例谈基于poe策略的生物学概念转变教学

1 / 7 例谈基于 POE 策略的生物学概念转变教学 例谈基于 POE 策略的生物学概念转变教学 生物学概念是从众多的生物学事实中归纳、推理所得出的结论。广义而言，生物学概念包括生物学理论、原理和规律等知识。生物学概念与生物学事实和生命现象一样，都属于生物学知识。建构主义认为，任何学科都有其基本结构，任何与该学科有关的事实、证据、概念都可以被纳入到这一不断统一的体系之中。基于这样的观点，生物学 科科的知识结构可以用下 图图来表示： 从图中 可可见，生物学概念及概 念念间的关系是学科知识 结结构的主干部分，具有 迁迁移和应用的价值，教 师师把生物学概念教学作 为为教学的重点，一方面 可可以使学生从机械记忆 众众多生物学事实的负担 中中解放出来，在以概念 为为核心进行的学习中发 展展其理性思维；另一方 面面，以概念为核心的教 学学有助于学生形成良好 的的知识结构，而这一结 构构的良好的可迁移性可 以以使学生面对新情境， 认认识新问题，增加新知 识识，从而提高其生物学 科科素养。 一、概念 转转变教学及概念转变的 条条件 然而，在教学 实实践中不难发现，学生 进进入课堂前经常就具有 了了对某些生物学事实和 生生命现象的看法和解释 ，这些看法和解释往往 是是片面的，甚至是错误 的的，这 种在接受正规的 科科学教育之前所形成的 看看法和解释就是前概念 ，这些前概念2 / 7 是学生学 习习的认知起点，即相关 知知识结构的初始状态， 而而学习的过程则是将前 概概念转变为科学概念的 过过程。显而易见，这些 前前概念对生物学概念的 学学习存在重要的影响： 一一方面，有些前概念具 有有部分的合理成分，这 可可以作为促进学生建立 稳稳固而合理的知识结构 的的基础；同时，有些前 概概念是片面或错误的， 如如果这些前概念不能得 到到转变，将影响学生以 后后的学习，甚至可能会 导导致在这些错误概念的 基基础上形成新的错误概 念念。因此，如何使学生 的的前概念特别 是错误概 念念转化为预期中的科学 概概念必然的成为生物学 教教学的重点和难点。 波斯纳认为，要想实 现现概念转变，必须满足 以以下的四个条件：对当 前前的概念产生不满：学 生生只有在当前的概念难 以以解决或解释面临的问 题题时，才会有转变概念 的的需求；科学概念的可 理理解性：学生必须理解 新新概念的基本意义；新 概概念的合理性：新概念 与与学生以往接受的其他 直直觉、经验、概念、信 念念具有一致性；新概念 的的有效性：新概念在新 的的情境中能够有效的解 决决或解释新问题。因此 ，教学活动的设计应该 关关注上述条件，促进学 生生的概念转变，从而 形 成成稳定而合理的生物学 科科知识结构。 二、 PPOE 策略及其基本步 骤骤 概念转变是一个 复复杂的过程，而且具有 内内隐性，这一过程中， 教教师应该有目的地创设 情情境，引发学生的认知 冲冲突，3 / 7 并引导其查找发 生生冲突的原因，从而让 学学生认识到自身原有知 识识结构的缺陷，并让学 生生表述前概念的获得途 径径，并解释与科学概念 的的异同，这样可以有效 的的促进学生前概念的转 变变。基于这样的思路， 怀怀特和甘斯顿认为可以 借借助 POE 策略，让学 生生去观察科学实验或现 象象，并进行解释，从而 暴暴露和评测其前概念， 并并促使其概念转变。 所 谓 POE 是 Pridi ction Obse rvation Ex planation 的的简称，它通过三个连 续续的步骤来诊断学生的 前前概念并促进科学概念 的的形成。 1.预测 ：在学生了解预期学习 的的概念的情境和实验的 基基础上，对事实和实验 中中某些现象或结果做出 预预测，并要求学生叙述 理理由，该步骤的目的在 于于暴露学生的前概念， 这这一过程可以使教师更 好好地了解学生已有的概 念念，而让学生通过语言 表表达的过程的本质是学 生生自我意识外显化，促 使使学生的自我反思。 2.观察：让学生观察 相相关事实或实验过程和 结结果，并 记录他们看到 的的现象，该步骤的目的 在在于引发学生的认知冲 突突：当学生观察到的现 象象或者学习到的新知识 与与他事先的预测发生矛 盾盾时就会引发认知冲突 ，从而激发学生的求知 和和好奇，让学生认知到 自自身认知结构中的前概 念念的片面和错误，形成 概概念转变的主观需求。 3.解释：让学生 对对自己的预测和观察间 的的冲突作出合理4 / 7 的解释 ，并说出导致这种冲突 的的原因，这一过程的目 的的在于促使学生进行认 知知结构的调整，这种调 整整的目的在于让学生更 好好地理解和接纳新现象 或或者新的事实，通过这 样样的解释过程实现概念 转转变。 三、 采用 POOE 策略促进学生概念 转转变的教学实例 分 析析教材，梳理概念体系 人教版高中生物教 材材必修 3稳态与环境 第五章 “ 生态系统及 其其稳定性 ” 主要介绍了 生生态系统的结构、功能 及及其稳定性，引导学生 用用系统的视角审视生态 系系统各成分及其相互关 系系，使其理解生态系统 各各成分通过能量流动、 物物质循环和信息传递成 形形成一个有机统一的整 体体。但是在实际的教学 中中，学生往往对于生态 系系统包括生产者、消费 者者、分解者和非生物的 物物质与能量有一定的了 解解，但对于各成分之间 的的相互关系及相互作用 缺缺乏完整而清晰的认识 ，特别是生态系统各成 分分之间，通过能量、物 质质和信息形成有机统一 整整体的机制，及建立在 这这一机制基础之上的生 态态系统稳定性理 解不到 位位，因而容易造成对生 态态系统这一概念的片面 理理解。 依据普通 高高中生物学科课程标准 和考试说明的要 求求，本章的概念体系如 下下图 设计方案，促 进进概念转变 本章第 三三节安排了“本文由论 文文联盟 http:/收收集整理设计并制作生 态态缸，观察其稳定性 ” 的的动手制作实验，笔者 认5 / 7 认为，这一实验的成功 完完成需要学生对生态系 统统的结构和功能有比较 深深入的理解，通过生态 缸缸制 作过程的教学，可 以以在充分暴露学生的前 概概念的基础上，促成概 念念转变。因此，笔者针 对对学生和教学内容的实 际际情况设计了如下的教 学学流程，试图通过 POE 策略实现学生的概念 转转变。 1.基本教学 流流程设计 2.操作 程程序及教学实录 任 务务驱动。在完成“生态 系系统及其稳定性”的理 论论学习后，教师布置任 务务：每个学习小组设计 并并制作一个小生态瓶， 详详细说明各自生态瓶中 生生物和其他物质，并在 下下节课进行集中展示。 提供指导。引导各 小小组认真阅读和讨论教 材材中的实验指导，指出 实实验指导只是一个参考 案案例，要求 学生不要生 搬搬硬套，各小组要按自 己己的设想，尽可能就地 取取材，充分利用身边的 材材料完成制作。由于教 师师开放式的引导，各小 组组就可以自主地、创造 性性的进行设计和制作， 为为接下来的预测过程提 供供差异性的评价对象， 有有助于充分暴露其概念 体体系中的错误成分。 展示作品。各小组向 全全体同学展示制作完成 的的生态瓶，并说明生态 瓶瓶中生态系统的各成分 ，以及各成分之间通过 能能量流动和物质循环而 形形成的联系；教师则提 供供评价标准。教6 / 7 师提供 的的评价标准如下表： 容器水质植物动物基质 光光照 1 号生态瓶绿 色色雪碧瓶无污染的 河水 小小型水草 4 棵 30g金 鱼鱼 3 条细白沙散射光 2 号生态瓶 5L 色拉 油油油桶静置 2d 的自来 水水小型水草 4棵 150g 鲫鱼 3 条河泥散射光 3号生态瓶 5L密 闭闭无色透明玻璃瓶无污 染染的河水小型水草 5 棵 1150g 乌鳢两条细白 沙沙散射光 预测结果 。全体同学在观察了解 各各生态瓶的情况下，对 其其维持的时间进行预测 ，并陈述进行预测的理 由由。 根据各组展示 的的生态瓶及相关陈述， 有有同学预测 1 号生态瓶 维维持的时间不超过一周 ，主要原因在于使用绿 色色雪碧瓶，使得光合作 用用强度很弱，无法实现 能能量的输入； 2 号生态 瓶瓶因为放养的鲫鱼体型 过过大，与生产者水草之 间间无法形成合理的能量 金金字塔，生态瓶内能量 流流动和物质循环无法正 常常进行，维持的时间也 比比较短；大多数同学都 认认为 3 号三个生态瓶可 以以维持较长的时间，理 由由主要在于生态系统的 各各成分完整，且比例适 当当，能够在一定的时间 内内，实现能量流动和物 质质循环，具有较强的稳 定定性。 观察记录。 各各实验小组在两周的时 间间内每天定时观察自己 的的生态瓶，客观描述水 质质的变化、动植物的生 活活情况，如7 / 7 实记录小生 态态瓶维持相对稳定的时 间间。 解释现象。各 组组向全体同学公布各自 的的观察 记录，教师引导 学学生与前期预测结果进 行行比较，并要求学生用 生生态系统的相关原理解 释释实验现象，促进概念 转转变。 四、结论和 思思考 心理学家奥苏 伯伯尔曾说，假如让我把 全全部教育心理学仅仅归 纳纳成一条原理，那么我 会会将其概括为“影响学 习习的唯一最重要的因素 ，就是学习者已经知道 了了什么，要探明这一点 ，并据此来进行教学” ，可见，有效的学习总 是是建立在对学生原有认 知知结构的把握的基础之 上上的， POE 策略的实 质质就是让教师通过学生 预预测的环节了解其认知 结结构，根据学情来组织 教教学。 布鲁纳认为 在在教学过程中 老师的作 用用在于创设能使学生积 极极探究的问题情境，