基于POE策略教学《运动与摩擦力》

POE教学策略主要由预测（Predition）、观察（Observation）和解释（Explanation）三个环节组成。在探究活动前暴露学生的前概念，并把它运用到学习活动中，能够有效地帮助学生进行概念转变，从而建构科学概念。POE教学策略是在概念转变理论和建构主义理论的基础上提出的。[1]在经典的科学研究范式中，研究者要作出假设，解释这种假设为什么可能是正确（或错误）的，再对数据进行收集，并就研究结果展开讨论。[2]POE教学策略正是基于此提出的，旨在通过预测关注学生头脑中的已有概念；通过实验或者活动引导学生观察科学事实，初步建构科学概念；通过解释促进学生了解自己的想法及变化。

一、创设真实情境，提出核心问题

学生能对实验现象进行预测的前提是头脑中形成了一定的前概念。教师可以从生活现象或实验现象中选取合适的教学内容，使学生在“做”中获得经验和得到发展。如果对生活现象印象深刻，学生就容易根据经验作出预测；如果学生没有这方面的经历，对新现象无从下手，便需要借助教师创设真实的情境来作出预测。

教师在教室进门处铺一块地毯，门外放一个很重的大箱子和一个较轻的小箱子，让学生把门外的箱子推或拉进教室，感受力的大小。在课堂上呈现这一司空见惯的现象，学生对此格外好奇，感受到在地毯和瓷砖上拉动箱子，所用的拉力不同，且大箱子和小箱子拉起来用力也有区别。这种有明显差异的感觉激发了学生内心探究的欲望：拉动箱子的时候为什么会觉得困难？随后教师为学生介绍拉力和摩擦力的关系，把情境体验中的感性认知向理性思维转变，学生在这个基础上提出该课的核心问题：摩擦力大小和什么有关？围绕核心问题，教师组织学生展开讨论，对问题进行预测，并设计实验探究。

二、采用POE策略，开展探究实践

1.预测：摩擦力的大小与什么有关

预测环节中，学生阐述对现象的原有认识，暴露前概念。摩擦力的大小与什么有关？学生对此问题的预测基本有三种：摩擦力的大小与物体的轻重、大小以及接触面的粗糙程度有关。学生作出预测的依据大多数来源于生活经验和课堂开始时的情境体验。教师组织学生以小组为单位，把预测记录下来，并展开讨论：如何设计实验验证摩擦力大小确实与所猜想的因素有关？

2.观察：探究影响摩擦力大小的因素

学生在初步讨论后，提出一个疑问：怎样比较两个接近的摩擦力？有学生建议用手拉一拉来感受力的大小。有学生提出质疑：每个人的感觉会有差异，用手很难精准衡量力的大小。此时，教师向学生介绍测量力的常用工具——弹簧测力计，辅以视频讲解其使用方法，并出示“材料自选超市的商品”，让他们根据需要选择合适的材料进行探究。

有学生认为被拖动物体的重量可能会影响摩擦力大小，因此要想科学对比得出结论，就要准备两块轻重不同的物体。该小组的学生选择大小相同、轻重不同的1号木块和2号木块，用弹簧测力计在桌面上匀速拉动木块，测量摩擦力大小。

也有学生觉得两个物体接触面的粗糙程度会影响摩擦力大小。经过一番讨论后，他们决定用砂纸的粗糙面来模拟情境中粗糙的地毯，与相对光滑的桌面形成对比。在木块的选择上，他们选用两块相同的木块，确保两组实验中只有“接触面粗糙程度”这一个条件不同。

认为物体大小会影响摩擦力大小的小组，在材料选择上出现了不同的想法。有的学生选择大小、轻重都不同的1号木块和3号木块进行对比，其他学生提出质疑：这两种木块除了大小不一样，重量也不相同，我们应该选择一样重但大小不一样的木块来比较摩擦力大小，这样才能确保测出来的摩擦力不同是由于物体大小不同导致的。最后，该小组选择大小不同、轻重相同的2号木块和3号木块进行探究实验。

观察的过程有可能与预测结果产生矛盾，即制造认知冲突，这是学生尝试概念转变的关键所在，需要实事求是地记录实验数据。在使用弹簧测力计测量拉力时，由于学生对弹簧测力计使用不熟练、没有匀速拉动测力计等原因，测量出来的结果往往差别较大，教师要提醒他们要等待测力计指针不再变化时读数并重复测量，将数据如实填写在记录表中（见表1）。

3.解释：影响摩擦力大小的因素

解释阶段是POE教学策略的关键环节，学生会用一些与概念形成有关的零散关键词对实验现象进行科学分析与解释。在此过程中运用建构主义理念从多角度对概念形成进行深度理解、反思新旧认知，转变前概念，形成新概念。教师引导学生分析数据，把数据进行横向和纵向比较，找出数据之间的关系，判断预测是否正确。

例如，探究“接触面粗糙程度对摩擦力的影响”的小组通过分析在不同粗糙程度的接触面上测量的数据，得出“摩擦力大小与接触面粗糙程度有关，接触面越粗糙，物体受到的摩擦力越大”实验结论，并与预测的结果进行对比，对前概念作出适当的调整，形成自己对问题的解释，最终建构科学概念，并整合到自身认知结构中。

在实验结束后，各个小组把本组的记录表粘贴在黑板上，由小组成员进行解释，从预测到实验设计、数据测量及分析，最后得出结论。这样可以让其他学生除了分析自己小组的测量数据得出实验结论之外，还能从不同组的数据中发现：同样的粗糙程度，物体的重量也会影响摩擦力的大小。实验结果与预测结果不同的是“物体大小”组，他们发现，重量一样的物体，摩擦力大小和物体大小之间没有明显的关系。在这个讨论分享过程中，学生相互评价，教师适时点评，强化教学的过程性评价。

三、生活场景拓展，实现知识迁移

课堂的最后教师为学生呈现更多的生活场景，例如：我们的鞋底为什么要有这么多花纹？使用久了之后花纹变浅或消失，会带来什么风险？与夏天相比，在冰雪天气中行驶的汽车，其轮胎需要怎样改变才能使行驶更安全？学生通过对不同生活场景发生的现象进行解释，实现知识迁移，完成概念建构。教师通过汇聚学科核心知识、关联现实生活、提出能引发深度思维的核心问题，让学生在探究中实现问题解决，凸显学科深度，发展高阶思维。

需要注意的是，POE教学策略在小学科学中的应用对不同学段学生的作用略有不同。例如，低年级学生的口头表达能力和书面表达能力有限，在预测和解释环节可能会出现表达不准确的情况，此时，教师需要有意识地培养他们的语言交流能力，引导他们用科学用语来表达自己的想法，同时尽量保证想法真实和完整。

（作者单位：周淑仪，广东省东莞市道滘镇四联小学；莫春荣，广东省东莞松山湖中心小学）

参考文献

[1]陈忠英，韩梦琪.基于概念转变理论的“弹力”教学设计[J].中学物理，2020（21）.

[2]王健.基于概念转变理论的POE教学设计[J].生物学通报，2015（04）.