摘要：POE策略首先是作為一種探察學(xué)生理解科學(xué)的研究方法而提出的，是揭示學(xué)生的前概念和促進學(xué)生前概念轉(zhuǎn)變的有效手段。本文通過與傳統(tǒng)的DOE演示實驗策略對比，闡述了POE的內(nèi)涵和優(yōu)勢，并通過“自由落體運動”的例子介紹了其在物理教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：“預(yù)測、觀察、解釋(POE)”；自由落體運動；物理教學(xué)；應(yīng)用

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148(2011)4(S)-0074-3

前言

預(yù)測-觀察-解釋（predict-observe-explain，縮寫為POE）是由探察學(xué)生理解科學(xué)的研究方法演化而來的、建立在“觀察滲透理論”的哲學(xué)觀念和建構(gòu)主義、前概念、概念轉(zhuǎn)變等教育理論基礎(chǔ)之上的新型演示策略［1］。POE教學(xué)策略由White R.T.和Gunstone R.F.于1992年正式提出，并把這一策略分為預(yù)測、觀察和解釋三個階段［2］。POE作為新型的基于現(xiàn)代教育研究基礎(chǔ)上的演示策略，其教學(xué)效果與傳統(tǒng)的演示策略相比，具有明顯的優(yōu)越性。本文通過將傳統(tǒng)演示策略（DOE）與POE策略比較，突顯POE的本質(zhì)和優(yōu)勢，并以“自由落體運動”的教學(xué)片段為例介紹POE策略在物理教學(xué)中的應(yīng)用。

1 POE策略與DOE策略的對比

DOE策略是1980年Champagne A.B.、Klopfer L.E.和Anderson J.H.提出的，用于探測學(xué)生對運動學(xué)的理解的一種傳統(tǒng)的演示策略［3］。這種策略包括了三個階段：教師演示→學(xué)生觀察→教師講解，因此這種策略簡稱為：演示-觀察-解釋（demonstrate-observe-explain，縮寫為DOE）策略。

POE策略是在DOE策略的基礎(chǔ)上發(fā)展來的，包含了三個階段：預(yù)測、觀察和解釋。具體為學(xué)生根據(jù)自己原有的經(jīng)驗對實驗做出預(yù)測；教師演示實驗；學(xué)生小組或全班圍繞預(yù)測和實驗結(jié)果的差別、學(xué)生觀點間的分歧展開討論并做出合理的解釋，最后教師總結(jié)。

POE與DOE在觀察觀、科學(xué)發(fā)生觀以及教學(xué)觀等方面有本質(zhì)的差別［3］［4］，見表1。

通過上表的對比我們不難發(fā)現(xiàn)：POE策略是建立在“觀察滲透理論”哲學(xué)觀念和建構(gòu)主義、人本主義、前概念、概念轉(zhuǎn)變等教育理論基礎(chǔ)之上的新型演示策略。強調(diào)學(xué)生本位，認為學(xué)習(xí)是一個自主構(gòu)建的過程，教師是組織者和引導(dǎo)者，通過營造自由、寬松、民主的氛圍，激發(fā)學(xué)生的求知欲和表現(xiàn)欲，以問題為核心，激發(fā)和維持學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，提高學(xué)習(xí)的效率。

POE策略的關(guān)鍵之處是學(xué)生必須自己決定采用何種理由來解釋他們對科學(xué)現(xiàn)象的理解，尤其是當(dāng)所觀察到的現(xiàn)象與自己的預(yù)測不一致的時候。研究者發(fā)現(xiàn)學(xué)生經(jīng)常以日常生活經(jīng)驗及信念去支持他們的觀點，或者應(yīng)用與科學(xué)知識相悖的觀念去解釋現(xiàn)象。這說明了POE策略比其他的方法更有利于探測學(xué)生前概念的本質(zhì)(WhiteGunstone，1992)［4］。同時預(yù)測與觀察結(jié)果的不同引發(fā)了認知沖突，能夠有效促進前概念和迷思概念的轉(zhuǎn)變［5］。

在教學(xué)實踐中，人們不斷對POE策略進行嘗試和改進。例如，Savander-Ranne C.和Kolari S.把POE策略擴展為PDEODE策略，即預(yù)測-討論-解釋-觀察-討論-解釋。隨著計算機和攝像技術(shù)的普及，POE策略教學(xué)環(huán)境從演示實驗擴展到視頻素材的利用和計算機軟件的操作，例如：用自由落體（在地球、航行的船上和月球上）、上拋、平拋、斜拋等視頻材料進行教學(xué)，在預(yù)測階段學(xué)生觀看拋體的開始階段，學(xué)生預(yù)測后再讓學(xué)生觀看拋體的視頻材料。這些研究不僅增強了POE策略的教學(xué)效果，而且拓寬了POE策略的使用范圍［1］。

2 教學(xué)案例

自由落體運動是一種理想化模型，在高中物理教學(xué)中具有特殊的地位，在知識上它是勻變速直線運動的一個特例，在方法上滲透著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體運動一節(jié)中，教學(xué)重點是探究自由落體運動的性質(zhì)及自由落體加速度，掌握自由落體運動的規(guī)律，教學(xué)難點是實驗探究自由落體運動的性質(zhì)。其中對自由落體運動的理解是探究其性質(zhì)的關(guān)鍵。本文采用了POE教學(xué)策略組織本節(jié)中自由落體運動概念的教學(xué)過程，具體如下：

2.1 預(yù)測階段

本階段要求學(xué)生在實驗前獨立自主地完成對實驗現(xiàn)象的預(yù)測，并對自己的預(yù)測做出認為科學(xué)合理的解釋，并做好記錄。在這一階段，為了充分暴露學(xué)生各種各樣的前概念，教師應(yīng)全面了解學(xué)生的已有知識，準確把握學(xué)生的前概念，為課前實驗的設(shè)計和課堂上學(xué)生的認知沖突、概念轉(zhuǎn)變提供依據(jù)。

預(yù)測情景 教師讓學(xué)生預(yù)測以下幾種實驗現(xiàn)象（并用黑板或多媒體呈現(xiàn)，有直觀圖更好）

實驗1：一張小紙片和一支粉筆頭同時從同高處下落， 哪個先落地？

實驗2：一個乒乓球和一個鉤碼同時從同高處下落，誰先落地？

實驗3：把小紙片揉成團再重做實驗1，結(jié)果又是怎樣的呢？

實驗4：牛頓管實驗，真空管里的鐵片和羽毛，哪個下落得快呢？

學(xué)生預(yù)測 學(xué)生討論預(yù)測：教師給學(xué)生3分鐘時間讓其思考與討論，并將自己的觀點記錄下來。然后請學(xué)生對自己的預(yù)測作解釋。

實驗1：粉筆頭先著地。

實驗2：鉤碼先著地。

實驗3：粉筆頭先著地。

實驗4：鐵片先著地。

解釋：認為質(zhì)量越大下落越快。

分析 學(xué)生往往存在這樣的前概念：認為質(zhì)量越大下落越快。教師發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生這一錯誤的原因如出一轍，都是根據(jù)生活經(jīng)驗得出。例如：樹葉或羽毛比石頭下落得慢很多。這時教師應(yīng)不急于去糾正學(xué)生，而是讓其進入觀察的階段。

2.2 觀察階段

觀察階段，由教師或者學(xué)生完成演示實驗，演示實驗過程中盡可能地讓學(xué)生觀察到實驗的所有現(xiàn)象，實驗完成后學(xué)生記錄實驗現(xiàn)象。此階段學(xué)生充滿好奇心，很想知道自己的推測是否正確，因此注意力很集中。

教師引導(dǎo) 同學(xué)們都對實驗現(xiàn)象作了預(yù)測并給出了自己的理由，那么，結(jié)果是否與預(yù)測一樣呢？下面我們一起來實驗驗證一下，請同學(xué)們認真觀察。

演示實驗 教師按實驗的順序進行演示，這時學(xué)生都集中精力觀察教師演示。演示時，注意提醒大家要在同一高度下落，同時由靜止開始釋放。爭取讓每個實驗都能夠被學(xué)生清楚地觀察到。

實驗結(jié)果 觀察完實驗后，學(xué)生認真地客觀記錄并發(fā)現(xiàn)：

實驗1：粉筆頭先著地。

實驗2：鉤碼先著地。

實驗3：粉筆頭和紙團幾乎同時著地。

實驗4：鐵片和羽毛幾乎同時碰到牛頓管的另一端。

學(xué)生表現(xiàn)與處理 同學(xué)們對實驗3和4的現(xiàn)象極為驚訝，疑惑為何不是越重的物體下落越快呢？到底是什么原因呢？這時教師也不急于去糾正學(xué)生或做解釋，而是讓學(xué)生自己動手再去重做實驗1和實驗3，然后結(jié)合實驗4進行思考。

再次實驗與記錄 教師演示或者學(xué)生動手做實驗是實驗1、實驗3和實驗4。通過對教師的演示實驗、學(xué)生實驗的觀察，學(xué)生最后會發(fā)現(xiàn)：紙片下落會飄動，紙團基本不會。

分析 當(dāng)實驗現(xiàn)象和學(xué)生自己的預(yù)測有明顯差異時，學(xué)生產(chǎn)生了強烈的認知沖突，思維和學(xué)習(xí)情緒達到新的興奮點，求知欲望強烈。此時學(xué)生的認知處于“不平衡”狀態(tài)，為“新平衡”的形成打下基礎(chǔ)，為解釋階段做好沖刺的準備。

2.3 解釋階段

此階段的任務(wù)是：觀察完實驗現(xiàn)象后，學(xué)生通過對觀察現(xiàn)象的分析，反思自己的認知，然后對觀察到的現(xiàn)象做出自己的解釋并記錄，接下來分小組進行交流討論，最后教師進行分析和總結(jié)。

學(xué)生討論與解釋 通過實驗觀察，發(fā)現(xiàn)紙片下落會飄動，紙團基本不會。也就是說紙片下落得慢可能是受空氣阻力的影響。而為何鐵片會比紙片快呢？通過引導(dǎo)學(xué)生抓住主要因素忽略次要因素，讓學(xué)生知道相對于鐵片的重力，其受到的空氣阻力幾乎可以忽略不計的。紙團比紙片的面積變小了，空氣阻力變小，所以實驗3中紙團與鐵片幾乎是同時著地的。在實驗4中，羽毛和鐵片的質(zhì)量、形狀、大小、材質(zhì)都不一樣，但下落的快慢一樣，說明這些因素對下落的快慢沒有影響。通過受力分析（如圖1），發(fā)現(xiàn)這些下落物體有一個共同的特征：都是只受重力的作用，并且都是由靜止開始下落。

教師總結(jié) 教師在引導(dǎo)學(xué)生進行以上解釋后，抓住時機引入“自由落體運動”的概念：物體只在重力作用下，從靜止開始下落的運動叫做自由落體運動。也就是說自由落體運動的條件是：①物體只受重力作用；②從靜止開始下落。

分析 這一階段學(xué)生極力想恢復(fù)第二階段的認知沖突引發(fā)的認知不平衡，有很強的求知欲，教師應(yīng)當(dāng)創(chuàng)造民主、輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生放開思維，暢所欲言，挖掘本質(zhì)。并恰當(dāng)?shù)亟o予引導(dǎo)、評價和總結(jié)。學(xué)生通過研究分析找到了現(xiàn)象的本質(zhì)，深入認識到從日常觀察和經(jīng)驗得到的認識是有局限性的，需要通過科學(xué)的驗證分析才能得到事物的本質(zhì)。

從教學(xué)案例可以看出，整個教學(xué)過程環(huán)環(huán)相扣，前階段是后階段的必要鋪墊，構(gòu)成了完整緊密的教學(xué)過程。相對來說，POE策略比較容易操作，已被實踐證明是有效的演示實驗教學(xué)策略，在國外中學(xué)物理教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。

3 結(jié)語

本文通過POE策略與DOE策略的對比，闡述了POE策略的內(nèi)涵并凸顯了POE策略的優(yōu)勢，通過“自由落體運動”的教學(xué)案例，介紹了POE策略在物理教學(xué)中的應(yīng)用。與DOE策略、實驗探究策略、問題解決策略等相比，POE策略最大的特點在于強調(diào)了預(yù)測階段中的理由描述，它讓學(xué)生更深入挖掘自己真正的想法，并將其清晰地表達出來，便于教師掌握學(xué)生的前概念和存在的問題。POE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)生的認知發(fā)展規(guī)律，它不僅對演示實驗的教學(xué)和探究式教學(xué)具有指導(dǎo)作用，而且對以實驗為特色的科學(xué)教學(xué)也具有啟示意義［1］。

參考文獻：

［1］顧江鴻，史小梅，李春密.預(yù)測-觀察-解釋——一種基于現(xiàn)代教育研究的演示策略［J］. 教育科學(xué)研究2009，5:54-56.

［2］White，R.T.，Gunstone，R.F.Probing understanding［M］.London：Falmer Press，1992：44-64.

［4］翁偉彬.POE策略在化學(xué)演示實驗教學(xué)中的應(yīng)用［J］. 中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考.2010.4:17.

(欄目編輯張正嚴)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文