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，生物学科的知识结构可以用下图来表示从图中可见，生物学概念及概念间的关系是学科知识结构的主干部分，具有迁移和应用的价值，教师把生物学概念教学作为教学的重点，一方面可以使学生从机械记忆众多生物学事实的负担中解放出来，在以概念为核心进行的学习中发展其理性思维；另一方面，以概念为核心的教学有助于学生形成良好的知识结构，而这一结构的良好的可迁移性可以使学生面对新情境，认识新问题，增加新知识，从而提高其生物学科素养。一、概念转变教学及概念转变的条件然而，在教学实践中不难发现，学生进入课堂前经常就具有了对某些生物学事实和生命现象的看法和解释，这些看法和解释往往是片面的，甚至是错误的，这种在接2/7受正规的科学教育之前所形成的看法和解释就是前概念，这些前概念是学生学习的认知起点，即相关知识结构的初始状态，而学习的过程则是将前概念转变为科学概念的过程。显而易见，这些前概念对生物学概念的学习存在重要的影响一方面，有些前概念具有部分的合理成分，这可以作为促进学生建立稳固而合理的知识结构的基础；同时，有些前概念是片面或错误的，如果这些前概念不能得到转变，将影响学生以后的学习，甚至可能会导致在这些错误概念的基础上形成新的错误概念。因此，如何使学生的前概念特别是错误概念转化为预期中的科学概念必然的成为生物学教学的重点和难点。波斯纳认为，要想实现概念转变，必须满足以下的四个条件对当前的概念产生不满学生只有在当前的概念难以解决或解释面临的问题时，才会有转变概念的需求；科学概念的可理解性学生必须理解新概念的基本意义；新概念的合理性新概念与学生以往接受的其他直觉、经验、概念、信念具有一致性；新概念的有效性新概念在新的情境中能够有效的解决或解释新问题。因此，教学活动的设计应该关注上述条件，促进学生的概念转变，从而形成稳定而合理的生物学科知识结构。二、POE策略及其基本步骤概念转变是一个复杂的过程，而且具有内隐性，这3/7一过程中，教师应该有目的地创设情境，引发学生的认知冲突，并引导其查找发生冲突的原因，从而让学生认识到自身原有知识结构的缺陷，并让学生表述前概念的获得途径，并解释与科学概念的异同，这样可以有效的促进学生前概念的转变。基于这样的思路，怀特和甘斯顿认为可以借助POE策略，让学生去观察科学实验或现象，并进行解释，从而暴露和评测其前概念，并促使其概念转变。所谓POE是PRIDICTIONOBSERVATIONEXPLANATION的简称，它通过三个连续的步骤来诊断学生的前概念并促进科学概念的形成。1预测在学生了解预期学习的概念的情境和实验的基础上，对事实和实验中某些现象或结果做出预测，并要求学生叙述理由，该步骤的目的在于暴露学生的前概念，这一过程可以使教师更好地了解学生已有的概念，而让学生通过语言表达的过程的本质是学生自我意识外显化，促使学生的自我反思。2观察让学生观察相关事实或实验过程和结果，并记录他们看到的现象，该步骤的目的在于引发学生的认知冲突当学生观察到的现象或者学习到的新知识与他事先的预测发生矛盾时就会引发认知冲突，从而激发学生的求知和好奇，让学生认知到自身认知结构中的前概念的片面和错误，形成概念转变的主观需求。4/73解释让学生对自己的预测和观察间的冲突作出合理的解释，并说出导致这种冲突的原因，这一过程的目的在于促使学生进行认知结构的调整，这种调整的目的在于让学生更好地理解和接纳新现象或者新的事实，通过这样的解释过程实现概念转变。三、采用POE策略促进学生概念转变的教学实例分析教材，梳理概念体系人教版高中生物教材必修3稳态与环境第五章“生态系统及其稳定性”主要介绍了生态系统的结构、功能及其稳定性，引导学生用系统的视角审视生态系统各成分及其相互关系，使其理解生态系统各成分通过能量流动、物质循环和信息传递成形成一个有机统一的整体。但是在实际的教学中，学生往往对于生态系统包括生产者、消费者、分解者和非生物的物质与能量有一定的了解，但对于各成分之间的相互关系及相互作用缺乏完整而清晰的认识，特别是生态系统各成分之间，通过能量、物质和信息形成有机统一整体的机制，及建立在这一机制基础之上的生态系统稳定性理解不到位，因而容易造成对生态系统这一概念的片面理解。依据普通高中生物学科课程标准和考试说明的要求，本章的概念体系如下图设计方案，促进概念转变5/7本章第三节安排了“本文由论文联盟HTTP/收集整理设计并制作生态缸，观察其稳定性”的动手制作实验，笔者认为，这一实验的成功完成需要学生对生态系统的结构和功能有比较深入的理解，通过生态缸制作过程的教学，可以在充分暴露学生的前概念的基础上，促成概念转变。因此，笔者针对学生和教学内容的实际情况设计了如下的教学流程，试图通过POE策略实现学生的概念转变。1基本教学流程设计2操作程序及教学实录任务驱动。在完成“生态系统及其稳定性”的理论学习后，教师布置任务每个学习小组设计并制作一个小生态瓶，详细说明各自生态瓶中生物和其他物质，并在下节课进行集中展示。提供指导。引导各小组认真阅读和讨论教材中的实验指导，指出实验指导只是一个参考案例，要求学生不要生搬硬套，各小组要按自己的设想，尽可能就地取材，充分利用身边的材料完成制作。由于教师开放式的引导，各小组就可以自主地、创造性的进行设计和制作，为接下来的预测过程提供差异性的评价对象，有助于充分暴露其概念体系中的错误成分。展示作品。各小组向全体同学展示制作完成的生态瓶，并说明生态瓶中生态系统的各成分，以及各成分之间6/7通过能量流动和物质循环而形成的联系；教师则提供评价标准。教师提供的评价标准如下表容器水质植物动物基质光照1号生态瓶绿色雪碧瓶无污染的河水小型水草4棵30G金鱼3条细白沙散射光2号生态瓶5L色拉油油桶静置2D的自来水小型水草4棵150G鲫鱼3条河泥散射光3号生态瓶5L密闭无色透明玻璃瓶无污染的河水小型水草5棵150G乌鳢两条细白沙散射光预测结果。全体同学在观察了解各生态瓶的情况下，对其维持的时间进行预测，并陈述进行预测的理由。根据各组展示的生态瓶及相关陈述，有同学预测1号生态瓶维持的时间不超过一周，主要原因在于使用绿色雪碧瓶，使得光合作用强度很弱，无法实现能量的输入；2号生态瓶因为放养的鲫鱼体型过大，与生产者水草之间无法形成合理的能量金字塔，生态瓶内能量流动和物质循环无法正常进行，维持的时间也比较短；大多数同学都认为3号三个生态瓶可以维持较长的时间，理由主要在于生态系统的各成分完整，且比例适当，能够在一定的时间内，实现能量流动和物质循环，具有较强的稳定性。观察记录。各实验小组在两周的时间内每天定时观察自己的生态瓶，客观描述水质的变化、动植物的生活情7/7况，如实记录小生态瓶维持相对稳定的时间。解释现象。各组向全体同学公布各自的观察记录，教师引导学生与前期预测结果进行比较，并要求学生用生态系统的相关原理解释实验现象，促进概念转变。四、结论和思考心理学家奥苏伯尔曾说，假如让我把全部教育心理学仅仅归纳成一条原理，那么我会将其概括为“影响学习的唯一最重要的因素，就是学习者已经知道了什么，要探明这一点，并据此来进行教学”，可见，有效的学习总是建立在对学生原有认知结构的把握的基础之上的，POE策略的实质就是让教师通过学生预测的环节了解其认知结构，根据学情来组织教学。布鲁纳认为在教学过程中老师的作用在于创设能使学生积极探究的问题