基于POE教學(xué)策略的實驗設(shè)計思考

行璐

基于POE教學(xué)策略的基本模式（預(yù)測—觀察—解釋），在小學(xué)科學(xué)課程倡導(dǎo)以探究式學(xué)習(xí)為主要方式的背景下，對探究生活中常見的凝結(jié)現(xiàn)象背后的真實原因，引導(dǎo)小學(xué)生關(guān)注和解釋生活和自然中的現(xiàn)象有很大的幫助。為了使學(xué)生能夠科學(xué)分析問題、批判性地進行科學(xué)探究，筆者以POE教學(xué)策略為理論支撐，探討了生活中常見的凝結(jié)現(xiàn)象及成因，并總結(jié)了POE教學(xué)策略對探究式學(xué)習(xí)的價值。

一、POE教學(xué)策略內(nèi)涵

POE教學(xué)策略是由探究學(xué)生理解科學(xué)的研究方法演化而來的，建立在觀察滲透理論哲學(xué)觀念和建構(gòu)主義、前概念、概念轉(zhuǎn)變等教育理論基礎(chǔ)上提出的一種新型演示教學(xué)策略。觀察滲透理論認為人們在觀察事物時是受先前存在理論知識和經(jīng)驗影響的，這種影響會滲透在觀察中。建構(gòu)主義認為學(xué)習(xí)者應(yīng)以自己的原有知識經(jīng)驗為基礎(chǔ)，根據(jù)先前的認知結(jié)構(gòu)主動對外部信息進行選擇、加工和處理，構(gòu)建自己的理解方式。因此，POE教學(xué)策略是關(guān)注學(xué)生先前經(jīng)驗、重視概念轉(zhuǎn)變和知識運用的一種教學(xué)模式。POE是Predict（預(yù)測）、Observe（觀察）、Explain（解釋）的縮寫，教學(xué)過程由這三個部分構(gòu)成。POE策略的基本程序是：首先設(shè)計某一情景，讓學(xué)生根據(jù)自己已有的知識“預(yù)測”會出現(xiàn)哪些現(xiàn)象或結(jié)果;其次通過實際操作，讓學(xué)生“觀察”出現(xiàn)哪些現(xiàn)象或結(jié)果，并記錄觀察結(jié)果;如果與預(yù)測的不一樣，讓學(xué)生“解釋”原因或說出理由。

二、探究問題的提出

最新版《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標準》重新對小學(xué)科學(xué)課程進行了定位——“小學(xué)科學(xué)課程是一門基礎(chǔ)性課程”?？茖W(xué)課作為基礎(chǔ)性課程對一個人科學(xué)素養(yǎng)的形成有著十分重要的作用。在小學(xué)科學(xué)課程中探究式是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的重要方式，以證據(jù)為基礎(chǔ)，運用各種信息分析和推理得出結(jié)論，研究成果，接受質(zhì)疑，不斷拓展和深入是科學(xué)探究的主要特點。

凝結(jié)現(xiàn)象大多指空氣中的水蒸氣在氣溫降低、空氣濕度增大時容易凝結(jié)，比如冬天窗戶玻璃上的水珠、浴室墻壁上的水珠都是凝結(jié)現(xiàn)象。其成因是在一定溫度下，當空氣不可容納更多的水汽時，稱為飽和空氣。當飽和空氣中的水汽和溫度相匹配時，不會出現(xiàn)水汽凝結(jié)現(xiàn)象，但當空氣達到過飽和狀態(tài)時，就會產(chǎn)生多余的水汽并出現(xiàn)水汽凝結(jié)現(xiàn)象，這時便會出現(xiàn)一系列的自然現(xiàn)象，如降雨。以教科版小學(xué)科學(xué)教材為例，在“小水滴從哪里來”這節(jié)課中，雖然教師組織學(xué)生進行了“放置冰塊的燒杯”的觀察實驗，讓學(xué)生進一步認識空氣中的水汽遇冷變成了看得見的水珠，了解凝結(jié)的成因，但直接進行觀察實驗，就忽視了學(xué)生的前概念，在很多學(xué)生已有的生活經(jīng)驗中，他們見過冰塊在夏天冒白煙，白煙附著的位置也會產(chǎn)生水珠，他們會認為水珠是來自燒杯里的冰塊，而混淆了凝結(jié)與升華、融化的概念。這樣不僅無法引導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)知識解釋生活現(xiàn)象，還錯失了培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的機會。

三、POE策略在實驗探究中的體現(xiàn)

1.預(yù)測（P）

預(yù)測是指在掌握現(xiàn)有信息的基礎(chǔ)上，依照一定的方法和規(guī)律對未來的事情進行測算，以預(yù)先了解事情發(fā)展的過程與結(jié)果。

預(yù)測：燒杯里放置有冰塊，你觀察到了什么？把外壁的水珠擦干，接著會發(fā)生什么？通過預(yù)測，打開學(xué)生的元認知和增強學(xué)生的生活經(jīng)驗。進一步提出問題：這些水珠又出現(xiàn)了，是從哪里來的？為什么會出現(xiàn)水珠？學(xué)生繼續(xù)預(yù)測，暴露學(xué)生的前概念：從燒杯口冒出來的氣體形成的、從燒杯口流出來的水（氣體、液體概念及物質(zhì)三態(tài)變化的相似性混淆）、燒杯滲出來的（錯誤的科學(xué)認知）、來自杯外的空氣（但不確定為什么看不見的空氣變成了水珠），為什么空氣變成了水珠，學(xué)生進行了再次預(yù)測，都是說到與冰有關(guān)，但不能準確表述冰是出現(xiàn)水珠的必須條件。這樣充分預(yù)測加討論預(yù)測，學(xué)生就會說出自己的全部想法，同時學(xué)生之間的討論和其他預(yù)測又增加了他們的新想法或改變了他們原有的想法。教師引導(dǎo)學(xué)生分析，將多種預(yù)測進行分類后得出：來自杯內(nèi)和來自杯外。讓學(xué)生在接下來的實驗中選擇、加工處理信息時，有了概念轉(zhuǎn)變的前提，降低了知識混淆的可能性。

2.觀察（O）

觀察是有目的、有計劃的知覺活動，是知覺的一種高級形式，是以視覺為主，融其他感覺為一體的綜合感知，包含著積極的思維活動。因此，稱之為知覺的高級形式。

觀察：要證明水珠來自哪里。要證明預(yù)測就要尋找證據(jù)，于是這個討論就圍繞如何觀察展開了。得出觀察方案，蓋上杯蓋，擦干杯子觀察：杯內(nèi)無水珠，杯外有水珠。有學(xué)生對杯壁滲出有所懷疑，引導(dǎo)學(xué)生思考怎么證明。于是繼續(xù)觀察實驗，將紅水滴入燒杯，蓋上杯蓋，擦干觀察。將兩個預(yù)測進行了合并觀察，發(fā)現(xiàn)沒有紅色的水珠，只有無色的水珠，說明不是來自杯內(nèi)，也不是杯壁滲出的，而是來自杯外的空氣。這時學(xué)生提出質(zhì)疑，杯外的空氣是怎么變成水珠的，繼續(xù)思考如何證明。于是大家的觀察焦點就聚集到了燒杯中的冰塊，有學(xué)生提出把冰塊倒掉或再拿一個燒杯不放冰。根據(jù)大家的想法，筆者將觀察實驗設(shè)計成了兩步：對比空杯和放冰塊的杯，結(jié)果發(fā)現(xiàn)空杯（無水珠）、放冰塊的杯（有水珠）。這樣通過為預(yù)測進行搜尋證據(jù)的觀察，在學(xué)生的元認知上加入了新的建構(gòu)，一些偽科學(xué)的想法也得以修正了，一切以事實為依據(jù)，是科學(xué)課程探究觀察的重要原則。

3.解釋（E）

解釋就是在觀察的基礎(chǔ)上進行思考，合理地說明事物變化的原因，事物之間的聯(lián)系或事物發(fā)展的規(guī)律。

解釋：小水珠一共出現(xiàn)了三次，擦干出現(xiàn)、加紅水蓋蓋子出現(xiàn)、對比空杯繼續(xù)出現(xiàn)。讓學(xué)生在此基礎(chǔ)上思考小水珠到底是來自哪里的，為什么會出現(xiàn)小水珠。學(xué)生的已有認知被打破和校正，剛才的觀察實驗沒有找到來自杯內(nèi)的證據(jù)，那一定是來自杯外的空氣。教師適時地引導(dǎo)學(xué)生思考杯外看不見的空氣是怎樣變成看得見的水珠的。學(xué)生通過剛才的對比實驗進行解釋：空杯不會出現(xiàn)水珠是因為沒有冰塊，放冰塊的燒杯出現(xiàn)水珠是因為冰塊讓燒杯的溫度變低了。教師順勢提出：那我們把冰塊倒掉繼續(xù)觀察，看看會發(fā)生什么。這時加入一個生成性觀察實驗，為學(xué)生的最終解釋做鋪墊，結(jié)果發(fā)現(xiàn)空杯無水珠，冷杯仍然有水珠。這時學(xué)生爭相解釋：有冰塊燒杯是冰的，空氣中的水蒸氣受冷變成水珠，遇冷是空氣中的水汽變成液態(tài)水珠的一個條件。那么，生活中我們見到過這樣的現(xiàn)象嗎？學(xué)生自主地建構(gòu)了新的知識經(jīng)驗：夏天的冰棍包裝袋外、飲料瓶外、清晨汽車的玻璃上、花草上等，一連串的生活現(xiàn)象被科學(xué)解釋了。之后，教師在學(xué)生解釋的基礎(chǔ)上，告訴學(xué)生這是一種自然現(xiàn)象——凝結(jié)，空氣中的水汽遇冷形成看得見的小水珠。這時我們再復(fù)習(xí)一遍最初的預(yù)測，得出結(jié)論：杯壁是不會滲出水珠的，杯口擦干封蓋的情況下也不可能流出水珠，杯內(nèi)的水珠是固態(tài)的冰融化成了水珠（融化），杯口冒出的白煙是固體變成了氣體（升華），而杯壁外的水珠是空氣中的水汽遇冷形成的（凝華）。

四、POE教學(xué)策略的實踐思考

POE教學(xué)策略的應(yīng)用受到了一線教師的廣泛重視，很多實驗探究設(shè)計也是圍繞預(yù)測—觀察—解釋進行的，但問題出現(xiàn)最多的是在預(yù)測—觀察階段并沒有暴露學(xué)生的認知沖突就進行了實驗，也就是說學(xué)生已有認知暴露的不充分、不顯性。那么，觀察實驗的設(shè)計也一定是不全面的，沒有涵蓋學(xué)生的原有想法，這是由于教師對“認知沖突是學(xué)生思維能力提升的關(guān)鍵”理解不到位。認知沖突是指認知發(fā)展過程中，原有認知結(jié)構(gòu)與現(xiàn)實情境不符時在心理上所產(chǎn)生的矛盾或沖突。矛盾是事物發(fā)展變化的根本原因，外因（教師、教材、環(huán)境）是事物發(fā)展變化的條件，內(nèi)因（認知沖突）是事物發(fā)展變化的根據(jù)，外因通過內(nèi)因才能起作用。所以，認知沖突這一內(nèi)因?qū)€體科學(xué)知識體系建構(gòu)起決定性作用。因此，在POE教學(xué)策略的實踐運用中，教師要充分在認知沖突的情況下進行思考和實踐，讓學(xué)生要充分且真實地參與預(yù)測。從相似概念的混淆、錯誤的生活經(jīng)驗，以及同一問題的不同看法上，教師能夠有針對性地解決學(xué)生存在的問題，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念、解釋科學(xué)現(xiàn)象，提升他們對小學(xué)科學(xué)課程的喜愛和參與度，使其建立科學(xué)的世界觀。

作者單位 ?陜西省西安市蓮湖區(qū)遠東實驗小學(xué)