淺談基于POE教學策略進行小組合作學習
——化學實驗課堂實錄

倪晉龍 胡滿紅

(渦陽第四中學 安徽亳州 233600)

英國哲學家培根說過：“討論猶如礪石，思想好比鋒刃，兩相砥礪將使思想銳利。”因此，小組討論合作學習已成為教師在優化課堂教學過程中不可或缺的教學環節，尤其受到參加課堂教學大賽選手的追捧。究其原因，它以學生主動參與為主，突出了學生的主體性，而且課堂氣氛濃厚。學生通過小組討論完成學習任務，不受教師、教材的束縛。在合作和探討中，學生的思維得到充分碰撞，極大地解放了學生的單點結構思維，實現了關聯結構思維的進階。然而，在實際課堂教學中，大多數情況下小組討論只是為了活躍課堂氣氛，為了討論而討論，很少有教師把小組合作學習作為一種有效的教學策略去建構課堂，小組討論往往程序化、形式化，忽視了學生學習的自主性，只是表面上的熱鬧，很難收到實質性的效果。究其原因，主要有以下幾點。

1.問題煩瑣沒有重點，且此起彼伏。

2.分組不合理，這組沒討論好，那組已經結束。

3.討論時間把控不好，要么不夠要么超時，預期目標很難實現。

那么，如何有效實施小組合作學習呢？本文以POE理論為基礎，以化學實驗教學為案例，嘗試通過小組合作探究實現學生的思維進階，意在為教學提供一些幫助。

一、POE教學策略概述

POE教學策略由White R.T.和Gunstoner R.F.于1992年正式提出的基本教學程序：預測—觀察—解釋(predict-observe-explain,縮寫為POE)。筆者根據POE教學策略設計出小組合作思維進階模型，如圖1。

圖1 小組合作思維進階模型

二、明確分工，合理分組

科學合理地劃分學習小組能有效地活躍課堂氣氛，有利于學生進行愉快的合作學習，提高課堂效率。我們可以先摸清班級學生的具體情況，從學生的學習能力和性格差異等多個角度，按照組內異質、組間同質的方式進行分組。后續還可以進行輪換，讓不同小組之間的人員交叉合作。筆者認為將學生分為六人一個小組為宜，按照成績優、中、差2∶2∶2比例分配，運用前后排討論的方式，要有組長、記錄員、報告員等。小組討論時，前排同學回過頭就可以和后排的同學進行討論。這種分組方便、快捷，不需要移動學生的座位。組與組之間實力差異不大，小組之間勢力均衡，這樣可以培養學生的自信心，提高他們的主動性。

三、加強指導，教會方法

課堂教學離不開小組合作，有效的小組合作，離不開教師科學的指導。每一個環節的工作都必不可少，所以在選擇小組合作學習方式時，需要關注細節，真正使其發揮作用。

(一)選擇有探討價值的內容，完成預習鋪墊

教師要把握教材的重難點。越是教材的核心問題，越要讓學生自主學習后展開討論。所以在上新課前，我們要精心設計導學案，根據學生完成導學案的情況，再去設計討論的問題，這些問題應該是學生在預習過程中自己不能解決的，例如為什么弱電解質溶液越稀越電離。教師引導學生對這些問題進行有價值的梳理、討論、歸納。

(二)精心設計難度適中的討論內容，有效開展小組討論

課堂討論的內容要具備有效性，這種有效性會使整個課堂更加活躍，而不是讓整個課堂陷入冷場境地。因此，教師設計的討論問題必須具有針對性和思考空間，對學生的認知能力要有所了解。在開展討論時，要讓所有的組員了解自己的任務，也要細致觀察學生的討論，必要時介入學生的討論，使得討論的內容符合實際。

在探索“銅和濃、稀硝酸反應”時，人教版必修一和魯科版必修一教材將濃、稀硝酸進行比較歸納，沒有安排實驗對它們的現象進行分析。硝酸的強氧化性，是本節課的重點內容。筆者通過動手實驗，加深學生對此內容的理解。

環節一：創設問題情境，建構認知模型

本節課伊始，筆者播放硝酸泄漏的視頻，讓學生知道硝酸泄漏對環境產生的危害。學生觀看視頻，回顧了硝酸的物理性質。筆者引導學生分析鐵在濃硝酸的環境下發生急劇變化的原因，認識到要證明一種物質具有強氧化性，就應該選擇弱還原劑進行反應，而金屬銅就是一種常見的弱還原劑。任務驅動一：濃硝酸和銅的反應。筆者讓學生書寫相關方程式，預測現象：銅片逐漸溶解，溶液變藍，有紅棕色氣體產生。這時，教師給出了相關實驗儀器：廢空瓶、注射器、濃硝酸、銅絲和銅片。實驗要求：安全、綠色、節約。小組經討論后設計實驗方案，并上臺展示方案，再通過組間討論，最后確定方案可行性并實施實驗。本實驗筆者關注了兩個實驗細節：一是讓學生自主設計實驗，確實實驗方案并動手實驗，體現了學生的主體性。二是用廢舊空瓶和注射器代替傳統的試管，反應在密閉環境中發生，減少了環境污染，體現了綠色化學和實驗創新的理念。證偽：學生做完實驗后意外發現溶液并非預期的藍色，而是呈現出綠色，這種現象大大激發了學生實驗探究的欲望，各組經討論后提出了三種猜想。猜想一：溶液中銅離子濃度過大。猜想二：生成其他物質，如亞銅離子。猜想三：濃硝酸溶解了二氧化氮。最后筆者進行點撥、分析，學生否定了猜想二，并針對猜想一、猜想三再進行實驗和探究。我們又重新配置了兩瓶稀硝酸銅溶液和飽和硝酸銅溶液，實驗中溶液都呈現出藍色，因此否定了猜想一。對于猜想三，我們討論后決定向該溶液中通入氮氣，趕走二氧化氮，結果溶液由綠色變為藍色，從而得出結論：猜想三是合理的。在課堂上對證偽進行再探究，體現了課堂教學過程中的生成之美，實現了學生思維的進階。任務驅動二：稀硝酸和銅的反應。稀硝酸和銅反應會產生一氧化氮，一氧化氮又和氧氣反應產生二氧化氮。因而學生想到，必須在隔絕空氣的條件下進行銅和稀硝酸反應。其中一組學生經過討論、整理，上臺展示如下實驗：將廢舊空瓶抽成真空，在瓶塞上插入銅絲，然后通過注射器擠入稀硝酸，廢舊空瓶鼓起，把廢空瓶立起來，銅絲和稀硝酸脫離接觸，反應停止，做到了即用即停。我們用注射器向廢舊空瓶里注入空氣，出現預期的紅棕色。這個實驗的創新點就是安全、綠色環保、易操作，便于分組實驗。

環節二：學以致用

利用AL智能技術進行實驗題目推送，讓學生在平板上現場做題，教師根據做題情況進行大數據分析，根據學生對此知識點的掌握情況調整教學方案，大大提高了課堂效率。

環節三：交流總結

學生談感悟，教師總結硝酸的強氧化性，并告訴學生，生活當中有很多難以解釋的現象等著我們去發現。整個課堂體現了探究之美，實現了學生思維和動手能力的進階。

環節四：實驗總結

在探究硝酸性質中，應用了POE理論，最終形成“發現問題—理論分析—提出假設—實驗探究—解決問題”的思維模型，符合馬斯洛需求層次理論，滿足了學生學習心理階梯式成長需求。

(三)提高全體學生學習能力，關注學困生

在小組討論中，我們經常發現優等生侃侃而談，他們的意見往往是整個小組的意見，中等生偶爾會提出自己的見解，但是學困生經常會作為一個旁觀者存在，很少發表自己的見解。為了實現共同提高，可將學困生均勻分配到各個小組，明確他們的分工，根據他們已有的知識水平給他們分配任務。實現組間相互競爭，組內共同發展，最終達到共同成長的目的。

(四)教師參與，適時調控

在小組討論時，教師也要適時地參與進去。這種參與并不是一味地干預他們的思想，而要真正俯下身子，從學生的角度去看待問題。在探究銅和濃、稀硝酸反應中，針對出現的“溶液并非預期的藍色，而呈現綠色”這樣一個關鍵性的問題，讓學生再討論、再探究。此過程如果教師不參與進去，就不了解學生的思維進階情況，也就不可能進行有針對性的點撥。

(五)合作交流，多元評價

小組討論要具備一定的開放性，多元化交流和溝通可以提高學生的綜合水平，能夠讓學生共同進步和發展。銅和濃硫酸反應的實驗是高中化學必修二課本中的一個經典演示實驗。人教版教材中實驗裝置采用抽拉銅絲的方法控制反應的進行，將二氧化硫氣體通入用試管夾夾住盛有品紅溶液的試管，品紅溶液褪色，加熱后復色，進一步驗證二氧化硫。該實驗主要存在以下三點不足：一是裝置設計中導管伸入到品紅溶液中容易造成倒吸，而且加熱品紅溶液時間較長。二是實驗過程中抽拉銅絲比較困難，實驗過程中容易造成二氧化硫氣體泄露。三是反應過程中溶液呈藍色不明顯，出現褐色。對于以上不足，班級小組展開合作，拿出自己的改進方案進行開放式交流，并進行了如下微型化改進。實驗用品和儀器：帶有翻口橡皮塞的西林瓶2個(一瓶裝有少許酸性高錳酸鉀溶液)，5 mL塑料注射器A，5 mL玻璃注射器B，塑料注射器C。試劑和藥品：品紅試紙，細銅絲，80%的濃硫酸，酸性高錳酸鉀溶液。實驗步驟和現象：1.將塑料注射器A插在西林瓶塞上，將細銅絲插在針頭內并固定好，針頭前露出的銅絲繞成螺旋狀，再把瓶塞塞上。2.用注射器C向西林瓶注入2 mL80%的濃硫酸，并拔出注射器C。3.再把內壁貼有濕潤的品紅試紙的注射器B插在西林瓶塞上。4.用酒精燈加熱西林瓶，當濃硫酸溶液對流時，把注射器A慢慢下移，使銅絲與濃硫酸接觸，反應立即發生，同時出現大量氣泡。注射器B不動，讓空氣進入注射器A，注射器A的活塞慢慢向上移動，再固定住注射器A，注射器B活塞慢慢向上移動，這時二氧化硫進入注射器B。5.停止加熱，可以觀察到品紅試紙逐漸褪色，濃硫酸溶液逐漸變藍并產生極少的黑色固體。6.品紅試紙褪色時，將注射器B拔出，并用橡皮泥堵住針頭，放入沸水加熱，品紅試紙復原。6.將注射器B中的二氧化硫緩慢注入酸性高錳酸鉀溶液中，溶液顏色變淺。7.當裝置冷卻下來，選擇5 mL注射器將氫氧化鈉溶液注入銅與濃硫酸反應實驗的西林瓶中。下推注射器A和注射器B的活塞，使二氧化硫被堿液吸收。實驗創新：選擇西林瓶，而不用試管，裝置簡單，現象明顯，安全可靠，便于課堂分組實驗。在整個實驗方案的分享交流過程中，既有共識也有分歧，這時候要充分發揮教師的主導作用，教師既要對各小組的不同見解給予恰當的鼓勵，又要指出他們的不足，最后還要對確定的方案進行多元開放性評價，為學生留下探索的思維空間，從而為學生開啟創新的智慧之門。

四、總結與反思

通過對這兩個實驗教學案例的分析，筆者認為對真實問題的深度探究必須依托具有一定挑戰性的學習任務的驅動，教學設計的好壞直接影響教學效果的好壞。尤其是學生活動的設計，活動方式不應該就是回答問題、上黑板板演那么簡單，而應包括具有化學學科特點的演示實驗、小組討論、小組實驗。提供給學生小組討論的機會，讓學生自己去構建知識體系和思維模型。深度學習對于學習者個人而言較難達成，但是構建相應的小組合作則會使之更容易實現。在整個小組當中，所有的成員都有共同的目標，而且他們所具備的身份和角色并不完全相同。這種特定的模式會讓他們具有一定歸屬感，使他們更加了解并深度參與小組合作，促使他們對學習產生興趣，使他們的合作更為深刻。在這種影響之下，學生的討論更加積極，而且互相提出質疑并共同解決問題，實現了學生思維的進階。

總之，基于POE教學策略進行小組合作學習，還需要反復實踐和強化，從而達到全面提高學生的思維。