POE教學策略在生物學教學中的應用分析

賴青 金英善

［摘 要］POE教學策略是建立在建構主義學習理論、觀察滲透理論、概念轉變教學理論基礎上的一種符合學生認知規律的教學策略。文章通過文獻研究法，對POE教學策略的發展及應用和基于POE教學策略的教學設計流程進行闡述，并闡明POE教學策略在生物學教學中的應用。

［關鍵詞］POE教學策略；生物學教學；生物學學科核心素養

［中圖分類號］? ? G633.91? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）05-0083-04

生物學學科核心素養主要依托生物學課程來習得和鞏固，是公民基本素養的重要組成之一，也是學生應具備的持久能力與品格，更是使學生終身受益的學習觀念與態度［1］。如何促進生物學學科核心素養的落實，成為廣大生物學教師最為關注的問題。傳統的生物學教學中，教師的課堂提問往往夾雜著答案的提示，學生常常不加思考就照搬課本內容來回答問題；課堂探究也總是遵循一成不變的套路，部分教師對“探究”有著機械和僵化的認識，認為“探究”必然包括“提出問題—作出假設—制訂計劃—實施計劃—得出結論—表達交流”等固定環節。而傳統的生物學實驗教學亦多停留在復制實驗流程、重復無意義的實驗操作等層面上，忽略了學生的獨立思考與自主探究，難以真正落實生物學學科核心素養。因此，探尋真正能發揮學生主體性、啟發學生獨立思考與自主探究、有效促進學生生物學學科核心素養落實的教學策略就變得尤為重要。本文主要探討POE教學策略的發展與應用及其在生物學教學中的應用。

一、POE教學策略的發展與應用

（一）POE教學策略的發展

POE（Predict-Observe-Explain）教學策略是一種符合學生認知規律的教學策略，它能有效發揮課堂教學對落實學生學科核心素養的促進作用。Champagne、Klopfer、Anderson等人［2］提出了DOE策略（POE教學策略的前身），即演示（Demonstration）—觀察（Observe）—解釋（Explain）。隨后Gunstone和White等人發現，在DOE策略實施過程中學生處于被動接受狀態，不能深刻理解知識。顧江鴻、史小梅、李春密等人以建構主義學習理論、觀察滲透理論、概念轉變教學理論為基礎，正式提出了POE教學策略［3］。POE教學策略包括三個階段，分別是預測、觀察、解釋，每一個階段都有特定的任務（見表1）。采用POE教學策略既有助于教師條理清晰地開展教學，也有助于學生深化對概念性知識的理解。

在教學實踐中，教師不斷對POE教學策略進行嘗試和改進。例如，Savander-Ranne和Kolari［5］基于豐富的教學實踐經驗，對POE教學策略進行了改進，擴展為PDEODE教學策略，即“預測（Prediction）—討論（Discussion）—解釋（Explanation）—觀察（Observation）—討論（Discussion）—解釋（Explanation）”。該策略主要引導學生基于對實驗或者事實情境的理解，先預測實驗現象或者事實結果，闡明原因，然后分小組進行討論，小組間相互分享預測結果，并達成共識，之后開展小組間交流，而后由學生操作實踐，觀察現象并做好記錄，最后以協作方式對預測結果進行分析、對比、評判［6］。邱美虹［7］認為，教師在引導學生進行解釋后，可以將學生得出的結論與之前的預測進行比較，深化學生的認知沖突，促其主動思考，以期達成概念的統一，提升課堂教學成效。

（二）POE教學策略的應用

POE教學策略最初是作為一種有效的演示教學策略而被引入到我國的課堂教學中的。隨著研究的不斷深入，一些學者發現POE教學策略不僅對實驗教學有積極的作用，而且對理論教學亦有幫助，并認為大學、中學、小學都可以采用POE教學策略進行教學。目前，POE教學策略在教學實踐中的應用逐漸成為研究熱點，且有學者構建出基于POE教學策略的教學設計流程［8］（見圖1）。

國外對POE教學策略的應用研究較為成熟。在知網、維普、萬方等數據庫中以“POE教學”作為關鍵詞進行檢索，截至2022年7月，共可檢索到128篇文獻。從2015年開始，有關POE教學策略應用研究類論文的發表呈逐年遞增的趨勢（見圖2），表明POE教學策略在教學實踐中具有一定的理論基礎和實踐價值。

當前，POE教學策略在化學、物理、生物學等學科教學中的應用較多，化學學科中的研究文獻數量最多，有62篇（約占48%）；其次是與生物學相關的研究文獻，有31篇（約占24%）；再次是與物理相關的研究文獻，有18篇（約占14%）（見圖3）。由此可見，越來越多的理科教師認同POE教學策略的實踐意義，并積極嘗試將POE教學策略有效應用于課堂教學中。

二、POE教學策略在生物學教學中的應用

生物學學科核心素養是生物學學科教育在全面貫徹黨的教育方針、落實立德樹人根本任務、發展素質教育中的獨特貢獻，是生物學科育人價值的集中體現，是學生通過生物學的學習逐步形成的科學態度、正確價值觀、必備品格和關鍵能力［9］。如何促進生物學學科核心素養的落地，是新時代生物學教育工作者必須深入研究的課題。廣大生物學一線教師需要在課堂中有效進行教學實踐，樹立先進的教學理念，采用合適的教學方法和教學模式，尤其要不斷探索新的教學方法和策略，真正開展以素養為導向、以生為本的課堂教學，從而促進學生生物學學科核心素養的發展。

（一）以POE教學策略促進學生形成生命觀念

生命觀念是生物學學科核心素養的重要標志，而生命觀念的建立又是以生物學概念性知識的學習作為基礎的［10］。POE教學策略提出的初衷便是幫助學習者建構科學概念，其“預測”階段便是為暴露學生的前科學概念而設計的。在學生充分暴露前科學概念后，教師再結合學生的前科學概念進行引導，進而使學生在“觀察”階段形成認知沖突，最后在“解釋”階段通過獨立思考、小組討論、歸納總結等方式實現概念轉變，進而建構科學概念，最終逐步形成生命觀念。POE教學策略能夠有效轉變學生的前科學概念，促使學生建構科學概念，且已經在課堂教學實踐中得到廣泛應用。如姚國平［11］以“氣孔開閉原理”為例，探討了如何應用POE教學策略指導學生深度建構生物學概念；李金雅、林偉、王慧娟［12］運用二階層診斷測試法，診斷高中生的迷思概念，并以POE教學策略指導高中生建構科學概念；王健［13］在以概念轉變教學理論為基礎的POE教學設計中指出，做好POE教學的設計并很好地將其落實到課堂教學之中，有利于教師探查學生的前科學概念，同時幫助學生實現概念轉變進而建構科學概念。

（二）以POE教學策略促進學生發展科學思維

科學思維是一種思維習慣，重實證是科學思維的顯著特點［14］。POE教學策略的“預測”階段能夠增加學生對于科學事實的感性認識；“觀察”階段能夠給予學生充分的自主性；促使學生運用科學手段了解事實；“解釋”階段能夠讓學生運用科學的話語表達出科學事實，并指出用以作出事實判斷的證據。從POE教學策略本身來看，其“預測”“觀察”“解釋”三個階段都能夠使科學思維方法得到廣泛運用。學生在“預測”階段利用演繹與推理的方法結合生活經驗或已學知識進行思辨，給出實驗結果或問題答案，并做出初步解釋，在解釋中暴露前科學概念；在“觀察”階段形成認知沖突（認知沖突的存在是發展批判性思維的基礎）；“解釋”階段通過對觀察結果的分析思考和歸納總結，實現概念轉變并建構科學概念，從而提升歸納與概括能力。必要時教師可以引導學生構建模型，建立關于現象、事物或系統的概念體系，發展“模型與建模”科學思維。而學生充分發揮主體性，經歷“預測”“觀察”“解釋”三個階段，勇于探索，除舊布新，這本身就是一種創造性學習。

羅高潔［15］將POE教學策略與實驗教學相結合，證實了POE教學策略能夠鍛煉學生的邏輯思維，培養學生的邏輯推理能力，有助于學生提高科學思維水平，提升學習效果。付鑫［16］利用POE策略進行基于真實科研情境的PCR實驗教學，培養學生運用科學思維方法認識事物、解決實際問題的科學思維能力。

（三）以POE教學策略促進學生提升科學探究能力

科學探究是指能夠發現現實世界中的生物學問題，并針對具體的生物學現象進行觀察、提問、設計實驗、實施方案以及交流討論結果的能力。科學探究［17］包括觀察，質疑，查閱書籍或其他信息以確認已有信息，設計觀察方案，根據實驗證據修正已有信息，使用工具收集、分析和解釋數據，提出答案，解釋和預測，與他人交流結果等。可以看出，POE教學策略的三個階段都包含科學探究的要素。《普通高中生物課程標準（2003年版）》倡導以探究為核心的多樣化的教學方式、倡導學生在動手和動腦的學習活動中全面達成課程目標［18］。于是我國許多學者開始嘗試用POE教學策略改進傳統的生物學課堂教學。如任夢［19］通過對POE教學策略對高一學生科學探究能力的影響進行研究，探討如何提升學生的科學探究能力；王慧麗［20］從POE教學策略各階段出發，探討POE教學策略在高中生物學實驗教學中的應用；孟凡龍［21］將高中生物學科學史與POE教學策略相結合，引導學生構建科學探究的基本范式。

（四）以POE教學策略促進學生培育社會責任意識

社會責任是指基于生物學的認識，參與個人與社會事務的討論，作出理性解釋和判斷，解決生產生活問題的擔當和能力［22］。各項生物學學科核心素養并非孤立存在，生命觀念的形成是以學生較好地理解生物學概念性知識為前提，而這種概念性知識的理解需要以科學思維和科學探究來輔助。科學思維能使學生對生命現象與規律進行有效的探索，對社會議題進行考察與論證。科學探究既作為開展科學調查的方式，也作為一種知識體系，有助于學生領悟生命觀念，并且能夠指導學生科學地開展調查研究，正確履行社會責任。社會責任應通過生物學課程教學，潛移默化地進行滲透。當前尚沒有探討POE教學策略與社會責任培養的論文，但一些教師正嘗試在POE教學策略的應用中滲透社會責任的培養［23］。

三、POE教學策略的應用反思

POE教學策略能夠有效培養學生的生物學學科核心素養，但在實際應用中仍然存在一些問題。例如，在“預測”階段，有的學生盲目推測，沒有進行深入的思考，僅憑直覺就給出了預測結果；在“觀察”階段，學生抓不住觀察的重點，難以形成認知沖突；在“解釋”階段，學生無法運用所學知識簡明清晰地對觀察結果進行合理解釋。POE教學策略以其科學性、實用性和可操作性受到廣大教師的青睞。但是由于受傳統教學的影響，部分教師對POE教學策略缺乏深入了解和不能有效應用，而部分教師只是機械地根據固定教學流程運用POE教學策略，課程教學設計缺乏知識的拓展和遷移應用，無法引導學生深入思考，亦無法發揮POE教學策略的育人價值。因此，在教學中教師應重視POE教學策略與情境創設的有效融合，積極探索POE教學策略與其他教學策略以及科學合理的評價方式的結合，勇于創新，與時俱進，真正實現生物學學科核心素養的培育，完成立德樹人根本任務。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 劉恩山，曹保義.普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）解讀［M］.北京： 高等教育出版社，2020.

［2］? CHAMPAGNE A B，KLOPFER L E，ANDERSON J H.Factors influencing the learning of classical mechanics［J］.American journal of physics，1980（12）：1074-1079.

［3］? 顧江鴻，史小梅，李春密.預測—觀察—解釋：一種基于現代教育研究的演示策略［J］.教育科學研究，2009（5）：54-57.

［4］? 顧江鴻.物理演示實驗教學策略的理論與實踐：基于學生實驗觀察認知特點的POE、POAA［D］.北京： 北京師范大學，2010.

［5］? SAVANDER-RANNE C，KOLARI S. Promoting the conceptual understanding of engineering students thr? ough visualisation［J］.Global journal of engineering education，2003（7）：189-200.

［6］? 鄧陽，王后雄，謝俊.基于POE和PDEODE策略的化學概念轉變教學實驗研究［J］.中學化學教學參考， 2011（10）：3-6.

［7］? 邱美虹.科學創意實驗書［M］.臺南：紅葉文化事業公司， 2005.

［8］? 鄧琳，王后雄.POE教學策略在化學概念教學中的應用［J］.中學化學，2016（3）：1-3.

［9］? 崔允漷.普通高中課程標準修訂：聚焦立德樹人，凝練學科核心素養［J］.教育家，2018（3）：26-27.

［10］? 劉恩山.生命觀念是生物學學科核心素養的標志［J］.生物學通報，2018（1）：18-20.

［11］? 姚國平.運用POE教學策略深度建構生物學概念：以“氣孔開閉原理”為例［J］.中學生物學， 2019（1）：11-13.

［12］? 李金雅，林偉，王慧娟.高中生迷思概念的診斷路徑與教學策略研究［J］.生物學通報，2020（8）：19-23.

［13］? 王健.基于概念轉變理論的POE教學設計［J］.生物學通報，2015（4）：23-27.

［14］? 趙占良.對生物學學科核心素養的理解（二）：科學思維及其教學［J］.中學生物教學，2019（19）：4-7.

［15］? 羅高潔.“POE”教學策略在高中生物學教學的實踐研究［D］.成都：四川師范大學，2019.

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［17］? National Research Council. National science education standards［M］.Valencia：National Academies Press，1996.

［18］? 劉恩山.《普通高中生物課程標準》的設計思路和主要特點［J］.生物學通報，2003（5）：28-30.

［19］? 任夢.POE教學策略對高一學生科學探究能力的影響［D］.杭州：杭州師范大學，2016.

［20］? 王慧麗.POE教學策略在高中生物學實驗教學中的應用［J］.中學生物教學，2021（36）：9-10.

［21］? 孟凡龍.援引科學史探究DNA復制方式的POE教學策略分析［J］.生物學教學，2018（1）：15-16.

［22］? 譚永平.生物學學科核心素養：內涵、外延與整體性［J］.課程·教材·教法，2018（8）：86-91.

［23］? 沈妍婧，朱曉燕，戴群，等.基于POE教學策略的“小麥的真菌性病害”實驗探究［J］.生物學教學，2019（9）：59-61.

（責任編輯 黃春香）