POE策略在初中生物实验教学中的应用

奚天雪

摘 要 在探究蚯蚓适应土壤中生活的特征过程中，巧妙运用POE策略，发展学生在探究性实验中的科学思维，优化演示实验效果，从而帮助学生更好地构建科学概念。

关键词 POE策略 实验教学 蚯蚓 概念

预测一观察一解释（Predict-Observe-Explain，POE）是在探查学生已有认知的基础上提出的，渗透有建构主义、观察渗透理论哲学观念、前概念和概念转变等教育教学理论，是一种新型的基于现代教育研究的教学策略。运用POE策略进行教学时，教师首先提供问题情境和提示信息，促进学生通过前科学概念预测可能的发展和变化;然后，学生观察与记录实际的发展与变化;最后，学生通过讨论交流来解释观察现象，并解释预测结果与观察结果的一致性或差异性。

苏科版《生物学》中“探究蚯蚓适应土壤中生活的特征”为第二课时，以“蚯蚓适应土壤中生活的特征”为主，“蚯蚓与人类的关系”为辅，以“特征”知识为基础来理解“关系”，在探究能力上对学生有更高的要求，旨在提高学生的生物学学科核心素养，发展科学思维。学生通过学习已具备一定的观察能力和探究技能，且生活中已认识蚯蚓并有强烈的探究欲。但是，由于缺乏细致的观察和探究，学生对蚯蚓的适应性特征缺乏全面系统的认识。

下面以“探究蚯蚓适应土壤中生活的特征”为例，运用POE教学策略，进行课堂实验教学的优化。

1 预测

I.I 创设情境

教师提供在三种土壤中（潮湿疏松富含有机物土壤、一般土壤、植被破坏干旱土壤）每亩地蚯蚓数量的数据资料，提问：蚯蚓喜欢生活在怎样的土壤环境中？学生通过数据分析，结合已有经验，说出蚯蚓喜欢生活在潮湿、疏松、富含有机物的土壤中。教师继续提问：生活在土壤中的蚯蚓有何适应性的特征呢？

1.2 预测提示

教师提供学习单，展示实验任务。

分组实验一：看一看、摸一摸蚯蚓。学生肉眼观察并借助放大镜观察蚯蚓的体形、体色和体表结构，区分蚯蚓的前后端，并记录观察结果。教师提问：用手指在蚯蚓的体表轻轻触摸有什么感觉？来回抚摸蚯蚓的腹面有什么感觉？为什么？

演示实验：观察蚯蚓的运动。教师提问：光滑和粗糙两种表面，哪种表面比较适合蚯蚓的运动呢？为什么？

分组实验二：探究蚯蚓对外界刺激做出的反应。用玻璃棒分别轻触碰蚯蚓身体的前端、中端和后端，观察蚯蚓的反应。

1.3 学生预测

分组实验一：看一看、摸一摸蚯蚓。根据生活观察的经验，学生能描述蚯蚓长圆柱形的体形，颜色呈现暗红色或者灰黑色，体表“一圈一圈的”（環状体节），向前运动的一段是前端（前端有口和环带）。部分学生曾摸过蚯蚓，感受过湿润、黏滑的感觉，个别学生曾让蚯蚓在手心爬过，有痒痒的感觉，预测蚯蚓的腹面有“刺刺”的特殊结构（刚毛）。

演示实验：观察蚯蚓的运动。在光滑的地面上，学生根据滑出一定距离的体验，预测蚯蚓在光滑的表面蚯蚓的“滑”出距离。

分组实验二：探究蚯蚓对外界刺激做出的反应。通过对生物基本特征的学习，学生能够说出生物对外界环境能做出反应。参考人的特征，学生进一步预测，蚯蚓的“头部”（前端）对外界刺激更敏感。

1.4 教师分析

分组实验一前，有过生活经验的学生能够有效预测，但是个别学生对蚯蚓知之甚少，没有预测的根据，这样更加激发了他们实验探究的兴趣。演示实验前，学生结合自身生活体验，进行有根据的预测，但是也暴露了知识关联的偏差，暴露了有问题的前科学概念，预测结果和实际结果将出现矛盾，在冲突中学生能够更好地构建科学概念。分组实验二前，学生通过已有知识能够说出蚯蚓对触碰刺激的反应，习惯性地认为前端的反应一定是灵敏的，但还需要进行观察和实验，提供事实和证据验证。

2 观察

做出预测后，教师为学生提供机会，学生分组实验，通过亲自观察，获得感性认识，观察变化和现象，在头脑中与原有的预测进行比较分析，帮助思维能力的培养。

在分组实验一中，教师选用威廉环毛蚓（一般体长90-250 mm，便于观察）作为实验材料，要求学生用肉眼观察蚯蚓的体形、体色和体表结构，鼓励学生借助放大镜进一步细致观察，使学生能够全面观察获得比较完整的观察结果。在摸一摸环节中，用轻轻触摸蚯蚓表面、让蚯蚓在手心里爬和来回抚摸等不同的方式，学生获得有差别的体验。该过程中，教师引导学生对观察的现象进行语言描述，通过即时的问题和提醒引发学生进一步观察。

观察蚯蚓的运动教学中，教师提前准备演示实验并录制成视频。选择常用的黑板贴作为材料（一面光滑一面粗糙），将两块黑板贴紧贴平放（光面在前），用两根玻璃棒固定蚯蚓的运动轨迹，下面摆放好长尺。选择5条赤子爱胜蚓，分别测量其在光面和糙面运动5 cm所用的时间。学生仔细观察并在表格中记录5组时间数据，计算平均值。

在分组实验二中，学生用玻璃棒或者手轻轻触摸威廉环毛蚓的不同部位，观察并记录蚯蚓的反应。为获得准确的实验结果，教师指导学生用3条以上的蚯蚓分别实验并观察，触碰可以是一种刺激，当然也可以尝试其他的刺激，如干湿刺激、光刺激。教师通过实验前后对比图，演示蚯蚓对干湿刺激的反应。在解剖盘中均匀放入适量干燥的土壤，在左侧土壤中喷洒适量水分保证湿润，立即在干湿交接处放入10条赤子爱胜蚓，每隔5 min拍照记录。教师指导学生观察演示图片，描述现象并思考。另外，可鼓励学生课后自主实验，探究蚯蚓对光刺激的反应。

3 解释

在得到实际观察结果后，教师引导学生对比预测结果和观察结果，判断两者是否一致。如果一致，则能有效加深概念理解，提供有效的事实证据;如果不一致，则创造了有效的认知冲突，激发学生求知欲和探究欲，帮助概念转变。

教师提出问题：光滑和粗糙两种表面，哪种表面比较适合蚯蚓的运动？学生在观察演示实验视频时，发现5条赤子爱胜蚓在光滑表面上运动5 cm上平均耗时14.6 s，而在粗糙表面运动需8.8 s。教师引导学生说出蚯蚓适合在粗糙的表面上运动的结论，与预测结果有矛盾。学生发现，通过生活体验提出的预测有偏差。这时，教师也可从生活体验入手帮助学生纠正，以光滑的地面上很滑也往往会打滑，短跑运动员穿钉鞋跑步等生活实例，引导学生学会解释现象。

教师继续提出问题：蚯蚓哪部分对外界的刺激比较敏感？因为触碰力道等多方面原因，学生开始对第一条威廉环毛蚓进行实验时，出现蚯蚓尾部触碰后反应激烈的现象，组间交流后有矛盾。这时，各小组团结合作，教师引导各小组讨论，最终一致同意再对其他威廉环毛蚓进行平行重复实验，避免操作不当带来的实验偏差。在统计多组观察结果后，小组内尝试解释可靠的实验结果，并解释偏差现象的可能原因，有利于进一步改进实验，发展了学生的科学思维。

4 教学反思

POE策略在探究实验和演示实验中都有极好的运用价值。相比于传统的DOE策略（演示一观察一解释策略），POE策略能够充分调动学生的探宄欲和求知欲，当实际结果和预测结果出现偏差时，认知冲突和矛盾能够帮助学生重新构建科学概念，纠正错误经验。新课标倡导的“提高生物科学素养”和“倡导探究性学习”的教学理念，在实验中得到实践，充分发挥了学生的自主学习和探究实验能力。

参考文献：

[1]顾江鸿，史小梅，李春密.预测一观察一解释——一种基于现代教育研究的演示策略[J]教育科学研究，2009，（5）：54-57.

[2]White， R.， Gunstone， R..Prohing Unclerstanding [M].Rout-ledge Falmer， 1992： 44-64.

[3]王健.用“预测一观察一解释”策略进行“绿色植物的生长需要二氧化碳”的教学[J].生物学教学，2012（8）：14-16.