POE策略在生物學演示實驗教學中的應用

張永香

(寧夏銀川市賀蘭縣第一中學 銀川 750200)

隨著時代的發展，以學生為中心的教學理念正在被廣泛地運用到教學中去。傳統的演示實驗教學模式和方法存在著諸多弊端。1992年，White和Gunstone在“觀察滲透”理論哲學觀念、建構主義、概念的轉變和“前概念”的基礎上正式提出了POE(預測—觀察—解釋)教學策略。筆者以“檢測生物組織中的還原糖、蛋白質和脂肪”為課題，進行了POE策略的實驗教學嘗試。

1 POE演示實驗教學的基本流程

1.1 預測 教師介紹將要做的實驗內容，學生獨立自主地預測實驗結果，分組討論各自的理由，并作相應的記錄。

1.2 觀察 教師或學生代表完成演示實驗，讓學生記錄下觀察到的實驗現象。

1.3 解釋 創造一個“交流討論會”，學生修改、完善自己的預測，并解釋實驗現象與預測之間存在差別的原因。最后學生和教師進行分析、總結。流程如圖1所示：

圖1 POE演示實驗教學基本流程

2 POE策略下演示實驗設計案例

“檢測生物組織中的糖類、蛋白質和脂肪”實驗是學生邁進高中接觸的第一個生化檢測實驗。因為是第一次接觸類似實驗方法，在傳統的教學模式中，發現學生會遇到較多的困難。嘗試通過POE策略進行實驗演示教學，在學生前概念的基礎上解決部分問題，提高實驗效果。

2.1 預測實驗 教師講解實驗方法時，要求學生做出相應的預測。

學生從老師提供的實驗材料中選擇幾種，預測其中含有哪些有機化合物，再選擇所需要的儀器和試劑。設計記錄表格，記錄預測結果。

成分待測樣品 還原糖蛋白質脂肪? #

(注： *處填寫預測結果；#處填寫實測結果)

這一階段，為了充分暴露學生各種各樣的前概念，教師應全面了解學生的已有知識，準確把握學生的前概念，為課前實驗的設計和課堂上學生的認知沖突、概念轉變提供依據。

2.2 觀察階段 要求學生仔細觀察教師的實驗演示過程，并思考。

(1) 教師的演示 教師演示還原糖、蛋白質和脂肪的鑒定過程，尤其是顯色反應。

(2) 認知沖突 教師假設對實驗步驟、實驗條件和材料等的改變，要求學生預測改變后可能出現的實驗結果，在小組內開展討論并記錄： 如還原糖鑒定中，去掉加熱的步驟會出現怎樣的結果？是否可將蘋果汁換成冰糖水和西瓜汁？教師根據問題做演示，學生觀察實際結果并與自己小組的預測對比。

當實驗現象和學生自己的預測有明顯差異時，學生產生了強烈的認知沖突，思維和學習情緒達到新的興奮點，求知欲望強烈。此時，學生的認知處于“不平衡”狀態，為“新平衡”的形成打下基礎，為解釋階段做好沖刺的準備。

2.3 解釋階段 學生通過交流，反思自己的認知，對觀察到的現象作出自己的解釋并相互交流，最后和教師進行分析和總結。

(1) 還原糖的鑒定 蘋果樣液與斐林試劑反應后生成磚紅色沉淀，證明蘋果中含有機化合物還原糖。通過觀察、交流討論，學生產生新的認知平衡： ①斐林試劑的使用： 甲、乙液必須混合均勻，現配現用；②水浴加熱；③有顏色的實驗材料會干擾實驗結果；④常見還原糖： 葡萄糖、麥芽糖、果糖；冰糖、白糖、紅糖中的糖都是非還原糖蔗糖；西瓜中的是還原糖果糖。

(2) 蛋白質的鑒定 豆漿與雙縮脲試劑反應后生成紫色，證明豆漿中含有機化合物蛋白質。學生產生新的認知平衡： ①液體飲料標注的成分不一定與實際成分相符；②雙縮脲試劑的使用： 先A液后B液(A液： 質量濃度為0.1g/mL的NaOH溶液；B液： 質量濃度為0.01g/mL的CuSO4溶液)。

(3) 脂肪酸鑒定 花生子葉被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色，說明花生種子中含有機化合物脂肪。

這一階段學生極力想恢復第二階段認知沖突引發的認知不平衡，有很強的求知欲，教師應當創造民主輕松的學習環境，讓學生放開思維、暢所欲言、挖掘本質，并恰當地給予引導、評價和總結。學生通過研究分析找到了現象的本質，深入認識到從日常觀察和經驗得到的認識是有局限性的，需要通過科學的驗證分析才能得到事物的本質。

3 教學反思

本文通過案例“生物組織中還原糖、蛋白質和脂肪的檢測”，介紹了POE策略在生物學實驗教學中的應用。其最大的特點在于強調了解釋階段的理由描述，讓學生更深入地挖掘自己真正的想法，并清晰地表達出來，便于教師掌握學生的前概念。POE策略的實質是通過預測暴露學生的前概念，通過實驗演示使學生的認知發生沖突，通過討論最終實現學生的概念轉變，這符合學生的認知發展規律，有效地提高了演示實驗的教學效果，有助于學生在原有的知識結構上進行概念建構和性質的學習。

但是通過本次嘗試發現，POE策略并不一定能夠很大程度地提高學生獲得知識的程度，因為其實施的過程與很多因素有關，如教學環境、教師的科學引導等，最大的影響因素在于學生討論的發揮，這個也是POE策略的關鍵，一般要在課堂上完全發掘和引導學生的討論是一件有挑戰性的事情，對于教師的引導和學生的層次都有不同的要求。

結合實際情況，筆者認為： 在POE教學后，教師應給學生充分的時間自己動手實驗，把實驗和認知發展聯系起來，使學習成為既動手又動腦的過程。