基于POE策略教學《運動與摩擦力》

POE教學策略主要由預測（Predition）、觀察（Observation）和解釋（Explanation）三個環節組成。在探究活動前暴露學生的前概念，并把它運用到學習活動中，能夠有效地幫助學生進行概念轉變，從而建構科學概念。POE教學策略是在概念轉變理論和建構主義理論的基礎上提出的。[1]在經典的科學研究范式中，研究者要作出假設，解釋這種假設為什么可能是正確（或錯誤）的，再對數據進行收集，并就研究結果展開討論。[2]POE教學策略正是基于此提出的，旨在通過預測關注學生頭腦中的已有概念；通過實驗或者活動引導學生觀察科學事實，初步建構科學概念；通過解釋促進學生了解自己的想法及變化。

一、創設真實情境，提出核心問題

學生能對實驗現象進行預測的前提是頭腦中形成了一定的前概念。教師可以從生活現象或實驗現象中選取合適的教學內容，使學生在“做”中獲得經驗和得到發展。如果對生活現象印象深刻，學生就容易根據經驗作出預測；如果學生沒有這方面的經歷，對新現象無從下手，便需要借助教師創設真實的情境來作出預測。

教師在教室進門處鋪一塊地毯，門外放一個很重的大箱子和一個較輕的小箱子，讓學生把門外的箱子推或拉進教室，感受力的大小。在課堂上呈現這一司空見慣的現象，學生對此格外好奇，感受到在地毯和瓷磚上拉動箱子，所用的拉力不同，且大箱子和小箱子拉起來用力也有區別。這種有明顯差異的感覺激發了學生內心探究的欲望：拉動箱子的時候為什么會覺得困難？隨后教師為學生介紹拉力和摩擦力的關系，把情境體驗中的感性認知向理性思維轉變，學生在這個基礎上提出該課的核心問題：摩擦力大小和什么有關？圍繞核心問題，教師組織學生展開討論，對問題進行預測，并設計實驗探究。

二、采用POE策略，開展探究實踐

1.預測：摩擦力的大小與什么有關

預測環節中，學生闡述對現象的原有認識，暴露前概念。摩擦力的大小與什么有關？學生對此問題的預測基本有三種：摩擦力的大小與物體的輕重、大小以及接觸面的粗糙程度有關。學生作出預測的依據大多數來源于生活經驗和課堂開始時的情境體驗。教師組織學生以小組為單位，把預測記錄下來，并展開討論：如何設計實驗驗證摩擦力大小確實與所猜想的因素有關？

2.觀察：探究影響摩擦力大小的因素

學生在初步討論后，提出一個疑問：怎樣比較兩個接近的摩擦力？有學生建議用手拉一拉來感受力的大小。有學生提出質疑：每個人的感覺會有差異，用手很難精準衡量力的大小。此時，教師向學生介紹測量力的常用工具——彈簧測力計，輔以視頻講解其使用方法，并出示“材料自選超市的商品”，讓他們根據需要選擇合適的材料進行探究。

有學生認為被拖動物體的重量可能會影響摩擦力大小，因此要想科學對比得出結論，就要準備兩塊輕重不同的物體。該小組的學生選擇大小相同、輕重不同的1號木塊和2號木塊，用彈簧測力計在桌面上勻速拉動木塊，測量摩擦力大小。

也有學生覺得兩個物體接觸面的粗糙程度會影響摩擦力大小。經過一番討論后，他們決定用砂紙的粗糙面來模擬情境中粗糙的地毯，與相對光滑的桌面形成對比。在木塊的選擇上，他們選用兩塊相同的木塊，確保兩組實驗中只有“接觸面粗糙程度”這一個條件不同。

認為物體大小會影響摩擦力大小的小組，在材料選擇上出現了不同的想法。有的學生選擇大小、輕重都不同的1號木塊和3號木塊進行對比，其他學生提出質疑：這兩種木塊除了大小不一樣，重量也不相同，我們應該選擇一樣重但大小不一樣的木塊來比較摩擦力大小，這樣才能確保測出來的摩擦力不同是由于物體大小不同導致的。最后，該小組選擇大小不同、輕重相同的2號木塊和3號木塊進行探究實驗。

觀察的過程有可能與預測結果產生矛盾，即制造認知沖突，這是學生嘗試概念轉變的關鍵所在，需要實事求是地記錄實驗數據。在使用彈簧測力計測量拉力時，由于學生對彈簧測力計使用不熟練、沒有勻速拉動測力計等原因，測量出來的結果往往差別較大，教師要提醒他們要等待測力計指針不再變化時讀數并重復測量，將數據如實填寫在記錄表中（見表1）。

3.解釋：影響摩擦力大小的因素

解釋階段是POE教學策略的關鍵環節，學生會用一些與概念形成有關的零散關鍵詞對實驗現象進行科學分析與解釋。在此過程中運用建構主義理念從多角度對概念形成進行深度理解、反思新舊認知，轉變前概念，形成新概念。教師引導學生分析數據，把數據進行橫向和縱向比較，找出數據之間的關系，判斷預測是否正確。

例如，探究“接觸面粗糙程度對摩擦力的影響”的小組通過分析在不同粗糙程度的接觸面上測量的數據，得出“摩擦力大小與接觸面粗糙程度有關，接觸面越粗糙，物體受到的摩擦力越大”實驗結論，并與預測的結果進行對比，對前概念作出適當的調整，形成自己對問題的解釋，最終建構科學概念，并整合到自身認知結構中。

在實驗結束后，各個小組把本組的記錄表粘貼在黑板上，由小組成員進行解釋，從預測到實驗設計、數據測量及分析，最后得出結論。這樣可以讓其他學生除了分析自己小組的測量數據得出實驗結論之外，還能從不同組的數據中發現：同樣的粗糙程度，物體的重量也會影響摩擦力的大小。實驗結果與預測結果不同的是“物體大小”組，他們發現，重量一樣的物體，摩擦力大小和物體大小之間沒有明顯的關系。在這個討論分享過程中，學生相互評價，教師適時點評，強化教學的過程性評價。

三、生活場景拓展，實現知識遷移

課堂的最后教師為學生呈現更多的生活場景，例如：我們的鞋底為什么要有這么多花紋？使用久了之后花紋變淺或消失，會帶來什么風險？與夏天相比，在冰雪天氣中行駛的汽車，其輪胎需要怎樣改變才能使行駛更安全？學生通過對不同生活場景發生的現象進行解釋，實現知識遷移，完成概念建構。教師通過匯聚學科核心知識、關聯現實生活、提出能引發深度思維的核心問題，讓學生在探究中實現問題解決，凸顯學科深度，發展高階思維。

需要注意的是，POE教學策略在小學科學中的應用對不同學段學生的作用略有不同。例如，低年級學生的口頭表達能力和書面表達能力有限，在預測和解釋環節可能會出現表達不準確的情況，此時，教師需要有意識地培養他們的語言交流能力，引導他們用科學用語來表達自己的想法，同時盡量保證想法真實和完整。

（作者單位：周淑儀，廣東省東莞市道滘鎮四聯小學；莫春榮，廣東省東莞松山湖中心小學）

參考文獻

[1]陳忠英，韓夢琪.基于概念轉變理論的“彈力”教學設計[J].中學物理，2020（21）.

[2]王健.基于概念轉變理論的POE教學設計[J].生物學通報，2015（04）.