POE策略在初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

奚天雪

摘 要 在探究蚯蚓適應(yīng)土壤中生活的特征過(guò)程中，巧妙運(yùn)用POE策略，發(fā)展學(xué)生在探究性實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)思維，優(yōu)化演示實(shí)驗(yàn)效果，從而幫助學(xué)生更好地構(gòu)建科學(xué)概念。

關(guān)鍵詞 POE策略 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 蚯蚓 概念

預(yù)測(cè)一觀察一解釋（Predict-Observe-Explain，POE）是在探查學(xué)生已有認(rèn)知的基礎(chǔ)上提出的，滲透有建構(gòu)主義、觀察滲透理論哲學(xué)觀念、前概念和概念轉(zhuǎn)變等教育教學(xué)理論，是一種新型的基于現(xiàn)代教育研究的教學(xué)策略。運(yùn)用POE策略進(jìn)行教學(xué)時(shí)，教師首先提供問(wèn)題情境和提示信息，促進(jìn)學(xué)生通過(guò)前科學(xué)概念預(yù)測(cè)可能的發(fā)展和變化;然后，學(xué)生觀察與記錄實(shí)際的發(fā)展與變化;最后，學(xué)生通過(guò)討論交流來(lái)解釋觀察現(xiàn)象，并解釋預(yù)測(cè)結(jié)果與觀察結(jié)果的一致性或差異性。

蘇科版《生物學(xué)》中“探究蚯蚓適應(yīng)土壤中生活的特征”為第二課時(shí)，以“蚯蚓適應(yīng)土壤中生活的特征”為主，“蚯蚓與人類的關(guān)系”為輔，以“特征”知識(shí)為基礎(chǔ)來(lái)理解“關(guān)系”，在探究能力上對(duì)學(xué)生有更高的要求，旨在提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，發(fā)展科學(xué)思維。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)已具備一定的觀察能力和探究技能，且生活中已認(rèn)識(shí)蚯蚓并有強(qiáng)烈的探究欲。但是，由于缺乏細(xì)致的觀察和探究，學(xué)生對(duì)蚯蚓的適應(yīng)性特征缺乏全面系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。

下面以“探究蚯蚓適應(yīng)土壤中生活的特征”為例，運(yùn)用POE教學(xué)策略，進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)化。

1 預(yù)測(cè)

I.I 創(chuàng)設(shè)情境

教師提供在三種土壤中（潮濕疏松富含有機(jī)物土壤、一般土壤、植被破壞干旱土壤）每畝地蚯蚓數(shù)量的數(shù)據(jù)資料，提問(wèn)：蚯蚓喜歡生活在怎樣的土壤環(huán)境中？學(xué)生通過(guò)數(shù)據(jù)分析，結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)，說(shuō)出蚯蚓喜歡生活在潮濕、疏松、富含有機(jī)物的土壤中。教師繼續(xù)提問(wèn)：生活在土壤中的蚯蚓有何適應(yīng)性的特征呢？

1.2 預(yù)測(cè)提示

教師提供學(xué)習(xí)單，展示實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

分組實(shí)驗(yàn)一：看一看、摸一摸蚯蚓。學(xué)生肉眼觀察并借助放大鏡觀察蚯蚓的體形、體色和體表結(jié)構(gòu)，區(qū)分蚯蚓的前后端，并記錄觀察結(jié)果。教師提問(wèn)：用手指在蚯蚓的體表輕輕觸摸有什么感覺(jué)？來(lái)回?fù)崦球镜母姑嬗惺裁锤杏X(jué)？為什么？

演示實(shí)驗(yàn)：觀察蚯蚓的運(yùn)動(dòng)。教師提問(wèn)：光滑和粗糙兩種表面，哪種表面比較適合蚯蚓的運(yùn)動(dòng)呢？為什么？

分組實(shí)驗(yàn)二：探究蚯蚓對(duì)外界刺激做出的反應(yīng)。用玻璃棒分別輕觸碰蚯蚓身體的前端、中端和后端，觀察蚯蚓的反應(yīng)。

1.3 學(xué)生預(yù)測(cè)

分組實(shí)驗(yàn)一：看一看、摸一摸蚯蚓。根據(jù)生活觀察的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生能描述蚯蚓長(zhǎng)圓柱形的體形，顏色呈現(xiàn)暗紅色或者灰黑色，體表“一圈一圈的”（環(huán)狀體節(jié)），向前運(yùn)動(dòng)的一段是前端（前端有口和環(huán)帶）。部分學(xué)生曾摸過(guò)蚯蚓，感受過(guò)濕潤(rùn)、黏滑的感覺(jué)，個(gè)別學(xué)生曾讓蚯蚓在手心爬過(guò)，有癢癢的感覺(jué)，預(yù)測(cè)蚯蚓的腹面有“刺刺”的特殊結(jié)構(gòu)（剛毛）。

演示實(shí)驗(yàn)：觀察蚯蚓的運(yùn)動(dòng)。在光滑的地面上，學(xué)生根據(jù)滑出一定距離的體驗(yàn)，預(yù)測(cè)蚯蚓在光滑的表面蚯蚓的“滑”出距離。

分組實(shí)驗(yàn)二：探究蚯蚓對(duì)外界刺激做出的反應(yīng)。通過(guò)對(duì)生物基本特征的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠說(shuō)出生物對(duì)外界環(huán)境能做出反應(yīng)。參考人的特征，學(xué)生進(jìn)一步預(yù)測(cè)，蚯蚓的“頭部”（前端）對(duì)外界刺激更敏感。

1.4 教師分析

分組實(shí)驗(yàn)一前，有過(guò)生活經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生能夠有效預(yù)測(cè)，但是個(gè)別學(xué)生對(duì)蚯蚓知之甚少，沒(méi)有預(yù)測(cè)的根據(jù)，這樣更加激發(fā)了他們實(shí)驗(yàn)探究的興趣。演示實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生結(jié)合自身生活體驗(yàn)，進(jìn)行有根據(jù)的預(yù)測(cè)，但是也暴露了知識(shí)關(guān)聯(lián)的偏差，暴露了有問(wèn)題的前科學(xué)概念，預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際結(jié)果將出現(xiàn)矛盾，在沖突中學(xué)生能夠更好地構(gòu)建科學(xué)概念。分組實(shí)驗(yàn)二前，學(xué)生通過(guò)已有知識(shí)能夠說(shuō)出蚯蚓對(duì)觸碰刺激的反應(yīng)，習(xí)慣性地認(rèn)為前端的反應(yīng)一定是靈敏的，但還需要進(jìn)行觀察和實(shí)驗(yàn)，提供事實(shí)和證據(jù)驗(yàn)證。

2 觀察

做出預(yù)測(cè)后，教師為學(xué)生提供機(jī)會(huì)，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，通過(guò)親自觀察，獲得感性認(rèn)識(shí)，觀察變化和現(xiàn)象，在頭腦中與原有的預(yù)測(cè)進(jìn)行比較分析，幫助思維能力的培養(yǎng)。

在分組實(shí)驗(yàn)一中，教師選用威廉環(huán)毛蚓（一般體長(zhǎng)90-250 mm，便于觀察）作為實(shí)驗(yàn)材料，要求學(xué)生用肉眼觀察蚯蚓的體形、體色和體表結(jié)構(gòu)，鼓勵(lì)學(xué)生借助放大鏡進(jìn)一步細(xì)致觀察，使學(xué)生能夠全面觀察獲得比較完整的觀察結(jié)果。在摸一摸環(huán)節(jié)中，用輕輕觸摸蚯蚓表面、讓蚯蚓在手心里爬和來(lái)回?fù)崦炔煌姆绞?，學(xué)生獲得有差別的體驗(yàn)。該過(guò)程中，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)觀察的現(xiàn)象進(jìn)行語(yǔ)言描述，通過(guò)即時(shí)的問(wèn)題和提醒引發(fā)學(xué)生進(jìn)一步觀察。

觀察蚯蚓的運(yùn)動(dòng)教學(xué)中，教師提前準(zhǔn)備演示實(shí)驗(yàn)并錄制成視頻。選擇常用的黑板貼作為材料（一面光滑一面粗糙），將兩塊黑板貼緊貼平放（光面在前），用兩根玻璃棒固定蚯蚓的運(yùn)動(dòng)軌跡，下面擺放好長(zhǎng)尺。選擇5條赤子愛(ài)勝蚓，分別測(cè)量其在光面和糙面運(yùn)動(dòng)5 cm所用的時(shí)間。學(xué)生仔細(xì)觀察并在表格中記錄5組時(shí)間數(shù)據(jù)，計(jì)算平均值。

在分組實(shí)驗(yàn)二中，學(xué)生用玻璃棒或者手輕輕觸摸威廉環(huán)毛蚓的不同部位，觀察并記錄蚯蚓的反應(yīng)。為獲得準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師指導(dǎo)學(xué)生用3條以上的蚯蚓分別實(shí)驗(yàn)并觀察，觸碰可以是一種刺激，當(dāng)然也可以嘗試其他的刺激，如干濕刺激、光刺激。教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)前后對(duì)比圖，演示蚯蚓對(duì)干濕刺激的反應(yīng)。在解剖盤中均勻放入適量干燥的土壤，在左側(cè)土壤中噴灑適量水分保證濕潤(rùn)，立即在干濕交接處放入10條赤子愛(ài)勝蚓，每隔5 min拍照記錄。教師指導(dǎo)學(xué)生觀察演示圖片，描述現(xiàn)象并思考。另外，可鼓勵(lì)學(xué)生課后自主實(shí)驗(yàn)，探究蚯蚓對(duì)光刺激的反應(yīng)。

3 解釋

在得到實(shí)際觀察結(jié)果后，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比預(yù)測(cè)結(jié)果和觀察結(jié)果，判斷兩者是否一致。如果一致，則能有效加深概念理解，提供有效的事實(shí)證據(jù);如果不一致，則創(chuàng)造了有效的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生求知欲和探究欲，幫助概念轉(zhuǎn)變。

教師提出問(wèn)題：光滑和粗糙兩種表面，哪種表面比較適合蚯蚓的運(yùn)動(dòng)？學(xué)生在觀察演示實(shí)驗(yàn)視頻時(shí)，發(fā)現(xiàn)5條赤子愛(ài)勝蚓在光滑表面上運(yùn)動(dòng)5 cm上平均耗時(shí)14.6 s，而在粗糙表面運(yùn)動(dòng)需8.8 s。教師引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出蚯蚓適合在粗糙的表面上運(yùn)動(dòng)的結(jié)論，與預(yù)測(cè)結(jié)果有矛盾。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，通過(guò)生活體驗(yàn)提出的預(yù)測(cè)有偏差。這時(shí)，教師也可從生活體驗(yàn)入手幫助學(xué)生糾正，以光滑的地面上很滑也往往會(huì)打滑，短跑運(yùn)動(dòng)員穿釘鞋跑步等生活實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)解釋現(xiàn)象。

教師繼續(xù)提出問(wèn)題：蚯蚓哪部分對(duì)外界的刺激比較敏感？因?yàn)橛|碰力道等多方面原因，學(xué)生開(kāi)始對(duì)第一條威廉環(huán)毛蚓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，出現(xiàn)蚯蚓尾部觸碰后反應(yīng)激烈的現(xiàn)象，組間交流后有矛盾。這時(shí)，各小組團(tuán)結(jié)合作，教師引導(dǎo)各小組討論，最終一致同意再對(duì)其他威廉環(huán)毛蚓進(jìn)行平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，避免操作不當(dāng)帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)偏差。在統(tǒng)計(jì)多組觀察結(jié)果后，小組內(nèi)嘗試解釋可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并解釋偏差現(xiàn)象的可能原因，有利于進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，發(fā)展了學(xué)生的科學(xué)思維。

4 教學(xué)反思

POE策略在探究實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)中都有極好的運(yùn)用價(jià)值。相比于傳統(tǒng)的DOE策略（演示一觀察一解釋策略），POE策略能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的探宄欲和求知欲，當(dāng)實(shí)際結(jié)果和預(yù)測(cè)結(jié)果出現(xiàn)偏差時(shí)，認(rèn)知沖突和矛盾能夠幫助學(xué)生重新構(gòu)建科學(xué)概念，糾正錯(cuò)誤經(jīng)驗(yàn)。新課標(biāo)倡導(dǎo)的“提高生物科學(xué)素養(yǎng)”和“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”的教學(xué)理念，在實(shí)驗(yàn)中得到實(shí)踐，充分發(fā)揮了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和探究實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

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