5E教学模式在中学生物学教学中的应用综述

［摘 要］为探究5E教学模式在中学生物学教学中的应用现状，促进该模式与中学生物学教学的融合，提高学生的学科核心素养，本文从课型应用、模式融合与创新以及培养生物学学科核心素养三方面探讨了5E教学模式在中学生物学教学中的应用现状，并基于现状分析，提出了5E教学模式研究的不足与展望，以期为5E教学模式在中学生物学教学中的应用奠定理论基础。

［关键词］5E教学模式；中学生物学；核心素养

［中图分类号］    G633.91        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2024）23-0078-04

随着新课改的持续推进，有效的课堂教学不仅要注重学生的知识建构和理解，还要培养学生的关键能力，发展其综合素质。5E教学模式是一种基于探究的教学方式，能够有效发展学生的学习能力、科学思维与科学探究能力，对培养学生的学科核心素养具有积极作用。运用该模式可以实现生物学课程目标，最终落实“立德树人”根本任务，对推进生物学教学改革有积极意义。

一、5E教学模式的概述

5E教学模式是基于建构主义理论的一种教学模式，最早起源于美国科学课程改善研究项目提出的名为“学习环”的教学策略。“学习环”策略包括初步探究、概念引入和概念应用3个环节。随后，项目组的成员在此基础上增加“吸引”和“评价”两个环节，将教学过程划分为吸引（Engagement）、探究（Exploration）、解释（Explanation）、迁移 （Elaboration）、评价（Evaluation）5个阶段。由于5个阶段的首字母都是E，因此称其为“5E教学模式”[1]。其各阶段地位及内涵如表1 所示[2-3]。

二、5E教学模式国内外研究现状

（一）5E教学模式应用于多种课型

美国生物科学课程研究会开展的一项实证研究表明，5E 教学模式比传统的以知识灌输为导向的教学模式更利于提升学生的学习兴趣和学习成绩[4]。5E教学模式自二十世纪初传入我国，逐渐吸引我国学者运用该模式进行教学实践与教学研究，并取得了广大学者的认可和推广。5E教学模式遵循学生的认知规律，密切关注学生在课堂中的参与情况，帮助学生建构科学概念。在目前的中学生物学教学中，5E教学模式主要应用于新授课、实验课和复习课。在新授课中，5E教学模式主要针对某一节教学内容进行教学设计与实践，让学生在探究情境中构建与内化知识，培养学生自觉应用科学知识解决实际问题的能力。在实验课中运用5E教学模式，有利于培养学生的实验设计能力，增强学生的问题探究意识与合作精神。在融合5E教学模式的生物复习课中，引导学生在环环相扣的教学环节中梳理和构建知识网络，能使学生达成对概念的深层理解和迁移应用。

（二）5E教学模式与其他教育理念的融合与创新

在新课改背景下，生物学教师要积极转变教学观念，改革教学模式，创新教学方法，有效培养学生的核心素养。探索5E教学模式与其他教育理念的结合并开展教学实践，进行教学的融合与创新，不仅为教师深入开展基于5E教学模式的生物课堂教学提供经验借鉴，更推动了生物学教学的创新性改革。

1. STEM教育理念

5E教学模式各环节与STEM教育中的工程设计过程相辅相成[5] ，因此教师可以将二者相融合，引导学生运用所学知识解决实际问题。2019年，Bybee提出融合STEM教育理念的5E教学模式，论证了5E教学模式是最适合STEM教育的模式之一[6]，并有研究表明这种融合STEM教育理念的5E教学模式可以提高学生的学业成绩、创造力和科学本质观。我国学者以STEM教育为背景，以5E教学模式流程为框架，尝试构建出面向本土化教育的、融合了STEM教育理念的5E探究式教学模式[7]。例如，施茂庆[8]基于该模式开展了主题为“生长素的生理作用”的教学，旨在促进学生深度学习，把握科学本质。

2. HPS教育理念

HPS教育是一种基于科学本质的科学史教育，立足于提高学生的生物学学科核心素养，进而改善学生对科学本质观的认识。与传统教学相比，5E教学模式更适合进行科学史教学，因为它从激发学生的探究欲望入手，引导学生了解科学本质，并掌握科学思维和方法。在课堂实践层面，5E教学模式是培养学生核心素养的有效策略，因此，在生物学教学中尝试构建融合HPS理念的5E教学模式具有一定的可行性。成茵茵等人[9]以“生物膜的流动镶嵌模型”为例，将5E教学模式的5个环节应用在科学史的教学中，让学生在亲历科学探究的过程中形成结构与功能观。徐思麒[10]通过实践发现该模式下的高中生物学课堂能够有效提高学生的科学本质观。在融合HPS教育理念的5E教学模式下，以科学史创设情境，激发学生兴趣，引导学生参与探究，最后在新情境中迁移和深化知识[11]。

3. 翻转课堂理念

5E教学模式框架可为设计和组织翻转课堂活动提供指导，有助于提高教学活动的连贯性和逻辑性，将这两种模式结合能为学生提供更多参与学习活动（如小组讨论）的机会。我国学者余秀[12]以“孟德尔的豌豆杂交实验一”为例，采用翻转课堂进行教学，其中在“探究验证分离定律的方法”中采用5E教学模式，帮助学生理解并内化新概念。国外有学者以5E教学模式开展生物学课堂教学，在其各个环节中安排了不同的翻转课堂活动，通过线上线下混合教学培养学生对生物学知识的理解并开展实践活动，促进学生的批判性思维、问题解决和沟通能力的提升。

（三）5E教学模式对生物学学科核心素养的培养

《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》明确了核心素养在教育教学中的重要地位，以及学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。2018年1月，基于我国基础教育课程改革的现实需求，教育部颁布了普通高中课程方案和课程标准，首次提出 “学科核心素养”这一概念。

2017年，刘欣颜、麦纪青和刘恩山[13]将5E教学模式与高中生物学学科核心素养相联系，从生命观念、科学思维、科学探究及社会责任四个维度出发，具体探讨了5E教学模式培养学生生物学学科核心素养的有效性与适配性，并厘清了两者的关系（如图1），推动了生物学教学的改革。

1. 生命观念

生命观念是生物学科区别于其他学科的关键素养，是学生认识生命世界、解释生命现象的重要抓手和最终归宿，包括“结构与功能观”“进化与适应观”“稳态与平衡观”等。生命观念的形成需要以概念学习为基础，而5E教学模式的核心是概念的自主构建，与生命观念的形成过程相契合。在基于5E教学模式培养学生生命观念的生物学教学中，教师以建构科学概念或发展生命观念为教学目标，将生命观念渗透在教学的各个环节：在“解释”环节将概念提炼升华为生命观念[14]；在“迁移”环节采用提供生物学事实、设置具体概念的本质问题、联系其他概念和创设新情境等策略让学生进一步领会生命观念[15]；在“评价”环节促进生命观念的落实。张晨曦[16]、魏淑雯[17]梳理了人教版高中生物学必修教材中蕴含生命观念的相关内容，并基于实践研究证明了5E教学模式能有效提高学生的生命观念。

2. 科学思维

科学思维作为生物学学科核心素养之一，是学生发展必备品格与关键能力的基础。科学思维是学生建构概念体系，形成生命观念的重要途径，但科学思维不是与生俱来的，需要经过系统培养[18]。5E教学模式的教学过程是引导学生主动建构概念的过程，正确运用该模式有助于学生形成归纳与概括、演绎与推理的能力以及批判性思维等[19]。黄葳[20]在基于5E教学模式的生物学课堂中，引导学生对社会科学性议题做出理性解释和判断，从而培养学生的演绎推理能力以及批判性思维；何源[21]则通过情境创设引导学生建构概念，以培养学生的归纳总结与模型建构能力。

3. 科学探究

科学探究是生物学学科核心素养的一个重要维度。5E教学模式以探究为中心，合理安排教学活动，能够有效培养学生的科学探究能力。容银燕[22]在进行高中生物学教学的实践和探索后，发现5E教学模式可有效提升学生的科学探究能力。5E教学模式的不同环节可促进学生不同层次科学探究能力的发展，如“吸引”环节可培养学生的观察提问能力，“探究”环节可培养学生的实验设计与方案实施能力[23]。

4. 社会责任

社会责任的培养是一个长期过程，生物学学科的各个核心素养之间的关系是相辅相成的，5E教学模式与生物学学科核心素养的关系图说明可以将社会责任的培养贯穿于5E教学的多个阶段。已有研究表明，5E教学模式在“血糖调节”[24]“生物膜的流动镶嵌模型”[25]等内容的教学活动中，有助于学生社会责任的培养。

三、小结与展望

5E教学模式能够较好地将概念建构与探究活动相结合，在生物学科教育领域受到广泛关注。在课型应用上，5E教学模式主要用于开展新授课、实验课及复习课，能够引发学生新旧概念间的冲突，促进学生主动建构概念；在教学融合与创新上，探索5E教学模式与其他教育理念，如STEM教育、HPS教育及翻转课堂等理念的契合点，能够促进生物学课堂教学改革；在课程目标上，通过5E教学模式渗透生物学学科核心素养，能够促进课程理念和课程目标的有效落实。

在以生物学学科核心素养为导向的生物学教育中，以 5E教学模式开展教学时，教师要透彻理解5E教学模式的核心思想，并具备把控课堂教学的能力，促进学生深度学习，打造高效课堂。

现阶段，5E教学模式的研究大都局限于一节课的探索，只能为课堂教学提供部分范例，且基于5E教学模式的生物学教学对教师和学生都提出了一定的要求，但目前缺乏针对该模式的系统指导和建议。基于生物学学科核心素养的培养要求，未来可尝试进一步探索5E教学模式的适用条件和范围、5E教学模式的指导建议以及5E教学模式融合其他教学理念的效果评价及策略开发。

［   参   考   文   献   ］

[1]  胡久华，高冲. 5E教学模式在我国的教学实践及其国外研究进展评析[J].化学教育，2017（1）：5-9.

[2]  吴成军，张敏.美国生物学“5E”教学模式的内涵、实例及其本质特征[J].课程·教材·教法，2010（6）：108-112.

[3]  王健，李秀菊.5E教学模式的内涵及其对我国理科教育的启示[J].生物学通报，2012（3）：39-42.

[4]  BYBEE R W，TAYLOR J A，GARDNER A，et al. The BSCS 5E instructional model：origins and effectiveness[J].Coloraolo Springs，CO：BSCS，2006（5）：88-98.

[5]  顾文佳，曹志江.美国STEM教育案例中的“5E”教学模式的分析及启示[J].中学生物学，2020（5）：66-68.

[6]  BYBEE R W. Using the BSCS 5E instructional model to introduce STEM disciplines[J]. Science and Children，2019（6）：8-12.

[7]  赵呈领，赵文君，蒋志辉.面向STEM教育的5E探究式教学模式设计[J].现代教育技术，2018（3）：106-112.

[8]  施茂庆.5E教学模式下的高中生物学STEM教育：以“生长素的生理作用”教学为例[J].福建基础教育研究，2020（8）：130-131，137.