基于POE教學法框架下的高中生物學教學探索

中圖分類號：G63 文獻標識碼：A 文章編號：0450-9889（2025）14-0142-03

POE教學法根植于建構主義學習理論與探究學習理念，其核心在于通過預測、觀察和解釋三個階段，激發學生主動構建知識體系。在《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》的指導下，生物學教學需要以學生發展為中心，注重核心素養的培養，強調科學探究能力與科學思維的發展[1]。在實踐中發現，在高中生物學“生物的進化”單元教學中運用POE教學法，結合進化理論，可以顯著提高教學效果。本研究從預測、觀察和解釋等方面展開，論述基于POE教學法的高中生物學教學策略。

一、理論基礎

POE（Prediction-Observation-Explanation，預測—觀察一解釋）教學法是根植于建構主義學習理論、探究學習理論以及學生中心的教學觀念，其理論基礎可追溯到對學生認知發展過程的理解，特別是通過主動參與、批判性思考和問題解決促進學生知識建構的理念[2。首先，POE教學法深受建構主義學習理論的影響。建構主義認為，學習不是簡單地接收信息，而是學生通過與外部世界互動，主動建構個人的知識體系。在POE教學法中，學生通過預測實驗結果、觀察現象并對其進行解釋，逐步建構和完善自己對科學原理的理解。其次，POE教學法根植于探究學習理論。探究學習強調學生在學習過程中扮演主動的角色，通過親身實踐和自主探索獲取知識。在POE教學法中，預測、觀察和解釋三個環節共同構成了一個完整的探究過程。通過預測實驗現象，學生能夠激發學習興趣和探究欲望；通過觀察，學生能夠實際感知科學現象，檢驗自己的預測；通過解釋，學生能夠總結實驗結果，發現規律，并將其與理論相結合，形成更為完整的知識體系[3]。

二、基于POE教學法的高中生物學教學策略

（一）預測階段：設計挑戰性問題，激發興趣

預測階段是教學過程的開端，這一階段一般通過激發學生的思考和假設能力，為后續的觀察和解釋環節打下基礎[4]。預測階段的核心目標是鼓勵學生主動提出假設、進行預判，為探究性學習提供動力，并為后續開展實驗或現象觀察做好準備。在這個階段，教師的主要職責是拋出具有挑戰性的問題，激發學生的探究興趣。

教師設計具有開放性、啟發性的問題，引導學生結合已有知識和直覺進行預測。在這一過程中，教師應避免直接給出答案，而是通過提問引導學生思考，促使學生從自身經驗出發，形成自己的假設。教師還應鼓勵學生在小組內互動交流、討論，分享各自的預測，推動學生進行思維碰撞。在討論的過程中，教師要關注學生的思維過程，引導學生更深入地思考預測的依據及其合理性。此外，教師應鼓勵學生記錄自己的預測，并闡明預測的理由。這一過程能夠幫助學生明確思維路徑，同時為后續實驗驗證提供比較的基準。

（二）觀察階段：發揮引導作用，培養科學能力

觀察階段是學生通過對比實際現象，驗證他們在預測階段提出的假設的關鍵環節。此階段的目標是讓學生在真實的實驗或自然環境中觀察、感知并記錄數據，為后續的解釋階段奠定基礎。教師在觀察階段的主要任務是發揮引導作用，幫助學生通過有效的觀察、數據記錄和分析，驗證預測的準確性，培養學生的科學觀察能力。

在具體操作中，教師應確保學生能夠全面、細致地觀察實驗或現象。教師應要求學生集中注意力，明確觀察的重點，避免陷入片面或局限性的觀察中。為確保觀察的高效性，教師還要通過設計清晰的觀察任務，幫助學生聚焦關鍵細節，使其學會有序地記錄觀察結果。與此同時，教師要引導學生將注意力從結果轉向過程，使學生理解觀察并不只是獲取最終數據，還包括對現象變化過程的深度理解。在這個過程中，教師要提供工具和技術支持，鼓勵學生運用合適的工具和科學的方法進行準確地觀察和測量，確保數據具有客觀性和準確性。例如，教師引導學生進行反復觀察，以確保數據的一致性，并鼓勵學生團隊合作，分享觀察到的不同現象，以增強學生的協作能力，促使學生能夠從多角度思考，為下階段的解釋環節做準備。

（三）解釋階段：反思提煉，助力知識升華

解釋階段是學生將觀察結果與科學理論相結合的重要環節，教師的任務是引導學生深入分析實驗數據，并將其上升為理論性的理解。教師可以通過以下具體做法引導學生進行有效的科學解釋。

第一，引導學生回顧和整理觀察階段收集到的現象和數據，幫助學生明確實驗結果與最初預測之間的關系。可以利用圖表的方式呈現結果，使學生能夠更清晰地看到實驗過程中不同變量的變化趨勢。在此過程中，教師引導學生對實驗結果進行初步反思，幫助學生發現導致現象出現的可能原因。第二，引導學生將觀察到的實驗現象與相關的生物學理論進行關聯。可以通過講解和逐步引導的方式，讓學生理解理論背后的科學機制，幫助學生從觀察現象上升到理論層面。教師不要直接給出結論，而是要通過引導，讓學生逐步推理出理論。教師應當適時利用教材中的圖表或模型，以輔助學生理解復雜的理論，從而發揮教材在教學中的指導作用。第三，鼓勵學生分析各種解釋之間的差異和聯系。通過多角度分析實驗結果，能夠幫助學生認識科學解釋的多樣性和合理性，促使學生形成批判性思維。第四，引導學生總結整個實驗過程，將觀察到的現象與解釋轉化為普遍適用的科學規律。通過總結，學生能夠深化對核心概念的理解，并激發進一步思考和探究的興趣。

三、基于POE教學法的“生物的進化\"教學實踐

“生物的進化”來源于人教版普通高中生物學教科書必修2，核心內容包括物種變異的來源、自然選擇的機制以及進化過程中的適應性特征等[5]。在POE教學法的指導下，教師引導學生親歷預測、觀察和解釋等三大環節，推動學生在從假設到驗證再到理論推導的過程中，全面理解生物進化的規律與機制，并能夠將科學理論與實際現象相結合，培養科學思維和探究能力。

（一）預測階段

POE教學法的預測階段旨在引導學生基于已有知識和經驗，對即將學習的內容或實驗現象進行假設或推測。這一過程不僅可以激發學生的學習興趣，還能為后續的觀察與解釋環節指明方向。教師在“生物的進化”單元教學中，通過設計問題情境和具有一定挑戰性的任務，引導學生圍繞進化的核心問題展開預測。

首先，教師運用教材中的圖示作為引導工具，例如化石分層記錄或三種脊椎動物前肢和人的上肢骨骼比較的示意圖（如圖1所示），向學生提出核心問題：“這些化石記錄或結構相似性能否證明生物之間存在共同祖先？如果不能，還有哪些證據需要補充？”在圖示的輔助下，學生可以直觀感受到科學證據的重要性，并結合自己的知識背景進行假設或推測。

其次，教師結合生物進化的核心概念，提出深層次問題。例如，針對自然選擇的理論基礎，教師可以提問：“自然界中為什么會出現遺傳變異？這種變異是隨機的，還是受某些規律控制？這些變異是否必然導致進化？”通過思考這些問題，學生能夠從不同角度預測生物進化背后的驅動因素和證據的局限性。

再次，教師給學生布置任務，要求學生小組討論并記錄預測結果。每組學生可以圍繞“生物進化需要哪些科學證據支撐”形成初步框架，并整理出核心預測內容。在這一過程中，教師鼓勵學生結合教材圖示和問題線索大膽提出假設，同時要求學生分析預測背后的依據或邏輯。

最后，開展全班匯報活動，總結學生的主要預測方向，例如：化石記錄是否足夠完整？結構相似性能否完全證明共同祖先？

（二）觀察階段

在教學“生物的進化”單元時，教師通過實驗設計和現象觀察，引導學生驗證自然選擇與適應形成的過程。第一，教師明確實驗目標和操作要求，引導學生圍繞“自然選擇如何影響種群適應性特征的形成\"這一問題進行觀察。教師分發實驗材料，包括綠色、紅色、黃色等三種顏色的紙片和綠色背景板，紙片代表種群的個體，背景板代表環境。學生以小組為單位，完成指定實驗操作。第二，實驗分三輪進行，每輪按照以下步驟實施：第一步，將30張各種顏色的紙片隨機散布在背景板上，模擬種群初始狀態；第二步，學生用鑷子模擬捕食者，在限定時間內“捕捉”盡可能多的“獵物”，并統計剩余的每種顏色紙片的數量；第三步，根據剩余紙片的數量按比例“繁殖”下一代個體，如每張剩余紙片最多“繁殖\"3張新的紙片，并將新個體撒回背景板中。通過重復實驗，學生觀察不同顏色紙片數量的變化情況，并記錄每輪種群分布的數據（實驗數據示例如表1所示）。第三，數據分析。學生通過觀察和對比數據發現，在綠色背景中，綠色紙片因與背景顏色相似被捕食率最低，生存比例逐漸上升；紅色和黃色紙片因明顯暴露被捕食率較高，數量迅速減少。學生得出結論：自然選擇傾向于保留適應環境的變異個體，最終形成適應性特征。第四，實驗結束后，學生整理數據并繪制統計圖表，直觀展示不同顏色紙片數量的變化規律。教師引導學生將實驗觀察與自然選擇理論相結合，分析適應性特征形成的機制。通過這一階段的學習，學生在實驗中驗證了假設，深化了對生物進化規律的理解，為解釋階段的學習做好鋪墊。

（三）解釋階段

首先，教師引導學生回顧觀察階段的實驗數據和現象。例如，要求學生以表格或柱狀圖形式展示捕食壓力下不同顏色個體數量變化的實驗結果，展示實驗過程中的生存變化趨勢。教師鼓勵學生討論“具有哪些性狀的個體更有生存優勢？”及“環境如何影響個體的生存和繁殖？”。其次，教師引導學生將實驗現象與自然選擇理論相結合，通過提問和講解幫助學生理解自然選擇的機制。教師通過逐步引導，讓學生根據“變異一競爭一選擇一適應”的演化路徑分析出環境壓力如何篩選出更能適應環境的變異個體。在這一過程中，教師利用教材中的圖示（如自然選擇模型圖）補充說明，讓學生將觀察結果上升到理論層面，從而深化對核心概念的理解。再次，教師引導學生從基因角度進一步分析進化機制，結合教材中的基因頻率變化表格，分析不同基因型（AA、Aa、aa）在自然選擇作用下的比例變化。最后，教師組織學生總結從觀察到解釋的全過程，將觀察的現象歸納為理論模型，將理論模型轉化為科學規律，形成對自然選擇和進化機制的全面理解。

在基于POE教學法的教學設計中，通過實施預測、觀察和解釋等三個環節，實現了理論與實踐的有效結合。學生在探究活動中掌握了自然選擇理論和基因頻率變化等核心知識，同時提升了科學探究能力與批判性思維。POE教學法在推動學生理解復雜生物學概念、構建科學思維框架方面具有重要作用。未來，教師需在更多教學情境中進一步優化POE教學法的應用途徑，從而促使學生獲得更全面的發展，進一步提升學生的生物學學科核心素養。

參考文獻

[1中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]鮑英楠.高中物理摩擦力部分前概念的轉變策略研究[D].重慶：西南大學，2022.

[3]麥文喆.以提升生命觀念為目標的科學思維活動設計：以“協同進化與生物多樣性的形成”教學為例[J].廣西教育，2022（32）：62-65.

[4]陸陳君.PBL教學法在高中生物高效課堂構建中的應用：以“免疫學的應用”為例[J.高考，2024（19）：143-145.

[5]楊寶青.人教版2019版高中生物必修2教材分析及教學現狀調查研究[D].重慶：西南大學，2022.（責編 劉小璦）