基于POE教學(xué)法框架下的高中生物學(xué)教學(xué)探索

中圖分類號(hào)：G63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0450-9889（2025）14-0142-03

POE教學(xué)法根植于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論與探究學(xué)習(xí)理念，其核心在于通過預(yù)測(cè)、觀察和解釋三個(gè)階段，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)體系。在《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》的指導(dǎo)下，生物學(xué)教學(xué)需要以學(xué)生發(fā)展為中心，注重核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究能力與科學(xué)思維的發(fā)展[1]。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在高中生物學(xué)“生物的進(jìn)化”單元教學(xué)中運(yùn)用POE教學(xué)法，結(jié)合進(jìn)化理論，可以顯著提高教學(xué)效果。本研究從預(yù)測(cè)、觀察和解釋等方面展開，論述基于POE教學(xué)法的高中生物學(xué)教學(xué)策略。

一、理論基礎(chǔ)

POE（Prediction-Observation-Explanation，預(yù)測(cè)—觀察一解釋）教學(xué)法是根植于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、探究學(xué)習(xí)理論以及學(xué)生中心的教學(xué)觀念，其理論基礎(chǔ)可追溯到對(duì)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展過程的理解，特別是通過主動(dòng)參與、批判性思考和問題解決促進(jìn)學(xué)生知識(shí)建構(gòu)的理念[2。首先，POE教學(xué)法深受建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的影響。建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)不是簡(jiǎn)單地接收信息，而是學(xué)生通過與外部世界互動(dòng)，主動(dòng)建構(gòu)個(gè)人的知識(shí)體系。在POE教學(xué)法中，學(xué)生通過預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、觀察現(xiàn)象并對(duì)其進(jìn)行解釋，逐步建構(gòu)和完善自己對(duì)科學(xué)原理的理解。其次，POE教學(xué)法根植于探究學(xué)習(xí)理論。探究學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中扮演主動(dòng)的角色，通過親身實(shí)踐和自主探索獲取知識(shí)。在POE教學(xué)法中，預(yù)測(cè)、觀察和解釋三個(gè)環(huán)節(jié)共同構(gòu)成了一個(gè)完整的探究過程。通過預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生能夠激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和探究欲望；通過觀察，學(xué)生能夠?qū)嶋H感知科學(xué)現(xiàn)象，檢驗(yàn)自己的預(yù)測(cè)；通過解釋，學(xué)生能夠總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，并將其與理論相結(jié)合，形成更為完整的知識(shí)體系[3]。

二、基于POE教學(xué)法的高中生物學(xué)教學(xué)策略

（一）預(yù)測(cè)階段：設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)性問題，激發(fā)興趣

預(yù)測(cè)階段是教學(xué)過程的開端，這一階段一般通過激發(fā)學(xué)生的思考和假設(shè)能力，為后續(xù)的觀察和解釋環(huán)節(jié)打下基礎(chǔ)[4]。預(yù)測(cè)階段的核心目標(biāo)是鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)提出假設(shè)、進(jìn)行預(yù)判，為探究性學(xué)習(xí)提供動(dòng)力，并為后續(xù)開展實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)象觀察做好準(zhǔn)備。在這個(gè)階段，教師的主要職責(zé)是拋出具有挑戰(zhàn)性的問題，激發(fā)學(xué)生的探究興趣。

教師設(shè)計(jì)具有開放性、啟發(fā)性的問題，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已有知識(shí)和直覺進(jìn)行預(yù)測(cè)。在這一過程中，教師應(yīng)避免直接給出答案，而是通過提問引導(dǎo)學(xué)生思考，促使學(xué)生從自身經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，形成自己的假設(shè)。教師還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在小組內(nèi)互動(dòng)交流、討論，分享各自的預(yù)測(cè)，推動(dòng)學(xué)生進(jìn)行思維碰撞。在討論的過程中，教師要關(guān)注學(xué)生的思維過程，引導(dǎo)學(xué)生更深入地思考預(yù)測(cè)的依據(jù)及其合理性。此外，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生記錄自己的預(yù)測(cè)，并闡明預(yù)測(cè)的理由。這一過程能夠幫助學(xué)生明確思維路徑，同時(shí)為后續(xù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提供比較的基準(zhǔn)。

（二）觀察階段：發(fā)揮引導(dǎo)作用，培養(yǎng)科學(xué)能力

觀察階段是學(xué)生通過對(duì)比實(shí)際現(xiàn)象，驗(yàn)證他們?cè)陬A(yù)測(cè)階段提出的假設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。此階段的目標(biāo)是讓學(xué)生在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)或自然環(huán)境中觀察、感知并記錄數(shù)據(jù)，為后續(xù)的解釋階段奠定基礎(chǔ)。教師在觀察階段的主要任務(wù)是發(fā)揮引導(dǎo)作用，幫助學(xué)生通過有效的觀察、數(shù)據(jù)記錄和分析，驗(yàn)證預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)觀察能力。

在具體操作中，教師應(yīng)確保學(xué)生能夠全面、細(xì)致地觀察實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)象。教師應(yīng)要求學(xué)生集中注意力，明確觀察的重點(diǎn)，避免陷入片面或局限性的觀察中。為確保觀察的高效性，教師還要通過設(shè)計(jì)清晰的觀察任務(wù)，幫助學(xué)生聚焦關(guān)鍵細(xì)節(jié)，使其學(xué)會(huì)有序地記錄觀察結(jié)果。與此同時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生將注意力從結(jié)果轉(zhuǎn)向過程，使學(xué)生理解觀察并不只是獲取最終數(shù)據(jù)，還包括對(duì)現(xiàn)象變化過程的深度理解。在這個(gè)過程中，教師要提供工具和技術(shù)支持，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用合適的工具和科學(xué)的方法進(jìn)行準(zhǔn)確地觀察和測(cè)量，確保數(shù)據(jù)具有客觀性和準(zhǔn)確性。例如，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反復(fù)觀察，以確保數(shù)據(jù)的一致性，并鼓勵(lì)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作，分享觀察到的不同現(xiàn)象，以增強(qiáng)學(xué)生的協(xié)作能力，促使學(xué)生能夠從多角度思考，為下階段的解釋環(huán)節(jié)做準(zhǔn)備。

（三）解釋階段：反思提煉，助力知識(shí)升華

解釋階段是學(xué)生將觀察結(jié)果與科學(xué)理論相結(jié)合的重要環(huán)節(jié)，教師的任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生深入分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并將其上升為理論性的理解。教師可以通過以下具體做法引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效的科學(xué)解釋。

第一，引導(dǎo)學(xué)生回顧和整理觀察階段收集到的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，幫助學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果與最初預(yù)測(cè)之間的關(guān)系?？梢岳脠D表的方式呈現(xiàn)結(jié)果，使學(xué)生能夠更清晰地看到實(shí)驗(yàn)過程中不同變量的變化趨勢(shì)。在此過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行初步反思，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致現(xiàn)象出現(xiàn)的可能原因。第二，引導(dǎo)學(xué)生將觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與相關(guān)的生物學(xué)理論進(jìn)行關(guān)聯(lián)?？梢酝ㄟ^講解和逐步引導(dǎo)的方式，讓學(xué)生理解理論背后的科學(xué)機(jī)制，幫助學(xué)生從觀察現(xiàn)象上升到理論層面。教師不要直接給出結(jié)論，而是要通過引導(dǎo)，讓學(xué)生逐步推理出理論。教師應(yīng)當(dāng)適時(shí)利用教材中的圖表或模型，以輔助學(xué)生理解復(fù)雜的理論，從而發(fā)揮教材在教學(xué)中的指導(dǎo)作用。第三，鼓勵(lì)學(xué)生分析各種解釋之間的差異和聯(lián)系。通過多角度分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，能夠幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)解釋的多樣性和合理性，促使學(xué)生形成批判性思維。第四，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，將觀察到的現(xiàn)象與解釋轉(zhuǎn)化為普遍適用的科學(xué)規(guī)律。通過總結(jié)，學(xué)生能夠深化對(duì)核心概念的理解，并激發(fā)進(jìn)一步思考和探究的興趣。

三、基于POE教學(xué)法的“生物的進(jìn)化\"教學(xué)實(shí)踐

“生物的進(jìn)化”來源于人教版普通高中生物學(xué)教科書必修2，核心內(nèi)容包括物種變異的來源、自然選擇的機(jī)制以及進(jìn)化過程中的適應(yīng)性特征等[5]。在POE教學(xué)法的指導(dǎo)下，教師引導(dǎo)學(xué)生親歷預(yù)測(cè)、觀察和解釋等三大環(huán)節(jié)，推動(dòng)學(xué)生在從假設(shè)到驗(yàn)證再到理論推導(dǎo)的過程中，全面理解生物進(jìn)化的規(guī)律與機(jī)制，并能夠?qū)⒖茖W(xué)理論與實(shí)際現(xiàn)象相結(jié)合，培養(yǎng)科學(xué)思維和探究能力。

（一）預(yù)測(cè)階段

POE教學(xué)法的預(yù)測(cè)階段旨在引導(dǎo)學(xué)生基于已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象進(jìn)行假設(shè)或推測(cè)。這一過程不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能為后續(xù)的觀察與解釋環(huán)節(jié)指明方向。教師在“生物的進(jìn)化”單元教學(xué)中，通過設(shè)計(jì)問題情境和具有一定挑戰(zhàn)性的任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生圍繞進(jìn)化的核心問題展開預(yù)測(cè)。

首先，教師運(yùn)用教材中的圖示作為引導(dǎo)工具，例如化石分層記錄或三種脊椎動(dòng)物前肢和人的上肢骨骼比較的示意圖（如圖1所示），向?qū)W生提出核心問題：“這些化石記錄或結(jié)構(gòu)相似性能否證明生物之間存在共同祖先？如果不能，還有哪些證據(jù)需要補(bǔ)充？”在圖示的輔助下，學(xué)生可以直觀感受到科學(xué)證據(jù)的重要性，并結(jié)合自己的知識(shí)背景進(jìn)行假設(shè)或推測(cè)。

其次，教師結(jié)合生物進(jìn)化的核心概念，提出深層次問題。例如，針對(duì)自然選擇的理論基礎(chǔ)，教師可以提問：“自然界中為什么會(huì)出現(xiàn)遺傳變異？這種變異是隨機(jī)的，還是受某些規(guī)律控制？這些變異是否必然導(dǎo)致進(jìn)化？”通過思考這些問題，學(xué)生能夠從不同角度預(yù)測(cè)生物進(jìn)化背后的驅(qū)動(dòng)因素和證據(jù)的局限性。

再次，教師給學(xué)生布置任務(wù)，要求學(xué)生小組討論并記錄預(yù)測(cè)結(jié)果。每組學(xué)生可以圍繞“生物進(jìn)化需要哪些科學(xué)證據(jù)支撐”形成初步框架，并整理出核心預(yù)測(cè)內(nèi)容。在這一過程中，教師鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合教材圖示和問題線索大膽提出假設(shè)，同時(shí)要求學(xué)生分析預(yù)測(cè)背后的依據(jù)或邏輯。

最后，開展全班匯報(bào)活動(dòng)，總結(jié)學(xué)生的主要預(yù)測(cè)方向，例如：化石記錄是否足夠完整？結(jié)構(gòu)相似性能否完全證明共同祖先？

（二）觀察階段

在教學(xué)“生物的進(jìn)化”單元時(shí)，教師通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和現(xiàn)象觀察，引導(dǎo)學(xué)生驗(yàn)證自然選擇與適應(yīng)形成的過程。第一，教師明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和操作要求，引導(dǎo)學(xué)生圍繞“自然選擇如何影響種群適應(yīng)性特征的形成\"這一問題進(jìn)行觀察。教師分發(fā)實(shí)驗(yàn)材料，包括綠色、紅色、黃色等三種顏色的紙片和綠色背景板，紙片代表種群的個(gè)體，背景板代表環(huán)境。學(xué)生以小組為單位，完成指定實(shí)驗(yàn)操作。第二，實(shí)驗(yàn)分三輪進(jìn)行，每輪按照以下步驟實(shí)施：第一步，將30張各種顏色的紙片隨機(jī)散布在背景板上，模擬種群初始狀態(tài)；第二步，學(xué)生用鑷子模擬捕食者，在限定時(shí)間內(nèi)“捕捉”盡可能多的“獵物”，并統(tǒng)計(jì)剩余的每種顏色紙片的數(shù)量；第三步，根據(jù)剩余紙片的數(shù)量按比例“繁殖”下一代個(gè)體，如每張剩余紙片最多“繁殖\"3張新的紙片，并將新個(gè)體撒回背景板中。通過重復(fù)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生觀察不同顏色紙片數(shù)量的變化情況，并記錄每輪種群分布的數(shù)據(jù)（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)示例如表1所示）。第三，數(shù)據(jù)分析。學(xué)生通過觀察和對(duì)比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在綠色背景中，綠色紙片因與背景顏色相似被捕食率最低，生存比例逐漸上升；紅色和黃色紙片因明顯暴露被捕食率較高，數(shù)量迅速減少。學(xué)生得出結(jié)論：自然選擇傾向于保留適應(yīng)環(huán)境的變異個(gè)體，最終形成適應(yīng)性特征。第四，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生整理數(shù)據(jù)并繪制統(tǒng)計(jì)圖表，直觀展示不同顏色紙片數(shù)量的變化規(guī)律。教師引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)觀察與自然選擇理論相結(jié)合，分析適應(yīng)性特征形成的機(jī)制。通過這一階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了假設(shè)，深化了對(duì)生物進(jìn)化規(guī)律的理解，為解釋階段的學(xué)習(xí)做好鋪墊。

（三）解釋階段

首先，教師引導(dǎo)學(xué)生回顧觀察階段的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象。例如，要求學(xué)生以表格或柱狀圖形式展示捕食壓力下不同顏色個(gè)體數(shù)量變化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，展示實(shí)驗(yàn)過程中的生存變化趨勢(shì)。教師鼓勵(lì)學(xué)生討論“具有哪些性狀的個(gè)體更有生存優(yōu)勢(shì)？”及“環(huán)境如何影響個(gè)體的生存和繁殖？”。其次，教師引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與自然選擇理論相結(jié)合，通過提問和講解幫助學(xué)生理解自然選擇的機(jī)制。教師通過逐步引導(dǎo)，讓學(xué)生根據(jù)“變異一競(jìng)爭(zhēng)一選擇一適應(yīng)”的演化路徑分析出環(huán)境壓力如何篩選出更能適應(yīng)環(huán)境的變異個(gè)體。在這一過程中，教師利用教材中的圖示（如自然選擇模型圖）補(bǔ)充說明，讓學(xué)生將觀察結(jié)果上升到理論層面，從而深化對(duì)核心概念的理解。再次，教師引導(dǎo)學(xué)生從基因角度進(jìn)一步分析進(jìn)化機(jī)制，結(jié)合教材中的基因頻率變化表格，分析不同基因型（AA、Aa、aa）在自然選擇作用下的比例變化。最后，教師組織學(xué)生總結(jié)從觀察到解釋的全過程，將觀察的現(xiàn)象歸納為理論模型，將理論模型轉(zhuǎn)化為科學(xué)規(guī)律，形成對(duì)自然選擇和進(jìn)化機(jī)制的全面理解。

在基于POE教學(xué)法的教學(xué)設(shè)計(jì)中，通過實(shí)施預(yù)測(cè)、觀察和解釋等三個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的有效結(jié)合。學(xué)生在探究活動(dòng)中掌握了自然選擇理論和基因頻率變化等核心知識(shí)，同時(shí)提升了科學(xué)探究能力與批判性思維。POE教學(xué)法在推動(dòng)學(xué)生理解復(fù)雜生物學(xué)概念、構(gòu)建科學(xué)思維框架方面具有重要作用。未來，教師需在更多教學(xué)情境中進(jìn)一步優(yōu)化POE教學(xué)法的應(yīng)用途徑，從而促使學(xué)生獲得更全面的發(fā)展，進(jìn)一步提升學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

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