POE教学策略在生物学教学中的应用分析

赖青 金英善

［摘 要］POE教学策略是建立在建构主义学习理论、观察渗透理论、概念转变教学理论基础上的一种符合学生认知规律的教学策略。文章通过文献研究法，对POE教学策略的发展及应用和基于POE教学策略的教学设计流程进行阐述，并阐明POE教学策略在生物学教学中的应用。

［关键词］POE教学策略；生物学教学；生物学学科核心素养

［中图分类号］    G633.91        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2023）05-0083-04

生物学学科核心素养主要依托生物学课程来习得和巩固，是公民基本素养的重要组成之一，也是学生应具备的持久能力与品格，更是使学生终身受益的学习观念与态度［1］。如何促进生物学学科核心素养的落实，成为广大生物学教师最为关注的问题。传统的生物学教学中，教师的课堂提问往往夹杂着答案的提示，学生常常不加思考就照搬课本内容来回答问题；课堂探究也总是遵循一成不变的套路，部分教师对“探究”有着机械和僵化的认识，认为“探究”必然包括“提出问题—作出假设—制订计划—实施计划—得出结论—表达交流”等固定环节。而传统的生物学实验教学亦多停留在复制实验流程、重复无意义的实验操作等层面上，忽略了学生的独立思考与自主探究，难以真正落实生物学学科核心素养。因此，探寻真正能发挥学生主体性、启发学生独立思考与自主探究、有效促进学生生物学学科核心素养落实的教学策略就变得尤为重要。本文主要探讨POE教學策略的发展与应用及其在生物学教学中的应用。

一、POE教学策略的发展与应用

（一）POE教学策略的发展

POE（Predict-Observe-Explain）教学策略是一种符合学生认知规律的教学策略，它能有效发挥课堂教学对落实学生学科核心素养的促进作用。Champagne、Klopfer、Anderson等人［2］提出了DOE策略（POE教学策略的前身），即演示（Demonstration）—观察（Observe）—解释（Explain）。随后Gunstone和White等人发现，在DOE策略实施过程中学生处于被动接受状态，不能深刻理解知识。顾江鸿、史小梅、李春密等人以建构主义学习理论、观察渗透理论、概念转变教学理论为基础，正式提出了POE教学策略［3］。POE教学策略包括三个阶段，分别是预测、观察、解释，每一个阶段都有特定的任务（见表1）。采用POE教学策略既有助于教师条理清晰地开展教学，也有助于学生深化对概念性知识的理解。

在教学实践中，教师不断对POE教学策略进行尝试和改进。例如，Savander-Ranne和Kolari［5］基于丰富的教学实践经验，对POE教学策略进行了改进，扩展为PDEODE教学策略，即“预测（Prediction）—讨论（Discussion）—解释（Explanation）—观察（Observation）—讨论（Discussion）—解释（Explanation）”。该策略主要引导学生基于对实验或者事实情境的理解，先预测实验现象或者事实结果，阐明原因，然后分小组进行讨论，小组间相互分享预测结果，并达成共识，之后开展小组间交流，而后由学生操作实践，观察现象并做好记录，最后以协作方式对预测结果进行分析、对比、评判［6］。邱美虹［7］认为，教师在引导学生进行解释后，可以将学生得出的结论与之前的预测进行比较，深化学生的认知冲突，促其主动思考，以期达成概念的统一，提升课堂教学成效。

（二）POE教学策略的应用

POE教学策略最初是作为一种有效的演示教学策略而被引入到我国的课堂教学中的。随着研究的不断深入，一些学者发现POE教学策略不仅对实验教学有积极的作用，而且对理论教学亦有帮助，并认为大学、中学、小学都可以采用POE教学策略进行教学。目前，POE教学策略在教学实践中的应用逐渐成为研究热点，且有学者构建出基于POE教学策略的教学设计流程［8］（见图1）。

国外对POE教学策略的应用研究较为成熟。在知网、维普、万方等数据库中以“POE教学”作为关键词进行检索，截至2022年7月，共可检索到128篇文献。从2015年开始，有关POE教学策略应用研究类论文的发表呈逐年递增的趋势（见图2），表明POE教学策略在教学实践中具有一定的理论基础和实践价值。

当前，POE教学策略在化学、物理、生物学等学科教学中的应用较多，化学学科中的研究文献数量最多，有62篇（约占48%）；其次是与生物学相关的研究文献，有31篇（约占24%）；再次是与物理相关的研究文献，有18篇（约占14%）（见图3）。由此可见，越来越多的理科教师认同POE教学策略的实践意义，并积极尝试将POE教学策略有效应用于课堂教学中。

二、POE教学策略在生物学教学中的应用

生物学学科核心素养是生物学学科教育在全面贯彻党的教育方针、落实立德树人根本任务、发展素质教育中的独特贡献，是生物学科育人价值的集中体现，是学生通过生物学的学习逐步形成的科学态度、正确价值观、必备品格和关键能力［9］。如何促进生物学学科核心素养的落地，是新时代生物学教育工作者必须深入研究的课题。广大生物学一线教师需要在课堂中有效进行教学实践，树立先进的教学理念，采用合适的教学方法和教学模式，尤其要不断探索新的教学方法和策略，真正开展以素养为导向、以生为本的课堂教学，从而促进学生生物学学科核心素养的发展。

（一）以POE教学策略促进学生形成生命观念

生命观念是生物学学科核心素养的重要标志，而生命观念的建立又是以生物学概念性知识的学习作为基础的［10］。POE教学策略提出的初衷便是帮助学习者建构科学概念，其“预测”阶段便是为暴露学生的前科学概念而设计的。在学生充分暴露前科学概念后，教师再结合学生的前科学概念进行引导，进而使学生在“观察”阶段形成认知冲突，最后在“解释”阶段通过独立思考、小组讨论、归纳总结等方式实现概念转变，进而建构科学概念，最终逐步形成生命观念。POE教学策略能够有效转变学生的前科学概念，促使学生建构科学概念，且已经在课堂教学实践中得到广泛应用。如姚国平［11］以“气孔开闭原理”为例，探讨了如何应用POE教学策略指导学生深度建构生物学概念；李金雅、林伟、王慧娟［12］运用二阶层诊断测试法，诊断高中生的迷思概念，并以POE教学策略指导高中生建构科学概念；王健［13］在以概念转变教学理论为基础的POE教学设计中指出，做好POE教学的设计并很好地将其落实到课堂教学之中，有利于教师探查学生的前科学概念，同时帮助学生实现概念转变进而建构科学概念。

（二）以POE教学策略促进学生发展科学思维

科学思维是一种思维习惯，重实证是科学思维的显著特点［14］。POE教学策略的“预测”阶段能够增加学生对于科学事实的感性认识；“观察”阶段能够给予学生充分的自主性；促使学生运用科学手段了解事实；“解释”阶段能够让学生运用科学的话语表达出科学事实，并指出用以作出事实判断的证据。从POE教学策略本身来看，其“预测”“观察”“解释”三个阶段都能够使科学思维方法得到广泛运用。学生在“预测”阶段利用演绎与推理的方法结合生活经验或已学知识进行思辨，给出实验结果或问题答案，并做出初步解释，在解释中暴露前科学概念；在“观察”阶段形成认知冲突（认知冲突的存在是发展批判性思维的基础）；“解释”阶段通过对观察结果的分析思考和归纳总结，实现概念转变并建构科学概念，从而提升归纳与概括能力。必要时教师可以引导学生构建模型，建立关于现象、事物或系统的概念体系，发展“模型与建模”科学思维。而学生充分发挥主体性，经历“预测”“观察”“解释”三个阶段，勇于探索，除旧布新，这本身就是一种创造性学习。

罗高洁［15］将POE教学策略与实验教学相结合，证实了POE教学策略能够锻炼学生的逻辑思维，培养学生的逻辑推理能力，有助于学生提高科学思维水平，提升学习效果。付鑫［16］利用POE策略进行基于真实科研情境的PCR实验教学，培养学生运用科学思维方法认识事物、解决实际问题的科学思维能力。

（三）以POE教学策略促进学生提升科学探究能力

科学探究是指能够发现现实世界中的生物学问题，并针对具体的生物学现象进行观察、提问、设计实验、实施方案以及交流讨论结果的能力。科学探究［17］包括观察，质疑，查阅书籍或其他信息以确认已有信息，设计观察方案，根据实验证据修正已有信息，使用工具收集、分析和解释数据，提出答案，解释和预测，与他人交流结果等。可以看出，POE教学策略的三个阶段都包含科学探究的要素。《普通高中生物课程标准（2003年版）》倡导以探究为核心的多样化的教学方式、倡导学生在动手和动脑的学习活动中全面达成课程目标［18］。于是我国许多学者开始尝试用POE教学策略改进传统的生物学课堂教学。如任梦［19］通过对POE教学策略对高一学生科学探究能力的影响进行研究，探讨如何提升学生的科学探究能力；王慧丽［20］从POE教学策略各阶段出发，探讨POE教学策略在高中生物学实验教学中的应用；孟凡龙［21］将高中生物学科学史与POE教学策略相结合，引导学生构建科学探究的基本范式。

（四）以POE教学策略促进学生培育社会责任意识

社会责任是指基于生物学的认识，参与个人与社会事务的讨论，作出理性解释和判断，解决生产生活问题的担当和能力［22］。各项生物学学科核心素养并非孤立存在，生命观念的形成是以学生较好地理解生物学概念性知识为前提，而这种概念性知识的理解需要以科学思维和科学探究来辅助。科学思维能使学生对生命现象与规律进行有效的探索，对社会议题进行考察与论证。科学探究既作为开展科学调查的方式，也作为一种知识体系，有助于学生领悟生命观念，并且能够指导学生科学地开展调查研究，正确履行社会责任。社会责任应通过生物学课程教学，潜移默化地进行渗透。当前尚没有探讨POE教学策略与社会责任培养的论文，但一些教师正尝试在POE教学策略的应用中渗透社会责任的培养［23］。

三、POE教学策略的应用反思

POE教学策略能够有效培养学生的生物学学科核心素养，但在实际应用中仍然存在一些问题。例如，在“预测”阶段，有的学生盲目推测，没有进行深入的思考，仅凭直觉就给出了预测结果；在“观察”阶段，学生抓不住观察的重点，难以形成认知冲突；在“解释”阶段，学生无法运用所学知识简明清晰地对观察结果进行合理解释。POE教学策略以其科学性、实用性和可操作性受到广大教师的青睐。但是由于受传统教学的影响，部分教师对POE教学策略缺乏深入了解和不能有效应用，而部分教师只是机械地根据固定教学流程运用POE教学策略，课程教学设计缺乏知识的拓展和迁移应用，无法引导学生深入思考，亦无法发挥POE教学策略的育人价值。因此，在教学中教师应重视POE教学策略与情境创设的有效融合，积极探索POE教学策略与其他教学策略以及科学合理的评价方式的结合，勇于创新，与时俱进，真正实现生物学学科核心素养的培育，完成立德树人根本任务。

［   参   考   文   献   ］

［1］  刘恩山，曹保义.普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）解读［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］  顾江鸿，史小梅，李春密.预测—观察—解释：一种基于现代教育研究的演示策略［J］.教育科学研究，2009（5）：54-57.

［4］  顧江鸿.物理演示实验教学策略的理论与实践：基于学生实验观察认知特点的POE、POAA［D］.北京： 北京师范大学，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］  邓阳，王后雄，谢俊.基于POE和PDEODE策略的化学概念转变教学实验研究［J］.中学化学教学参考， 2011（10）：3-6.

［7］  邱美虹.科學创意实验书［M］.台南：红叶文化事业公司， 2005.

［8］  邓琳，王后雄.POE教学策略在化学概念教学中的应用［J］.中学化学，2016（3）：1-3.

［9］  崔允漷.普通高中课程标准修订：聚焦立德树人，凝练学科核心素养［J］.教育家，2018（3）：26-27.

［10］  刘恩山.生命观念是生物学学科核心素养的标志［J］.生物学通报，2018（1）：18-20.

［11］  姚国平.运用POE教学策略深度建构生物学概念：以“气孔开闭原理”为例［J］.中学生物学， 2019（1）：11-13.

［12］  李金雅，林伟，王慧娟.高中生迷思概念的诊断路径与教学策略研究［J］.生物学通报，2020（8）：19-23.

［13］  王健.基于概念转变理论的POE教学设计［J］.生物学通报，2015（4）：23-27.

［14］  赵占良.对生物学学科核心素养的理解（二）：科学思维及其教学［J］.中学生物教学，2019（19）：4-7.

［15］  罗高洁.“POE”教学策略在高中生物学教学的实践研究［D］.成都：四川师范大学，2019.

［16］  付鑫.利用POE策略进行基于真实科研情境的PCR实验教学［J］.生物学通报， 2021（2）：39-42.

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

［18］  刘恩山.《普通高中生物课程标准》的设计思路和主要特点［J］.生物学通报，2003（5）：28-30.

［19］  任梦.POE教学策略对高一学生科学探究能力的影响［D］.杭州：杭州师范大学，2016.

［20］  王慧丽.POE教学策略在高中生物学实验教学中的应用［J］.中学生物教学，2021（36）：9-10.

［21］  孟凡龙.援引科学史探究DNA复制方式的POE教学策略分析［J］.生物学教学，2018（1）：15-16.

［22］  谭永平.生物学学科核心素养：内涵、外延与整体性［J］.课程·教材·教法，2018（8）：86-91.

［23］  沈妍婧，朱晓燕，戴群，等.基于POE教学策略的“小麦的真菌性病害”实验探究［J］.生物学教学，2019（9）：59-61.

（责任编辑 黄春香）