紙等。2.材料與方法：紫鴨趾草、金魚藻、紅楓葉、蒸餾水等。3.試劑配制：通過資料查閱得知與洋

6、蔥細(xì)胞液等滲的蔗糖溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.19 g/ml0.27 g/ml，教材中采用的蔗糖溶液濃度為0.3 g/ml，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求依次配制質(zhì)量濃度為0.3 g/ml、0.35g/ml、0.4 g/ml、0.45 g/ml、0.5 g/ml 的蔗糖溶液。4.觀察與制片：（1）制片：根據(jù)實(shí)驗(yàn)植物材料的不同，每種材料制作臨時(shí)裝片各3張，依次進(jìn)行編號(hào)。用低倍鏡觀察植物細(xì)胞液泡的大小及原生質(zhì)層的位置拍照做記錄。（2）引流分離：保持鏡頭與裝片的位置不變，對(duì)不同植物材料的3張臨時(shí)裝片分別用質(zhì)量濃度0.3 g/ml、0.35g/ml、0.4 g/ml、0.45 g/ml、0.5 g/ml蔗糖溶液進(jìn)行引流分離操作，

7、同時(shí)開始錄像記錄不同植物材料在不同濃度的蔗糖溶液條件下發(fā)生質(zhì)壁分離的時(shí)間，然后迅速用清水引流，在顯微鏡下觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原的現(xiàn)象。如果數(shù)碼顯微鏡帶有顯微標(biāo)尺，還可以采用測(cè)定b/a比值來判別植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的程度。具體的操作步驟如下：打開數(shù)碼顯微鏡和計(jì)算機(jī)設(shè)備，先用低倍鏡觀察未發(fā)生質(zhì)壁分離前各種植物材料細(xì)胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，再用不同濃度的蔗糖溶液滴加在玻片一側(cè)，用吸水紙?jiān)诹硪粋?cè)引流，觀察記錄不同植物材料發(fā)生質(zhì)壁分離的時(shí)間，截取視頻圖像，用顯微鏡測(cè)微尺測(cè)量植物細(xì)胞長(zhǎng)度a和原生質(zhì)縱向長(zhǎng)度b，記錄數(shù)據(jù)計(jì)算 b/a 的值。5.數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：將實(shí)驗(yàn)過程中拍攝的視頻，按照編號(hào)統(tǒng)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫在實(shí)驗(yàn)

8、報(bào)告的表格中，主要對(duì)比不同實(shí)驗(yàn)材料在不同濃度的蔗糖溶液條件下發(fā)生質(zhì)壁分離的時(shí)間的不同。（三）解釋層層推進(jìn)通過表格中的數(shù)據(jù)分析可以得知，不同質(zhì)量濃度梯度的蔗糖溶液處理15分鐘以后各植物細(xì)胞都發(fā)生了質(zhì)壁分離現(xiàn)象。相比較而言，0.3 g/ml0.35 g/ml蔗糖溶液處理15 min 后，裝片邊角細(xì)胞均發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，裝片中央細(xì)胞有的還沒有發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象細(xì)胞的原生質(zhì)層收縮程度比較小。而質(zhì)量濃度0.4 g/ml 到0.5 g/ml蔗糖溶液處理15 min 后，視野中的細(xì)胞都發(fā)生了質(zhì)壁分離現(xiàn)象。因此，植物細(xì)胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象存在濃度時(shí)間效應(yīng)，從數(shù)據(jù)分析中可以看出同種植物在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生

9、質(zhì)壁分離現(xiàn)象的細(xì)胞比例與蔗糖濃度成正比，同種植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離所需要的時(shí)間與蔗糖溶液濃度成反比。當(dāng)蔗糖溶液為0.5 g / ml時(shí)，8 min 后發(fā)生了質(zhì)壁分離植物細(xì)胞比例為100%。觀察質(zhì)壁分離現(xiàn)象的效果較好，0.4 g/ml0.45 g/ml蔗糖溶液處理所需時(shí)長(zhǎng)大約在1012分鐘之間。而當(dāng)蔗糖溶液濃度為0.3 g/ml時(shí)，15分鐘后發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞比例為60%85%。蔗糖溶液濃度越高，植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原的時(shí)間越快，當(dāng)蔗糖溶液為0.3 g/m l0.35 g/ml時(shí)，820分鐘后植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原，當(dāng)蔗糖溶液濃度為0.4 g/ml0.45 g/ml時(shí)，710分鐘后植物細(xì)胞發(fā)生

10、質(zhì)壁分離復(fù)原，當(dāng)蔗糖溶液濃度為0.5 g/ml時(shí)，處理后的植物細(xì)胞幾乎不發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。0.5 g/ml蔗糖因?yàn)閷?shí)驗(yàn)組不發(fā)生質(zhì)壁分離的原因，該組實(shí)驗(yàn)的植物細(xì)胞幾乎都是死亡的。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較分析發(fā)現(xiàn)，0.45 g/ml 蔗糖溶液完成質(zhì)壁分離和復(fù)原整個(gè)過程所需的時(shí)間相對(duì)較少，發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞也都復(fù)原。不同實(shí)驗(yàn)材料對(duì)觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象也有一定的影響。紫鴨趾草細(xì)胞液泡紫色，細(xì)胞大小適中，0.45 g/ml 蔗糖溶液濃度下發(fā)生質(zhì)壁分離的時(shí)間在1 min 左右，質(zhì)壁分離程度明顯，10分鐘左右100%的細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離。紫鴨趾草細(xì)胞保衛(wèi)細(xì)胞數(shù)量比較多，而且分離以后原生質(zhì)層形狀不規(guī)則，影響到質(zhì)壁

11、分離實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和原生質(zhì)層測(cè)量的準(zhǔn)確性。金魚藻細(xì)胞含有豐富的葉綠體，相同質(zhì)量濃度的蔗糖溶液條件下，發(fā)生質(zhì)壁分離時(shí)間最短。當(dāng)蔗糖溶液為30%時(shí)， 在35 s 內(nèi)金魚藻細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離。但是由于金魚藻細(xì)胞原生質(zhì)層是無色，含有大量的葉綠體，觀察質(zhì)壁分離的效果不是太理想。紅楓葉液泡顏色鮮艷，細(xì)胞原生質(zhì)層形狀規(guī)則大小適中，有利于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和測(cè)量，在相同濃度的蔗糖溶液條件下，發(fā)生質(zhì)壁分離的時(shí)間沒有紫鴨趾草外表皮細(xì)胞快，當(dāng)蔗糖溶液濃度為0.45 g/ml時(shí)，2 min內(nèi)發(fā)生質(zhì)壁分離，質(zhì)壁分離程度明顯，12分鐘左右100%的細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，能夠滿足縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間保證實(shí)驗(yàn)效果的需要?？傮w分析紫鴨趾草外表皮

12、細(xì)胞和紅楓葉細(xì)胞質(zhì)壁分離效果較好，但前者細(xì)胞太小，氣孔和色素多，影響觀察;紅楓葉細(xì)胞形態(tài)規(guī)則，顏色明顯，發(fā)生質(zhì)壁分離所需的時(shí)間較短，質(zhì)壁分離程度明顯，原生質(zhì)層形態(tài)規(guī)則近橢圓形，是可以替代洋蔥外表皮細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)的理想材料。（四）遷移聯(lián)系生活通過一系列實(shí)驗(yàn)，學(xué)生認(rèn)識(shí)到不同植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象的外界溶液濃度是不同的，當(dāng)外界溶液濃度高于植物細(xì)胞液濃度的時(shí)候就會(huì)引起植物細(xì)胞的失水現(xiàn)象，這也就是我們剛開始所觀看到的生活視頻中腌制的西紅柿出水和鹽水浸泡的蘿卜條變軟的原因。（五）評(píng)價(jià)多元評(píng)價(jià)通過微視頻的記錄，不同小組之間能夠通過相互的討論反思交流自己在實(shí)驗(yàn)中間所存在的不足之處，以及實(shí)驗(yàn)過程中還有待改進(jìn)的地方。微視頻為學(xué)生開展探究實(shí)驗(yàn)提供了有力的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄工具和過程性的評(píng)價(jià)手段，讓學(xué)生能夠更加形象直觀地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，深刻體會(huì)實(shí)驗(yàn)探究的過程。通過微視頻的反思記錄，讓學(xué)生成為整個(gè)評(píng)價(jià)過程的主體，并且在評(píng)價(jià)過程中得到實(shí)驗(yàn)探究