POE教學策略在地理實驗教學中的應用

摘 "要 "地理實驗教學是培養學生地理實踐力的重要方式，但目前地理實驗教學相關理論研究不多，缺乏理論指導。以“水土流失的影響因素”實驗教學為例，探究如何在POE教學策略指導下開展地理實驗教學，為優化地理實踐力培養路徑提供參考。

關鍵詞 "POE教學策略；地理實驗教學；核心素養；地理實踐力

中圖分類號：G633.55 " "文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）01-0114-03

0 "引言

《普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）》指出：高中地理的課程總目標是通過培養地理學科核心素養以落實立德樹人的根本任務。實驗教學是培養地理核心素養中地理實踐力的重要途徑［1］，優化實驗教學能增強地理實踐力培養效果。但目前地理實驗教學面臨缺乏理論指導、參考案例不足等問題，實施和開展面臨諸多困難。POE教學策略是基于建構主義理論的新型演示策略，是經典的科學研究范式，其被提出以來，已被應用于生物、物理、化學等理科課程的實驗教學中，且增強了實驗教學的效果，但在地理實驗教學中鮮有應用。本文以“水土流失的影響因素”實驗為例，展示POE教學策略在地理實驗教學中的應用，為地理一線教學提供參考。

1 "地理實驗教學存在的問題

自地理實踐力被提出以來，實驗教學在地理教育界受到廣泛關注，一線教師開始積極探索實驗教學，地理實驗教學成果不斷涌現，但仍然存在問題。

1.1 "實驗教學缺乏指導與參考

地理實驗教學已有的研究成果大多集中在實踐經驗的探討，缺乏系統的學術概念體系和基本邏輯框架，也無實驗課程方案和指導書［2］，無法為地理實驗教學提供系統指導，繁重的教學任務也使得教師缺乏精力設計實驗。因此，教師很少開展地理實驗教學，這不利于學生地理實踐力的培養。

1.2 "教師缺乏針對性訓練

現有的教師培養體系缺少實驗教學的內容，教師實驗設計和操作的技能較薄弱，教學效果不理想。

1.3 "實驗教學過程中學生主體性不夠突出

大部分地理實驗教學還是“教師主導，學生記錄”的模式，學生缺乏自主思考和實踐探究。

2 "POE教學策略的內涵

POE教學策略包括預測（predict）、觀察（ob-serve）和解釋（explain）三個環節，是建立在建構主義和觀察滲透理論、前概念和概念轉變基礎上的一種新型演示策略［3］。預測是指學生對實驗內容進行討論并根據自身的前概念預測實驗可能出現的現象或結果。觀察是指教師演示實驗或者學生操作實驗，學生觀察并記錄實驗現象。解釋是指學生討論并解釋觀察到的現象，對實驗中出現的與預測不相符的現象進行分析和討論，化解認知沖突，獲得新知識。POE教學策略關注學生的先前經驗，重視概念轉變、知識運用及主動建構，強調學生參與體驗實踐活動各環節［4］，在反思和討論實踐活動的過程中調整與糾正自己的前科學概念，從而提高探究能力和實踐能力。

3 "POE教學策略對地理實驗教學的價值

首先，POE教學策略能為地理實驗教學存在的問題提供解決方法。如針對缺乏理論指導和學生主體性的問題，POE教學策略給出完整的實驗教學流程，教師即便缺乏案例參考和指導訓練，也能根據教學內容按照POE教學策略流程設計實驗教學方案，提高地理實驗教學設計的規范性和科學性。

其次，POE教學策略以學生的前科學概念為出發點，強調學生的自主探究及反思分析，能突出學生的主體性，契合新課程改革的理念。

4 "POE教學策略在地理實驗教學中的應用

4.1 "了解學情巧設問

POE教學策略以學生的前概念為出發點，并以其貫穿始終。因此，在設計實驗方案之前，教師須分析學情，充分了解學生已有知識。實驗前，教師可運用相關的背景材料或問題引導學生思考，暴露學生的前概念，引導學生結合呈現的背景信息、實驗方案，根據自己的前概念對實驗可能出現的現象和結果進行預測，激發學生學習熱情。

4.2 "重視實驗現象變化過程

真實的地理過程十分漫長，其中包含學生需掌握的地理學原理與知識。地理實驗將地理過程在短時間內模擬呈現，實驗現象變化迅速，若不加以引導，學生易忽略實驗現象的變化過程，難以獲得全面的地理過程信息，不利于形成完整的科學概念。因此，在引導學生操作實驗時，教師要提醒學生觀察實驗現象產生的過程，做好記錄，由此提升學生的觀察與實踐能力。

4.3 "引導討論，及時糾錯

由于存在認知沖突，學生在解釋階段急于求知與驗證，教師應組織好小組討論，把控課堂秩序，保證討論高效進行。受知識水平限制，學生預測的依據和實驗操作過程中的現象未必都是科學準確的，教師要指出其中的錯誤，引導學生去搜集并分析地理信息，化解認知沖突，提高學生搜集和處理地理信息的能力。

4.4 "遷移情境

地理實驗教學是培養學生地理實踐力的主要手段之一，最重要的目標是提高學生的動手能力和地理知識應用能力。完成實驗現象解釋與總結后，教師應引導學生遷移到具體情境，解決現實生活中的問題，提高學生的綜合思維和地理知識運用能力。

5 "POE教學策略指導下的地理實驗教學設計案例

5.1 "教學內容分析

課程標準要求以某區域為例，說明地區存在的環境和發展問題，并給出治理措施。水土流失是我國十大環境問題之一，因此，學習水土流失的影響因素有助于學生理解我國的環境問題，提高學生的區域認知和環境保護意識。本文嘗試在此實驗教學中運用POE教學策略，增強地理實踐力培養效果。

5.2 "教學目標分析

POE教學策略指導下的地理實驗教學重視培養學生對地理現象的觀察能力和探究能力，進而培養學生的地理實踐力。將POE教學策略與地理實踐力素養結合，制定教學目標：掌握“水土流失的影響因素”實驗的操作流程與科學探究的一般過程；提高學生的觀察與實踐能力，培養學生的探究精神；通過預測、觀察、解釋實驗現象，提高收集和處理地理信息的能力。

5.3 "教學過程

準備容量相同但鉆孔密度不同的3個礦泉水瓶，其中兩個礦泉水瓶鉆孔密度較小且相同，另外一個鉆孔密度較大，用于模擬不同強度的降水；用于盛放土壤的泡沫槽兩個，其中一端密封，另外一端開口收窄，用于收集水土；準備適量清水，燒杯八個，量筒兩個，足量黏土和沙土、草皮若干塊，坡度為30°的木架兩個，坡度為45°的木架一個。實驗器材擺放如圖1所示。

5.3.1 "預測 "教師展示黃土高原的圖片，請學生描述黃土高原地區的地貌特點，思考黃土高原水土流失產生的影響因素及其與人類活動之間的關系；向學生展示實驗方案，引導學生討論并預測四種自然環境因素對水土流失產生的影響，填在記錄表中，如表1所示；給出預測的依據，以此暴露學生的前概念。

【設計意圖】以現實中的黃土高原導入，用具有代表性的實際問題激發學生的好奇心與探究欲，引導學生進行預測，暴露學生的前概念，激發學生的求知欲。

5.3.2 "觀察 "學生動手操作實驗，并觀察泡沫槽上水土流失的變化過程及燒杯中的水量與水的渾濁程度，做好實驗記錄。

1）土質對水土流失的影響實驗。將兩個泡沫槽放在坡度為30°的木架上，往泡沫槽中分別加入等量的沙土和黏土；用鉆孔密度相同的礦泉水瓶裝等量清水；在相同時間內以相同速度將礦泉水瓶中的水撒到泡沫槽上；測量燒杯內的水量，并觀察水的渾濁程度，做好實驗記錄。

2）植被覆蓋對水土流失的影響實驗。在兩個泡沫槽上放置等量沙土，其中一個泡沫槽的沙土上覆蓋草皮，其他步驟同上，觀察并記錄實驗現象。

3）坡度對水土流失的影響實驗。將其中一個泡沫槽的架子換成坡度為45°的木架，兩個泡沫槽上放置等量的黏土，其他步驟同第一個實驗，觀察并做好實驗記錄。

4）降水強度對水土流失的影響實驗。將兩個泡沫槽都放在坡度為30°的架子上，鋪上等量的沙土；用兩個鉆孔密度不同的礦泉水瓶裝滿水；在相同時間內以相同速度向泡沫槽灑水，模擬不同強度的降水；觀察并記錄實驗現象。

【設計意圖】基于實驗預測，讓學生動手操作實驗，帶著問題觀察實驗過程，發現認知沖突，激發學生的求知欲，培養學生的科學探究意識。

5.3.3 "解釋 "學生將實驗觀察到的現象與之前自己預測的結果進行對比并討論分析，嘗試對現象進行解釋，化解認知沖突，并在教師的引導下進行總結，獲得新的科學概念。

1）土質對水土流失的影響實驗。黏土泡沫槽流出的水量較沙土泡沫槽多，且水質較清澈，證明其他條件相同時，沙土更容易發生水土流失。教師引導學生交流討論，讓學生形成新的認知：降水在黏土地區下滲較少；土質疏松地區易發生水土流失。

2）植被覆蓋對水土流失的影響實驗。有草皮覆蓋的沙土泡沫槽較沒有草皮覆蓋的沙土泡沫槽流出的水少且清，證明其他條件相同時，有植被覆蓋的地區不易發生水土流失。學生產生新認知：植被能增強土壤的涵水能力；植被覆蓋少的地方易發生水土流失。

3）坡度對水土流失的影響實驗。坡度較大的泡沫槽上流下的水量較多且較渾濁，說明其他條件相同時，坡度大的地形區更易發生水土流失。學生達到新的認知平衡：坡度大小會影響降水的下滲；坡度大的地形區更易發生水土流失。

4）降水強度對水土流失的影響實驗。降水強度較大的泡沫槽流下的水量較多且更渾濁，證明其他條件相同時，降水強度越大，水土流失越嚴重。學生獲得新認知：降水強度越大，水對地表的侵蝕程度越深，水土流失更嚴重。

教師引導學生進行總結，最后回歸實驗前提出的問題：請描述黃土高原地區的地貌特點，思考黃土高原水土流失產生的影響因素及其與人類活動之間的關系。學生結合黃土高原的環境特點，根據實驗結果，說出黃土高原地區水土流失現象產生的影響因素，分析其與人類活動之間的關系，并給出治理建議，解決實際問題。

【設計意圖】由于預測結果與實驗結果有差異，學生產生認知沖突，學習熱情高漲，此時教師引導學生討論解釋，有利于加深學生對水土流失現象的影響因素及形成過程的理解。最后讓學生回歸實際問題，給出解決方案，能使學生完成知識遷移與應用，提高學生的地理知識運用能力。

6 "結束語

本文以黃土高原地區的水土流失問題為背景，將POE教學策略運用到水土流失實驗中，組織學生進行預測、自主探究及解釋，使學生掌握科學研究的過程，優化實驗教學效果，培養學生的地理實踐力。但POE教學策略要求教師在設計實驗教學方案前了解充分學生已有知識，且具備較強的引導能力，在預測和解釋階段能充分調動學生思考與討論。因此，地理教師應積極學習新的教育理論，不斷優化教學方式，增強實驗教學效果。

參考文獻

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