GeoGebra支持下POE教學(xué)策略實(shí)踐研究

寧鎮(zhèn)宇　夏羿娥　馮潔　李紅梅

［摘 要］利用POE教學(xué)策略結(jié)合GeoGebra軟件設(shè)計(jì)“拋體運(yùn)動的規(guī)律”的教學(xué)方案，可以體現(xiàn)以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)觀。運(yùn)用GeoGebra軟件，可以將拋體運(yùn)動規(guī)律更加直觀地顯示出來，這樣有利于學(xué)生觀察與研究，有利于培養(yǎng)學(xué)生動手操作和解決問題的能力。

［關(guān)鍵詞］POE教學(xué)策略；拋體運(yùn)動規(guī)律；GeoGebra

［中圖分類號］? ? G633.7? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）29-0054-04

POE（Predict-Observe-Explain，意為預(yù)測、觀察、解釋）教學(xué)策略是基于學(xué)生行為建立的實(shí)驗(yàn)演示策略［1］。在這種策略的指引下，教師以學(xué)生為主體開展演示活動。運(yùn)用GeoGebra軟件的目的是將抽象的現(xiàn)象變得更加直觀，有利于學(xué)生觀察。本文將POE教學(xué)策略和GeoGebra軟件有機(jī)融合，用于探究拋體運(yùn)動的規(guī)律，以幫助學(xué)生加深對平拋運(yùn)動規(guī)律的理解，幫助學(xué)生建構(gòu)物理知識，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

一、POE教學(xué)策略的理論研究

（一）理論基礎(chǔ)

建構(gòu)主義理論認(rèn)為，知識的學(xué)習(xí)是個體積極主動地進(jìn)行意義建構(gòu)的過程，學(xué)生在經(jīng)歷圖式、順應(yīng)、同化、平衡后，將他們在日常生活和學(xué)習(xí)中積累的經(jīng)驗(yàn)、看法、見解整合成新的知識進(jìn)行建構(gòu)，進(jìn)而形成新的見解和經(jīng)驗(yàn)［2］。POE教學(xué)策略的預(yù)測、觀察、解釋的三個階段剛好和建構(gòu)主義的四個過程高度一致?？梢?，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為POE教學(xué)策略提供了理論基礎(chǔ)。

（二）POE教學(xué)策略的來源

POE教學(xué)策略是由岡斯通（Gunstone）和懷特（White）于1992年提出的。它分為三個環(huán)節(jié)：預(yù)測、觀察、解釋，是一種應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)的演示策略［3］。它與傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)過程相比，更能體現(xiàn)以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)過程，并且運(yùn)用POE策略能暴露學(xué)生已有的前概念。學(xué)生暴露前概念后，教師可以根據(jù)學(xué)生暴露的問題進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，從而在教學(xué)過程中將學(xué)生的前概念進(jìn)行轉(zhuǎn)變，加深學(xué)生對新概念的理解。POE教學(xué)策略下的演示實(shí)驗(yàn)可以引起學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，這對提高教學(xué)效率有一定的幫助。

在傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)過程（提出問題—猜想與假設(shè)—制訂計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)—分析與論證—評估—交流與合作）中，教師占據(jù)主體地位（實(shí)驗(yàn)操作過程和演示都是教師一個人完成），而學(xué)生的任務(wù)是觀察與記錄，這違背了當(dāng)前的教育教學(xué)觀，不利于培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力以及發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的能力。而POE教學(xué)策略符合當(dāng)前素質(zhì)教育的教學(xué)觀。

（三） POE教學(xué)策略的三個環(huán)節(jié)

預(yù)測（P）：是指學(xué)生結(jié)合自己已有的生活經(jīng)驗(yàn)和在教師設(shè)定的特定情境（提供的素材、視頻、實(shí)驗(yàn)作為預(yù)測提示）下做出的預(yù)判。

觀察（O）：指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、觀察現(xiàn)象，得出總結(jié)。

解釋（P）：指教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解釋觀察結(jié)果和預(yù)測結(jié)果之間的相同之處和差異。

它們?nèi)咧g的關(guān)系：預(yù)測是實(shí)施POE教學(xué)策略的開始環(huán)節(jié)，是觀察和解釋的前提，起到先鋒的作用；觀察是實(shí)施POE教學(xué)策略的中間環(huán)節(jié)，對預(yù)測和解釋有承上啟下的作用；解釋是實(shí)施POE教學(xué)策略的最后環(huán)節(jié)，是對預(yù)測和觀察的總結(jié)。

（四） POE教學(xué)策略的流程圖

POE教學(xué)策略的三個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，每個環(huán)節(jié)都有不同的步驟，利用流程圖的模式將POE教學(xué)策略整合成如圖1所示的關(guān)系圖。

二、GeoGebra軟件的介紹

GeoGebra是一套結(jié)合幾何、代數(shù)、數(shù)據(jù)表、圖形、統(tǒng)計(jì)和計(jì)算的動態(tài)數(shù)學(xué)軟件，同時具有處理代數(shù)與幾何的功能，其功能強(qiáng)大，操作簡單［4］。將GeoGebra軟件應(yīng)用于“拋體運(yùn)動的規(guī)律”教學(xué)，可以將平拋運(yùn)動直觀化，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維的形成。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）教材分析

“拋體運(yùn)動的規(guī)律”是新人教版高中物理必修第二冊第五章“拋體運(yùn)動”中的第4節(jié)，具體可以把拋體運(yùn)動的知識點(diǎn)分為三個階段進(jìn)行分析：第一階段從生活中的實(shí)際現(xiàn)象入手，學(xué)生討論、分析、交流，能初步了解什么是平拋運(yùn)動；第二階段通過運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究得出平拋運(yùn)動的特點(diǎn)和規(guī)律，構(gòu)建物理模型，推導(dǎo)平拋運(yùn)動的速度和位移公式；第三階段運(yùn)用平拋運(yùn)動的知識解決實(shí)際問題。

（二）學(xué)情分析

高一學(xué)生已經(jīng)理解了直線運(yùn)動，會利用牛頓運(yùn)動定律分析判斷直線運(yùn)動的形式，對運(yùn)動與相互作用觀念形成初步認(rèn)識。拋體運(yùn)動將學(xué)生的認(rèn)知從一維空間擴(kuò)展到二維空間，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的運(yùn)動與相互作用觀念和運(yùn)用所學(xué)知識解決新問題的能力。本章是培養(yǎng)學(xué)生抽象能力和實(shí)驗(yàn)探究能力的重要章節(jié)，高一學(xué)生已經(jīng)開始從形象思維向抽象思維過渡，注重從現(xiàn)象到本質(zhì)的追尋。

生活中的拋體運(yùn)動、曲線運(yùn)動的情境比比皆是，之前的直線運(yùn)動不能很好地解決物理與生活中的很多問題。學(xué)生學(xué)習(xí)拋體運(yùn)動時，教師可以利用學(xué)生的好奇心、探究欲望激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以幫助或引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)運(yùn)用已知獲取未知的臺階，即通過已經(jīng)學(xué)過的直線運(yùn)動相關(guān)概念和規(guī)律、牛頓運(yùn)動定律的知識和數(shù)學(xué)知識，嘗試通過“化曲為直”的思想，把曲線運(yùn)動分解成直線運(yùn)動。

（三）重難點(diǎn)分析

重點(diǎn)：掌握平拋運(yùn)動的條件、特點(diǎn)以及平拋運(yùn)動的規(guī)律，會運(yùn)用實(shí)驗(yàn)分析平拋運(yùn)動在水平方向和豎直方向的特點(diǎn)，并對平拋運(yùn)動的知識進(jìn)行總結(jié)概括和運(yùn)用。

難點(diǎn)：引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)平拋運(yùn)動實(shí)驗(yàn)，并探究其運(yùn)動特點(diǎn)和規(guī)律。

（四）教學(xué)目標(biāo)分析

“拋體運(yùn)動的規(guī)律”的教學(xué)目標(biāo)如表1所示。

（五）教學(xué)過程設(shè)計(jì)

1.情境引入

“情境引入”的教學(xué)活動設(shè)計(jì)如表2所示。

2.在POE教學(xué)策略下利用GeoGebra軟件繪制拋體運(yùn)動的軌跡及呈現(xiàn)其規(guī)律。

環(huán)節(jié)一：預(yù)測

預(yù)測是POE教學(xué)策略的首要環(huán)節(jié)，是學(xué)生基于已有的認(rèn)識去思考教師提出的問題，它能暴露學(xué)生的前概念，在新舊知識之間產(chǎn)生認(rèn)知沖突，也為教師的教學(xué)提供幫助。在預(yù)測環(huán)節(jié)中，學(xué)生在教師的幫助下，利用GeoGebra軟件繪制排球的運(yùn)動軌跡，學(xué)生主動參與其中，這樣可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?！邦A(yù)測”環(huán)節(jié)的教學(xué)活動設(shè)計(jì)如表3所示。

環(huán)節(jié)二：觀察

觀察是POE教學(xué)策略的中間環(huán)節(jié)，它是對預(yù)測環(huán)節(jié)進(jìn)行驗(yàn)證，學(xué)生利用GeoGebra軟件繪制排球的運(yùn)動軌跡圖、平拋運(yùn)動的角度關(guān)系圖和位移關(guān)系圖。在觀察環(huán)節(jié)中，學(xué)生以預(yù)測的問題為基礎(chǔ)，利用GeoGebra軟件中的動畫演示進(jìn)行觀察，研究預(yù)測的問題，得出規(guī)律?！坝^察”環(huán)節(jié)的教學(xué)活動設(shè)計(jì)如表4所示。

環(huán)節(jié)三：解釋

解釋是POE教學(xué)策略的最后環(huán)節(jié)，它是對預(yù)測和觀察兩個環(huán)節(jié)進(jìn)行概括，分析得出的結(jié)論是否與預(yù)測一致。讓學(xué)生全程參與討論交流，提出各自的見解和想法?！敖忉尅杯h(huán)節(jié)的教學(xué)活動設(shè)計(jì)如表4所示。

將POE教學(xué)策略應(yīng)用于探究平拋運(yùn)動的規(guī)律，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；在探究的過程中體現(xiàn)了以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的教學(xué)觀，符合當(dāng)前提倡的素質(zhì)教育要求；對學(xué)生的語言表達(dá)、概括總結(jié)、動手操作、邏輯推理有一定的幫助。

GeoGebra軟件可以幫助學(xué)生將問題和研究對象更直觀地表示出來，有利于問題的解決。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 林雪梅，張軍朋.“POE”教學(xué)策略及其在物理教學(xué)中的應(yīng)用［J］.物理教學(xué)探討，2011，29（4）：74-76.

［2］? 周玨誼，張軍朋.POE教學(xué)策略在物理教學(xué)中的應(yīng)用：以“決定浮力大小的因素”為例［J］.物理教學(xué)探討，2021，39（5）：5-7，11.

［3］? 劉健智，程婷.GeoGebra軟件在物理可視化教學(xué)中的應(yīng)用［J］.物理教師，2021，42（6）：70-73.