基于POE教学策略的概念转变教学研究

洪培 丁寒婷 陈明林

摘要 POE教学策略的“预测、观察、解释”步骤在充分发挥学生主体性的基础上，帮助学生完成前科学概念的转变。没有独立的主体意识、缺乏自觉积极学习态度的学生，很难建构形成自身内在的知识体系，不利于对新知识的学习。因此对于实践性和科学性极强的生物学科来说，更体现概念转变教学的重要性。在介绍 POE教学策略的基础上，以“生长素的生理作用”一节为例，探究了其如何有效地促进学生进行概念转变。

关键词 POE教学策略 学生的主体性 概念转变

中图分类号 G633.91              文献标志码 B

1 前言

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》明确提出了“内容聚焦大概念”的重要理念，而在完成这一理念教学时，则要讲究次要概念和一般概念的有效达成，尤其是生物学科，突破概念转变教学显得尤为重要。为了达成此项目标，选择有效的教学策略则是关键。新课改下教学策略很多，如 POE（Pre⁃ dict-Observe-Explain）教学策略、DOE（Demonstrate- Observe-Explain）教学策略、行为主义教学理论、建构主义教学策略、多元智力理论教学策略等。事实上，针对不同的课型，教师可以选择不同的教学策略，力求教学效果的最优化。

目前 POE 教学策略在国内外均取得广泛的应用。本研究将以2019年人教版新教材“生长素的生理作用”一节为例，阐述如何在POE教学策略理念下，进行概念转变理论教学研究，以期为中学生物学教学提供理论和实践范例。

2  POE 教学策略

2.1 POE教学策略的概念界定

“POE”教学策略其实是三个英文单词“Predict- Observe- Explain”的首字母的缩写，即“预测-观察-解释”。“POE”教学策略本源是建构主义，并在概念转变、观察渗透等学术理论的基础上不断丰富，结合 Champagne 等提出的“DOE 策略”最終形成的一种演示策略，由 White R. T.和 Gunstone R.F.于1992年正式提出。“POE”策略的要点就是尊重学生的个体主动性，让学生根据已有的知识储备和生活经验预测有关概念，再让学生通过观察产生认知冲突，最后进行合理解释，从而完成前科学概念的有效转变。

2.2 POE教学策略的步骤

2.2.1预测

教师站在学生的角度，创设相关的教学情境。学生主动参与教学活动，融入教学情节，并能够根据自身内在的知识体系在同化新知识的过程中对所设现象的原因或结果进行预测。通过预测环节，教师可以了解学生的前科学概念甚至迷思概念。由于大部分前科学概念具有不稳定性，所以在“预测”阶段，教师通常要将学生的预测结果和依据记录下来，避免“观察”结束后受观察结果的影响而掩盖了前科学概念，从而更好地实现概念转变。这与 Posner 等人提出的概念转变模型理论观点是一致的。值得一提的是，预测是学生根据已知在特定的情境中对特定现象或者问题的推测，并不是毫无根据的猜想。教师在预测过程中要充分发挥学生的主动能动性，则能锻炼学生的思维能力，从而更有效地提高教学效果。

2.2.2观察

观察能力是学生在学习过程中必须掌握的关键能力，也是学生科学素养养成的重要影响因素。学生在进行观察阶段之前，要确保已完成预测步骤。通常，把头脑中存在的与科学概念不一致的认识称为迷思概念或前科学概念。学生只有基于自觉观察，才有可能完成后续的概念转变。

2.2.3解释

学生对比自己的预测与观察的结果，独立地分析与思考，解释所发现的现象或问题，从而将前科学概念转变为科学概念，进而同化新知识。无论观察与预测的结果是否相符，教师应当鼓励学生对自己的结果做出创造性的解释，打破思维定势，表达出自己最真实的想法。同时，教师要积极鼓励学生发散思维，并能用简洁的语言进行表达科学概念。教师需及时给予正确的评价，防止学生误将迷思概念作为创新的源头。学生通过认知冲突引发概念转变，在解释过程中重新调整认知结构，培养生物学学科核心素养，继而获得创造性的发展。

3 基于POE教学策略促进学生概念转变的应用

“生长素的生理作用”是新人教版高中生物选择性必修1第五章“植物生命活动的调节”第一节“植物生长素”的重难点。此部分内容的教学目标为：简述生长素的生理作用;归纳概括顶端优势的原理;通过处理表格数据，提高观察分析以及解决问题的能力;通过生长素两重性的学习，掌握适度原则。生长素在植物体内并不直接参与细胞代谢，主要是给细胞传达一种代谢调节的信息。因此该内容对于高二年级的学生来说相对难以理解。下面将基于POE 教学策略进行教学设计，帮助学生顺利完成概念转变，将新知识内化于心。

3.1生长素的生理作用及其特点——两重性

3.1.1环节一：预测

教师展示一张生长在悬崖边上的大树图片，大树靠近太阳一侧长得十分旺盛，而背面一侧长得相对稀疏。并提出问题：生长素对植物生长有什么影响？是否生长素浓度越高，植物生长越快？生长素是否会对植物起抑制作用？学生利用所学的植物生长素的向光性这一知识点，进行推理预测：生长素从向光侧向背光侧转移，背光侧的生长素比向光侧的多，从而使背光侧的细胞比向光侧细胞伸长的快，使植物弯向光源生长。因此，生长素对植物生长起促进作用。同时，教师在此过程中还会发现学生易产生以下前科学概念：生长素顾名思义就是对植物生长起促进作用，甚至只起促进作用;生长素的浓度越高，植物生长越快。

3.1.2环节二：观察

学生观察多媒体播放的“探索不同浓度的生长素对月季插条生根情况的影响”实验的演示视频，记录下数据，并利用描点法在坐标系中绘制生长素浓度与生根条数的关系，得出一条曲线（图1）。在此过程中，教师要注意培养学生运用科学的思维方法认识事物、解决问题的思维习惯和能力。学生分析教师所提供的感性材料，启发思维认识本质，在原有的认知水平上，能够顺应前科学概念“生长素对植物生长的确起促进作用”。同时，学生很容易否定自己的错误概念，生长素并不只是促进生长的植物激素。

3.1.3环节三：解释

根据教师提供的数据以及学生处理表格数据所得曲线图1，各小组组内相互讨论后，选择一名成员在黑板上画出曲线的大致走向，并阐明该实验所得结论。学生得出结论：在一定浓度范围内，生根的条数随着生长素浓度的增大而增加;到一最适浓度后，促进作用逐渐减弱至零，再增大则会发生抑制作用。在学生自主解释的过程中，教师间接引导其纠正错误的概念，能够使学生达到概念转变的高峰，从而纠正学生的迷思概念，引导学生做出科学合理的解释：生长素对植物生长不仅起促进作用还起抑制作用，且只有在一定范围内，生长素的浓度越高，植物生长越快。即生长素的两重性——低浓度促进生长，高浓度抑制生长。

3.2生长素在细胞和在器官水平上发挥的作用关系

3.2.1环节一：预测

根据前面生长素对植物生根影响的观察，学生很容易会产生对植物其他器官的探究欲望。在教师的引导下，学生能够进一步推测出：对植物体的其他器官而言，生长素的生理作用依然具有两重性。这时，教师追问：那么，对于植物体的不同器官，生长素促进其生长的最适浓度相同吗？如果不同，那么根、芽、茎对生长素的敏感程度之间又有怎样的关系呢？有效的提问能够不断提高学生的自觉性，在强化学生主体意识的基础上，加快学生的概念转变。而在学生对此问题的预测过程中，教师经常会发现学生有这样的迷思概念：有学生会认为一个植物体作为一个物理意义上的整体，生长素促进各器官生长的最适浓度必然是相同。还有学生会结合生活经验，觉得对同一植株的根芽茎而言芽更嫩、根最老，所以推测它们对生长素的敏感程度为芽>茎>根。

3.2.2环节二：观察

学生认真观察课本思考与讨论中所示的科学家研究不同浓度生长素对植物不同器官的作用所得的结果（图2）。教师利用更加严谨的科研结果来论证学生的预测结果，在增加信服力的基础上，既拓宽了学生的视野，又启发学生养成求真务实的科学态度。

3.2.3环节三：解释

依据观察结果，教师引导学生分析讨论，并帮助学生以描述性的文字表达哪种预测结果较合理的理由。学生普遍认同：生长素促进植物不同器官生长的最适浓度不同，要是相同的话，图2中生长素浓度与各器官生长关系曲线的顶点的横坐标应该相同。教师引导学生分析纵坐标的含义，进一步证实了生长素的两重性，加深了学生的理解。从科学家的研究结果还可以清晰地看出，如生长素浓度在10-4 mol/L 时，促进茎的生长，而抑制根和芽的生长，且抑制程度根大于芽。在得到此事实的基础上，学生打破思维定势，做出创造性的解释，最终形成了新的科学概念：不同器官对生长素的敏感程度不同，且敏感程度为根>芽>茎。同时，学生完成概念转变，即对“抑制”的解释：①生长素浓度在10-4 mol/L 时，促进茎的生长，而抑制根和芽的生长，对于自身对照而言，要消除根和芽会缩回的迷思概念，实际上根和芽也生长，此时的“抑制”含有“促进”的一面;②相对于有空白对照而言，此时的抑制与空白对照相比含有“减缓”的意思。这样可以有效培养学生对照的概念和科学素养的达成。

3.3顶端优势原理

3.3.1环节一：预测与观察

教师展示社会生活中的案例：①园艺师将盆景修剪成塔形树冠。园艺师会定期修剪树木，为了让植株长出更多的侧枝，从而以更加丰满的表型供人欣赏。②农民会在适当的时间摘除棉花植株的顶芽，使其长出更多的侧芽，以收获更多的棉花。

真实的生活情境可以让学生的自觉性增强，更自然地进入学习状态，并激发他们的求知欲。在亲切的生活场景中，学生易发挥能动性;教师应把握好时机，有节奏地鼓励学生应用所学知识，大胆预测所观察案例中存在的特意行为的原因。刚接受以上新知识的学生容易混淆此原因的预测，有一定的难度。有学生联系到上一知识点中不同器官对生长素的敏感程度不同，会推测：顶芽与侧芽可能作为不同部位的器官，导致顶芽生长较快、侧芽生长较慢。为了欣赏价值以及经济效应，自然需要去除顶芽。这时，教师要恰当引导学生调整预测的角度，并提示学生观察的重点在于去除顶芽后，侧芽“加快”生长。由此，学生能够大胆预测：去除顶芽前后，侧芽部位因生长素浓度的降低而发挥促进作用得以加快生长。教师利用丰富的直觀感受，使学生充分感知，在促进学生抓住本质特征的同时，便于加深理解记忆，甚至便于知识的分化与泛化。

3.3.2环节二：解释

教师进行简单的类比：牙齿作为人体重要的消化器官，人们并不能因为门齿与犬齿的位置不同而否定它们为同种器官。学生由此推翻错误的预测结果，进而纠正错误的概念。结合上述预测，学生展开激烈的讨论，相互质疑与补充。教师利用生长素的极性运输这一知识点，带领学生分析出顶芽产生的生长素会向下运输，使得枝条上的侧芽部位生长素浓度较高。学生发挥创造性，发散思维，结合生长素作用的两重性这一特点，推理出：高浓度的生长素抑制侧芽的发育，从而使得植株表现出顶端优势，去除顶芽，侧芽处的生长素浓度得以降低，才能够加快生长。通过一系列预测、观察分析，学生进行有理有据的讨论，最终成功建构科学概念。

4 启示

学生是认知的主体，知识的积极建构者。学生的主体性发展是一个由低级向高级，由量变到质变的连续不断的发展过程。POE 教学策略的三大步骤基于学生的能动性、自觉性与创造性，逐步促进学生自主学习，自我完善，从而鞭策学生完成概念转变。

（1）充分贯彻以“生”为本的教学理念，推动学生进行概念转变。在生物学科中，学生对于生命观念的认识发展过程是从自己的感觉经验出发，基于基本科学事实，上升为概念原理，才能够形成正确的生命观念。奥苏伯尔提倡的有意义学习将学习材料以非人为的和实质性的方式与学生的原有知识联系起来。学生在调整认知结构的变化和发展中，最终形成科学概念。

（2）合理利用科学研究成果，推动学生顺应或同化前概念。学生在进行特定教学内容的学习前，教师应当查找最新的科技文献，在对课题的研究历程以及目前所遇到的问题有足够了解的情况下，从中发掘激发学生转变前概念的突破点。

（3）积极联系生活实际，推动学生巩固科学概念。教师既要以学习基础知识为主导，更要引导学生从理论与实际的联系上去理解知识，注重运用知识去分析解决生活中的实际问题，学以致用是知识内化于心的关键。教师要善于引导学生基于生物学的认识，参与生产生活问题的讨论，做出理性解释和判断，让学生明白学习内容的价值所在，帮助学生在潜移默化下完成概念转变。

5 结语

POE 教学策略中能动预测、自觉观察和创造性解

释是不断递进的步骤，促进学生的主体性由低到高逐步发展，对推动学生形成新的科学概念卓有成效。同时，此三大步骤作为一个整体，缺一不可，即使各步骤的具体实施方法多样，仍然具有相同的重要性。教师要充分发挥学生的主体意识，增强学生的专注力，让学生真实地参与教学活动，愉快地学习与成长。综上所述，运用POE教学策略充分贯彻以“生”为本的教学理念，提升学生推理、观察和分析解释能力，能够促进学生主动建构新知识，完成对前概念的转变。

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