GeoGebra支持下POE教学策略实践研究

宁镇宇　夏羿娥　冯洁　李红梅

［摘 要］利用POE教学策略结合GeoGebra软件设计“抛体运动的规律”的教学方案，可以体现以学生为主体、教师为主导的教学观。运用GeoGebra软件，可以将抛体运动规律更加直观地显示出来，这样有利于学生观察与研究，有利于培养学生动手操作和解决问题的能力。

［关键词］POE教学策略；抛体运动规律；GeoGebra

［中图分类号］    G633.7        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2023）29-0054-04

POE（Predict-Observe-Explain，意为预测、观察、解释）教学策略是基于学生行为建立的实验演示策略［1］。在这种策略的指引下，教师以学生为主体开展演示活动。运用GeoGebra软件的目的是将抽象的现象变得更加直观，有利于学生观察。本文将POE教学策略和GeoGebra软件有机融合，用于探究抛体运动的规律，以帮助学生加深对平抛运动规律的理解，帮助学生建构物理知识，培养学生发现问题和解决问题的能力。

一、POE教学策略的理论研究

（一）理论基础

建构主义理论认为，知识的学习是个体积极主动地进行意义建构的过程，学生在经历图式、顺应、同化、平衡后，将他们在日常生活和学习中积累的经验、看法、见解整合成新的知识进行建构，进而形成新的见解和经验［2］。POE教学策略的预测、观察、解释的三个阶段刚好和建构主义的四个过程高度一致。可见，建构主义学习理论为POE教学策略提供了理论基础。

（二）POE教学策略的来源

POE教学策略是由冈斯通（Gunstone）和怀特（White）于1992年提出的。它分为三个环节：预測、观察、解释，是一种应用于实验的演示策略［3］。它与传统的演示实验过程相比，更能体现以学生为主体、以教师为主导的实验过程，并且运用POE策略能暴露学生已有的前概念。学生暴露前概念后，教师可以根据学生暴露的问题进行教学设计，从而在教学过程中将学生的前概念进行转变，加深学生对新概念的理解。POE教学策略下的演示实验可以引起学生的好奇心，激发学生的学习兴趣，这对提高教学效率有一定的帮助。

在传统的演示实验过程（提出问题—猜想与假设—制订计划与设计实验—进行实验与收集证据—分析与论证—评估—交流与合作）中，教师占据主体地位（实验操作过程和演示都是教师一个人完成），而学生的任务是观察与记录，这违背了当前的教育教学观，不利于培养学生的动手操作能力以及发现问题与解决问题的能力。而POE教学策略符合当前素质教育的教学观。

（三） POE教学策略的三个环节

预测（P）：是指学生结合自己已有的生活经验和在教师设定的特定情境（提供的素材、视频、实验作为预测提示）下做出的预判。

观察（O）：指学生在教师的指导下进行实验、观察现象，得出总结。

解释（P）：指教师引导学生运用所学知识解释观察结果和预测结果之间的相同之处和差异。

它们三者之间的关系：预测是实施POE教学策略的开始环节，是观察和解释的前提，起到先锋的作用；观察是实施POE教学策略的中间环节，对预测和解释有承上启下的作用；解释是实施POE教学策略的最后环节，是对预测和观察的总结。

（四） POE教学策略的流程图

POE教学策略的三个环节环环相扣，每个环节都有不同的步骤，利用流程图的模式将POE教学策略整合成如图1所示的关系图。

二、GeoGebra软件的介绍

GeoGebra是一套结合几何、代数、数据表、图形、统计和计算的动态数学软件，同时具有处理代数与几何的功能，其功能强大，操作简单［4］。将GeoGebra软件应用于“抛体运动的规律”教学，可以将平抛运动直观化，激发学生的学习兴趣，促进学生物理观念、科学思维的形成。

三、教学设计

（一）教材分析

“抛体运动的规律”是新人教版高中物理必修第二册第五章“抛体运动”中的第4节，具体可以把抛体运动的知识点分为三个阶段进行分析：第一阶段从生活中的实际现象入手，学生讨论、分析、交流，能初步了解什么是平抛运动；第二阶段通过运用实验探究得出平抛运动的特点和规律，构建物理模型，推导平抛运动的速度和位移公式；第三阶段运用平抛运动的知识解决实际问题。

（二）学情分析

高一学生已经理解了直线运动，会利用牛顿运动定律分析判断直线运动的形式，对运动与相互作用观念形成初步认识。抛体运动将学生的认知从一维空间扩展到二维空间，进一步发展学生的运动与相互作用观念和运用所学知识解决新问题的能力。本章是培养学生抽象能力和实验探究能力的重要章节，高一学生已经开始从形象思维向抽象思维过渡，注重从现象到本质的追寻。

生活中的抛体运动、曲线运动的情境比比皆是，之前的直线运动不能很好地解决物理与生活中的很多问题。学生学习抛体运动时，教师可以利用学生的好奇心、探究欲望激发学生的学习兴趣，还可以帮助或引导学生建构运用已知获取未知的台阶，即通过已经学过的直线运动相关概念和规律、牛顿运动定律的知识和数学知识，尝试通过“化曲为直”的思想，把曲线运动分解成直线运动。

（三）重难点分析

重点：掌握平抛运动的条件、特点以及平抛运动的规律，会运用实验分析平抛运动在水平方向和竖直方向的特点，并对平抛运动的知识进行总结概括和运用。

难点：引导学生设计平抛运动实验，并探究其运动特点和规律。

（四）教学目标分析

“抛体运动的规律”的教学目标如表1所示。

（五）教学过程设计

1.情境引入

“情境引入”的教学活动设计如表2所示。

2.在POE教学策略下利用GeoGebra软件绘制抛体运动的轨迹及呈现其规律。

环节一：预测

预测是POE教学策略的首要环节，是学生基于已有的认识去思考教师提出的问题，它能暴露学生的前概念，在新旧知识之间产生认知冲突，也为教师的教学提供帮助。在预测环节中，学生在教师的帮助下，利用GeoGebra软件绘制排球的运动轨迹，学生主动参与其中，这样可以提高学生的学习兴趣。“预测”环节的教学活动设计如表3所示。

环节二：观察

观察是POE教学策略的中间环节，它是对预测环节进行验证，学生利用GeoGebra软件绘制排球的运动轨迹图、平抛运动的角度关系图和位移关系图。在观察环节中，学生以预测的问题为基础，利用GeoGebra软件中的动画演示进行观察，研究预测的问题，得出规律。“观察”环节的教学活动设计如表4所示。

环节三：解释

解释是POE教学策略的最后环节，它是对预测和观察两个环节进行概括，分析得出的结论是否与预测一致。让学生全程参与讨论交流，提出各自的见解和想法。“解释”环节的教学活动设计如表4所示。

将POE教学策略应用于探究平抛运动的规律，可以激发学生的学习兴趣；在探究的过程中体现了以学生为主体、以教师为主导的教学观，符合当前提倡的素质教育要求；对学生的语言表达、概括总结、动手操作、逻辑推理有一定的帮助。

GeoGebra软件可以帮助学生将问题和研究对象更直观地表示出来，有利于问题的解決。

［   参   考   文   献   ］

［1］  林雪梅，张军朋.“POE”教学策略及其在物理教学中的应用［J］.物理教学探讨，2011，29（4）：74-76.

［2］  周珏谊，张军朋.POE教学策略在物理教学中的应用：以“决定浮力大小的因素”为例［J］.物理教学探讨，2021，39（5）：5-7，11.

［3］  刘健智，程婷.GeoGebra软件在物理可视化教学中的应用［J］.物理教师，2021，42（6）：70-73.