POE策略在生物学演示实验教学中的应用

张永香

(宁夏银川市贺兰县第一中学 银川 750200)

随着时代的发展，以学生为中心的教学理念正在被广泛地运用到教学中去。传统的演示实验教学模式和方法存在着诸多弊端。1992年，White和Gunstone在“观察渗透”理论哲学观念、建构主义、概念的转变和“前概念”的基础上正式提出了POE(预测—观察—解释)教学策略。笔者以“检测生物组织中的还原糖、蛋白质和脂肪”为课题，进行了POE策略的实验教学尝试。

1 POE演示实验教学的基本流程

1.1 预测 教师介绍将要做的实验内容，学生独立自主地预测实验结果，分组讨论各自的理由，并作相应的记录。

1.2 观察 教师或学生代表完成演示实验，让学生记录下观察到的实验现象。

1.3 解释 创造一个“交流讨论会”，学生修改、完善自己的预测，并解释实验现象与预测之间存在差别的原因。最后学生和教师进行分析、总结。流程如图1所示：

图1 POE演示实验教学基本流程

2 POE策略下演示实验设计案例

“检测生物组织中的糖类、蛋白质和脂肪”实验是学生迈进高中接触的第一个生化检测实验。因为是第一次接触类似实验方法，在传统的教学模式中，发现学生会遇到较多的困难。尝试通过POE策略进行实验演示教学，在学生前概念的基础上解决部分问题，提高实验效果。

2.1 预测实验 教师讲解实验方法时，要求学生做出相应的预测。

学生从老师提供的实验材料中选择几种，预测其中含有哪些有机化合物，再选择所需要的仪器和试剂。设计记录表格，记录预测结果。

成分待测样品 还原糖蛋白质脂肪∗ #

(注： *处填写预测结果；#处填写实测结果)

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。

2.2 观察阶段 要求学生仔细观察教师的实验演示过程，并思考。

(1) 教师的演示 教师演示还原糖、蛋白质和脂肪的鉴定过程，尤其是显色反应。

(2) 认知冲突 教师假设对实验步骤、实验条件和材料等的改变，要求学生预测改变后可能出现的实验结果，在小组内开展讨论并记录： 如还原糖鉴定中，去掉加热的步骤会出现怎样的结果？是否可将苹果汁换成冰糖水和西瓜汁？教师根据问题做演示，学生观察实际结果并与自己小组的预测对比。

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。

2.3 解释阶段 学生通过交流，反思自己的认知，对观察到的现象作出自己的解释并相互交流，最后和教师进行分析和总结。

(1) 还原糖的鉴定 苹果样液与斐林试剂反应后生成砖红色沉淀，证明苹果中含有机化合物还原糖。通过观察、交流讨论，学生产生新的认知平衡： ①斐林试剂的使用： 甲、乙液必须混合均匀，现配现用；②水浴加热；③有颜色的实验材料会干扰实验结果；④常见还原糖： 葡萄糖、麦芽糖、果糖；冰糖、白糖、红糖中的糖都是非还原糖蔗糖；西瓜中的是还原糖果糖。

(2) 蛋白质的鉴定 豆浆与双缩脲试剂反应后生成紫色，证明豆浆中含有机化合物蛋白质。学生产生新的认知平衡： ①液体饮料标注的成分不一定与实际成分相符；②双缩脲试剂的使用： 先A液后B液(A液： 质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液；B液： 质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液)。

(3) 脂肪酸鉴定 花生子叶被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，说明花生种子中含有机化合物脂肪。

这一阶段学生极力想恢复第二阶段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。

3 教学反思

本文通过案例“生物组织中还原糖、蛋白质和脂肪的检测”，介绍了POE策略在生物学实验教学中的应用。其最大的特点在于强调了解释阶段的理由描述，让学生更深入地挖掘自己真正的想法，并清晰地表达出来，便于教师掌握学生的前概念。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，有效地提高了演示实验的教学效果，有助于学生在原有的知识结构上进行概念建构和性质的学习。

但是通过本次尝试发现，POE策略并不一定能够很大程度地提高学生获得知识的程度，因为其实施的过程与很多因素有关，如教学环境、教师的科学引导等，最大的影响因素在于学生讨论的发挥，这个也是POE策略的关键，一般要在课堂上完全发掘和引导学生的讨论是一件有挑战性的事情，对于教师的引导和学生的层次都有不同的要求。

结合实际情况，笔者认为： 在POE教学后，教师应给学生充分的时间自己动手实验，把实验和认知发展联系起来，使学习成为既动手又动脑的过程。