初中物理課堂演示實驗“POE”教學(xué)策略初探

牛林

實驗是物理學(xué)的重要組成部分，是落實物理課程目標(biāo)，全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。新課程標(biāo)準(zhǔn)強調(diào)實驗在教學(xué)中的地位，建議在教學(xué)中突出實驗的特點，發(fā)揮演示實驗促進(jìn)思維發(fā)展的重要作用。 ? ? ??

一、什么是“POE”教學(xué)策略

教師在做演示實驗時，由于實驗的操作者是教師，學(xué)生的主要任務(wù)是觀察和思考。因此，教師應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，啟發(fā)學(xué)生對實驗現(xiàn)象所說明的問題進(jìn)行積極思考和交流。傳統(tǒng)的演示策略是教師演示，學(xué)生觀察，然后教師講解 ，可以簡稱為“演示—觀察—解釋”（demonstrate-observe-explain，縮寫為DOE ）。但這種策略忽略了學(xué)生潛在或隱藏的一些錯誤認(rèn)識，而這些問題并沒有在演示實驗之后得到根本的解決，依然會影響學(xué)生后面的學(xué)習(xí)效果。

那么，如何有效實現(xiàn)和提高演示實驗的教學(xué)效果呢？基于演示實驗的教學(xué)原則，我們提出“預(yù)測—觀察—解釋 ”（predict-observe-explain，縮寫為 POE）的教學(xué)策略。演示策略大致分為預(yù)測、觀察、解釋三個階段，預(yù)測是在做實驗前，讓學(xué)生預(yù)測實驗進(jìn)行時出現(xiàn)的現(xiàn)象，并記錄下來;觀察是在學(xué)生預(yù)測并加以解釋后，教師演示實驗，學(xué)生觀察實驗;解釋是學(xué)生對預(yù)測與觀察進(jìn)行討論。

二、“POE”教學(xué)策略的優(yōu)勢是什么

POE 是一種新型的基于現(xiàn)代教育研究基礎(chǔ)上的演示策略，這種演示策略的教學(xué)效果與傳統(tǒng)的演示策略相比，具有明顯的優(yōu)越性。

解讀POE演示策略，可以促進(jìn)演示實驗和探究教學(xué)的開展，為有效地實施科學(xué)教學(xué)提供啟示。通過預(yù)測、觀察和解釋讓學(xué)生自由地表達(dá)他們的前概念，造成認(rèn)知沖突，學(xué)生在與環(huán)境、教師和其他學(xué)生相互作用的過程中實現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變。POE教學(xué)策略的實質(zhì)是通過預(yù)測，暴露學(xué)生的前概念，通過實驗演示使學(xué)生的認(rèn)知發(fā)生沖突，通過討論最終實現(xiàn)學(xué)生的概念轉(zhuǎn)變，這符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，它不僅對演示實驗的教學(xué)具有指導(dǎo)作用，而且對以實驗為特色的科學(xué)教學(xué)也具有啟示作用。按照POE教學(xué)策略的要求，在教學(xué)中，教師要能準(zhǔn)確把握學(xué)生的前概念，設(shè)計系統(tǒng)化生態(tài)化的實驗，創(chuàng)設(shè)民主、寬松的學(xué)習(xí)氛圍和環(huán)境，展示科學(xué)邏輯的合理性。

三、列舉基于POE教學(xué)策略的物理實驗教學(xué)設(shè)計案例

在對“POE”教學(xué)策略的學(xué)習(xí)和理解的基礎(chǔ)上，我們嘗試在課堂中進(jìn)行實際探索。在探索的過程中，體會該環(huán)節(jié)的加入對整節(jié)課所發(fā)揮的作用，感受學(xué)生的思維變化過程。

該預(yù)測環(huán)節(jié)的加入，使我們有了如下收獲：

a. 暴露出學(xué)生之前的認(rèn)知錯誤。

例如：大部分學(xué)生認(rèn)為蘋果在水中應(yīng)該是下沉的。

b. 學(xué)生觀察實驗時更認(rèn)真。

學(xué)生們的預(yù)測有時會存在爭議，因此在實驗過程中都想看看是別人的預(yù)測正確還是自己的預(yù)測正確，對實驗的關(guān)注度必然提升。

c. 引出爭議，發(fā)現(xiàn)新問題。

關(guān)于瓶蓋在水中的狀態(tài)大家引發(fā)了爭論和思考，有人說會漂浮在水面上，也有人說會下沉到水底，各不相讓。經(jīng)過實驗觀察，這兩個現(xiàn)象都可實現(xiàn)。那么為什么會出現(xiàn)這樣的情況呢？沒想到一個小實驗自然而然就引出了輪船漂浮在水面上的原理。

案例2 ?《探究物質(zhì)的導(dǎo)電性能》 ?初三新授

可見，幾乎所有學(xué)生的猜測都是不對的，這是為什么呢？這充分暴露了學(xué)生的前概念：只要是導(dǎo)體就應(yīng)該能使燈泡亮起來。但是，要使燈泡發(fā)光，還要有足夠大的電流，因此燈泡的檢驗效果是有限的，不亮并不代表人體不是導(dǎo)體。由于實驗結(jié)果與學(xué)生的預(yù)測不符，這為后面的實驗改進(jìn)提供了背景依據(jù)。當(dāng)把小燈泡換成LED發(fā)光二極管以及靈敏電流計時，學(xué)生明顯看到發(fā)光二極管發(fā)出了微弱的光，靈敏電流計指針有了明顯的偏轉(zhuǎn)，興奮之情溢于言表。如果直接給出靈敏電流計去進(jìn)行檢驗，那學(xué)生就缺少了之前的認(rèn)知沖突，學(xué)生依然會認(rèn)為燈泡不亮是因為沒有電流而不是電流過小造成的。同時沒有了對實驗評估與改進(jìn)的過程，使學(xué)生缺少了實驗探究能力提升的機會。

四、“POE”教學(xué)策略的實施建議

通過在實際教學(xué)中應(yīng)用“POE”教學(xué)策略的前期探索，使得我們在設(shè)計實驗教學(xué)時形式更加靈活多樣，學(xué)生對實驗的關(guān)注度也大大提升，同時也增強了解決問題的針對性。在實施過程中，我們認(rèn)為有以下幾點值得關(guān)注：

1.關(guān)注學(xué)生前概念

學(xué)生的前概念也許會成為你設(shè)計實驗或是設(shè)計預(yù)測環(huán)節(jié)的參考和依據(jù)，抓住學(xué)生的前概念能幫助學(xué)生建立起清晰準(zhǔn)確的物理概念。

2. 一定要追問學(xué)生預(yù)測的依據(jù)

學(xué)生進(jìn)行的預(yù)測結(jié)果一定是有自己的預(yù)測理由，理由不管正確與否，都值得我們繼續(xù)追問，不能置之不理。這樣有助于下一階段如何有針對性的去解釋實驗現(xiàn)象和結(jié)果。

3.教師要隨時積累和反思

對于新授課的教學(xué)效果如何、學(xué)生知識掌握情況如何，老師都要留心并記錄下來。這些情況在后面復(fù)習(xí)階段都可以再次重現(xiàn)，從而使學(xué)生的問題得到根本的解決。