“POE”教学策略及其在物理教学中的应用，本文主要内容关键词为：物理论文,教学策略论文,教学中论文,POE论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
预测-观察-解释（predict-observe-explain，缩写为POE）是由探察学生理解科学的研究方法演化而来的、建立在“观察渗透理论”的哲学观念和建构主义、前概念、概念转变等教育理论基础之上的新型演示策略[1]。POE教学策略由White R.T.和Gunstone R.F.于1992年正式提出，并把这一策略分为预测、观察和解释三个阶段[2]。POE作为新型的基于现代教育研究基础上的演示策略，其教学效果与传统的演示策略相比，具有明显的优越性。本文通过将传统演示策略（DOE）与POE策略比较，突显POE的本质和优势，并以“自由落体运动”的教学片段为例介绍POE策略在物理教学中的应用。
一、POE策略与DOE策略的对比
DOE策略是1980年Champagne A.B.、Klopfer L.E.和Anderson J.H.提出的，用于探测学生对运动学的理解的一种传统的演示策略[3]。这种策略包括了三个阶段：教师演示→学生观察→教师讲解，因此这种策略简称为：演示-观察-解释（demonstrate-observe-explain，缩写为DOE）策略。
POE策略是在DOE策略的基础上发展来的，包含了三个阶段：预测、观察和解释。具体为学生根据自己原有的经验对实验做出预测；教师演示实验；学生小组或全班围绕预测和实验结果的差别、学生观点间的分歧展开讨论并做出合理的解释，最后教师总结。
POE与DOE在观察观、科学发生观以及教学观等方面有本质的差别[3][4]，见表1。
通过上表的对比我们不难发现：POE策略是建立在“观察渗透理论”哲学观念和建构主义、人本主义、前概念、概念转变等教育理论基础之上的新型演示策略。强调学生本位，认为学习是一个自主构建的过程，教师是组织者和引导者，通过营造自由、宽松、民主的氛围，激发学生的求知欲和表现欲，以问题为核心，激发和维持学生的学习动机，提高学习的效率。
POE策略的关键之处是学生必须自己决定采用何种理由来解释他们对科学现象的理解，尤其是当所观察到的现象与自己的预测不一致的时候。研究者发现学生经常以日常生活经验及信念去支持他们的观点，或者应用与科学知识相悖的观念去解释现象。这说明了POE策略比其他的方法更有利于探测学生前概念的本质（White & Gunstone，1992）[4]。同时预测与观察结果的不同引发了认知冲突，能够有效促进前概念和迷思概念的转变[5]。
在教学实践中，人们不断对POE策略进行尝试和改进。例如，Savander-Ranne C.和Kolari S.把POE策略扩展为PDEODE策略，即预测-讨论-解释-观察-讨论-解释。随着计算机和摄像技术的普及，POE策略教学环境从演示实验扩展到视频素材的利用和计算机软件的操作，例如：用自由落体（在地球、航行的船上和月球上）、上抛、平抛、斜抛等视频材料进行教学，在预测阶段学生观看抛体的开始阶段，学生预测后再让学生观看抛体的视频材料。这些研究不仅增强了POE策略的教学效果，而且拓宽了POE策略的使用范围[1]。
二、教学案例
自由落体运动是一种理想化模型，在高中物理教学中具有特殊的地位，在知识上它是匀变速直线运动的一个特例，在方法上渗透着理想化模型的重要研究方法。在人教版高中物理必修一的自由落体运动一节中，教学重点是探究自由落体运动的性质及自由落体加速度，掌握自由落体运动的规律，教学难点是实验探究自由落体运动的性质。其中对自由落体运动的理解是探究其性质的关键。本文采用了POE教学策略组织本节中自由落体运动概念的教学过程，具体如下：
1.预测阶段
本阶段要求学生在实验前独立自主地完成对实验现象的预测，并对自己的预测做出认为科学合理的解释，并做好记录。在这一阶段，为了充分暴露学生各种各样的前概念，教师应全面了解学生的已有知识，准确把握学生的前概念，为课前实验的设计和课堂上学生的认知冲突、概念转变提供依据。
预测情景教师让学生预测以下几种实验现象（并用黑板或多媒体呈现，有直观图更好）
实验1：一张小纸片和一支粉笔头同时从同高处下落，哪个先落地？
实验2：一个乒乓球和一个钩码同时从同高处下落，谁先落地？
实验3：把小纸片揉成团再重做实验1，结果又是怎样的呢？
实验4：牛顿管实验，真空管里的铁片和羽毛，哪个下落得快呢？
学生预测学生讨论预测：教师给学生3分钟时间让其思考与讨论，并将自己的观点记录下来。然后请学生对自己的预测作解释。
实验1：粉笔头先着地。
实验2：钩码先着地。
实验3：粉笔头先着地。
实验4：铁片先着地。
解释：认为质量越大下落越快。
分析 学生往往存在这样的前概念：认为质量越大下落越快。教师发现产生这一错误的原因如出一辙，都是根据生活经验得出。例如：树叶或羽毛比石头下落得慢很多。这时教师应不急于去纠正学生，而是让其进入观察的阶段。
2.观察阶段
观察阶段，由教师或者学生完成演示实验，演示实验过程中尽可能地让学生观察到实验的所有现象，实验完成后学生记录实验现象。此阶段学生充满好奇心，很想知道自己的推测是否正确，因此注意力很集中。
教师引导 同学们都对实验现象作了预测并给出了自己的理由，那么，结果是否与预测一样呢？下面我们一起来实验验证一下，请同学们认真观察。
演示实验 教师按实验的顺序进行演示，这时学生都集中精力观察教师演示。演示时，注意提醒大家要在同一高度下落，同时由静止开始释放。争取让每个实验都能够被学生清楚地观察到。
实验结果 观察完实验后，学生认真地客观记录并发现：
实验1：粉笔头先着地。
实验2：钩码先着地。
实验3：粉笔头和纸团几乎同时着地。
实验4：铁片和羽毛几乎同时碰到牛顿管的另一端。
学生表现与处理 同学们对实验3和4的现象极为惊讶，疑惑为何不是越重的物体下落越快呢？到底是什么原因呢？这时教师也不急于去纠正学生或做解释，而是让学生自己动手再去重做实验1和实验3，然后结合实验4进行思考。
再次实验与记录 教师演示或者学生动手做实验是实验1、实验3和实验4。通过对教师的演示实验、学生实验的观察，学生最后会发现：纸片下落会飘动，纸团基本不会。
分析 当实验现象和学生自己的预测有明显差异时，学生产生了强烈的认知冲突，思维和学习情绪达到新的兴奋点，求知欲望强烈。此时学生的认知处于“不平衡”状态，为“新平衡”的形成打下基础，为解释阶段做好冲刺的准备。
3.解释阶段
此阶段的任务是：观察完实验现象后，学生通过对观察现象的分析，反思自己的认知，然后对观察到的现象做出自己的解释并记录，接下来分小组进行交流讨论，最后教师进行分析和总结。
学生讨论与解释通过实验观察，发现纸片下落会飘动，纸团基本不会。也就是说纸片下落得慢可能是受空气阻力的影响。而为何铁片会比纸片快呢？通过引导学生抓住主要因素忽略次要因素，让学生知道相对于铁片的重力，其受到的空气阻力几乎可以忽略不计的。纸团比纸片的面积变小了，空气阻力变小，所以实验3中纸团与铁片几乎是同时着地的。在实验4中，羽毛和铁片的质量、形状、大小、材质都不一样，但下落的快慢一样，说明这些因素对下落的快慢没有影响。通过受力分析（如图1），发现这些下落物体有一个共同的特征：都是只受重力的作用，并且都是由静止开始下落。
教师总结 教师在引导学生进行以上解释后，抓住时机引入“自由落体运动”的概念：物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动叫做自由落体运动。也就是说自由落体运动的条件是：①物体只受重力作用；②从静止开始下落。
分析 这一阶段学生极力想恢复第二阶段的认知冲突引发的认知不平衡，有很强的求知欲，教师应当创造民主、轻松的学习环境，让学生放开思维，畅所欲言，挖掘本质。并恰当地给予引导、评价和总结。学生通过研究分析找到了现象的本质，深入认识到从日常观察和经验得到的认识是有局限性的，需要通过科学的验证分析才能得到事物的本质。
从教学案例可以看出，整个教学过程环环相扣，前阶段是后阶段的必要铺垫，构成了完整紧密的教学过程。相对来说，POE策略比较容易操作，已被实践证明是有效的演示实验教学策略，在国外中学物理教学中得到了广泛的应用。
三、结语
本文通过POE策略与DOE策略的对比，阐述了POE策略的内涵并凸显了POE策略的优势，通过“自由落体运动”的教学案例，介绍了POE策略在物理教学中的应用。与DOE策略、实验探究策略、问题解决策略等相比，POE策略最大的特点在于强调了预测阶段中的理由描述，它让学生更深入挖掘自己真正的想法，并将其清晰地表达出来，便于教师掌握学生的前概念和存在的问题。POE策略的实质是通过预测暴露学生的前概念，通过实验演示使学生的认知发生冲突，通过讨论最终实现学生的概念转变。这符合学生的认知发展规律，它不仅对演示实验的教学和探究式教学具有指导作用，而且对以实验为特色的科学教学也具有启示意义[1]。