運用POE策略突破“著火點”教學難點

石 劍

（福州市晉安區教師進修學校，福建 福州 350011）

一、考試中暴露的教學問題

福州一次初三化學質檢考了這么一道題“做鐵絲在氧氣中燃燒實驗時，要在鐵絲上綁一根小木條。從燃燒的條件分析，綁小木條的作用是__________?！痹擃}實測難度為0.26，遠高于教師們的預測難度。閱卷顯示，典型錯誤答案是“引燃鐵絲”。這說明“燃燒需要引燃條件”仍是學生的迷思概念。這一迷思概念未被有效破除，對學生形成“著火點”概念、理解應用燃燒條件，有極大負作用。

這個教學問題與前概念轉變的頑固性和教師的教學有直接關系。研究表明，轉變學生前概念是很難的。前概念一般是學生在親身體驗中形成的，一旦形成就深信不疑、根深蒂固，雖經教師講解、分析能夠改正，但時間一長，還會一而再、再而三地出錯，有極強的頑固性。［1］生活中蠟燭等可燃物不點燃就不燃燒，在之前的學習中，常見物質的燃燒實驗都用到了點燃條件，這些親身體驗使學生對“燃燒需要引燃條件”深信不疑。因此，如何破除這一迷思概念，幫助學生建立科學的著火點概念是“燃燒與滅火”一課的教學難點。

概念轉變學習理論認為，轉變迷思概念需要滿足四個條件，即：對原有概念感到不滿、新的概念必須是合理的、新的概念必須是可理解的、新的概念必須能夠適用更大的范圍。［2］該理論認為學習科學概念的過程就是通過發展、改變學生原有的迷思概念，重建科學概念的過程，它的基本策略就是：在探查學生迷思概念的基礎上，引發學生的認知沖突，改變學生原有的認知結構以實現概念轉變學習。［3］而在“燃燒與滅火”教學中，許多教師只是灌輸給學生知識結論——燃燒需要滿足三個缺一不可的條件，并讓學生記住它，而不是制造認知沖突、暴露出學生原有的迷思概念的局限性、引發學生對原有概念的不滿、改造原有錯誤認知、從而幫助學生構建起合理的可理解的新概念。學生的迷思概念未被破除，“引燃的本質是使可燃物的溫度達到著火點”這一科學概念在學生心中就很難實現有效順應，大量學生在考試中出錯就在所難免。對此，POE教學策略可以在探查學生前概念基礎上，實現對迷思概念的轉變。教師可運用POE教學策略突破“著火點”教學難點。

二、POE教學策略的含義

POE（predict-observe-explain的縮寫，即預測-觀察-解釋）策略是一種以觀察滲透理論、建構主義理論、概念轉變理論等為基礎的新型演示策略。

P-預測階段。教師為學生創設學習情境、提出問題，引導學生根據已有的知識經驗對問題作出預測。通過自由表達，學生的迷思概念與認知局限性會充分暴露出來，這為教師有針對性地設計實驗，制造認知沖突創造了條件。O-觀察階段。教師運用演示實驗或學生實驗等方式，讓學生觀察實驗并記錄現象。對課堂難以完成的實驗，可用視頻展示代替。當觀察到的現象與預測現象不一致時，學生就會產生疑問和強烈的求知欲，從而引發學生對前概念或原有認知的不滿。E-解釋階段。教師以誘導提問的方式引導學生，針對實驗與預測差異引發的疑問，展開分析、交流討論，并對疑問作出解釋。這會引發學生對自身認知結構進行調整，從而建構新概念，理解新概念的合理性、認識新概念的適用范圍，實現對迷思概念的轉變和對新概念的理解與順應。POE策略認為，教學是學生的認知不斷被否定的過程，預測為學生自由表達自己的迷思概念提供了平臺，觀察實驗為引發學生認知沖突提供了機會，解釋為學生轉變概念提供了條件。

三、運用POE策略突破“著火點”教學難點的片斷教學設計

1.課堂引入。教師：用“火力發電、蠟燭照明、烹飪、火災”等圖片創設情境，請學生談談燃燒對人類的影響。學生：燃燒能為人類提供能量，促進了社會發展；但燃燒控制不好會引發火災，還會污染環境。

【設計意圖】認識化學反應伴隨有能量變化，通過燃燒利弊的討論，辯證認識燃燒對人類的影響，認識研究燃燒、控制燃燒的重要性，培養變化觀，體現化學學科價值。

2.建構燃燒概念。教師：展示鎂條、木炭、紅磷、石蠟燃燒的圖片與文字表達式，請從反應現象、反應物、生成物等角度討論并歸納燃燒的共同點。學生：燃燒都有發光、放熱等劇烈現象；都有可燃物與氧氣參加；都發生了氧化反應。

【設計意圖】由特殊到一般，認識燃燒本質與特征現象，建構燃燒概念。

3.探究燃燒條件。（1）P-預測。

教師：請結合燃燒概念及上述燃燒反應猜想，燃燒可能需要哪些條件？（學生討論交流后，提出觀點）

觀點一：必須要有可燃物。理由是：物質如果沒有可燃性，就燒不著。例如，小石子就無法燃燒。所以缺乏可燃物這一條件，就不能燃燒。觀點二：要有氧氣支持燃燒。理由是熱鍋中的油著火后，蓋上鍋蓋火就滅了。因此缺少可燃物與氧氣接觸這一條件，即使燃著的物質也會熄滅。觀點三：要提供點燃條件。理由是生活經驗告訴我們，燃燒都需要點燃。例如，蠟燭、紙張等不點燃就不會燃燒。觀點四：可能是需要加熱。理由是鍋里的油被加熱，沒有給它點燃，也會著火燃燒。

學生對觀點一與觀點二沒有異議，但對觀點三與觀點四存在爭論，極少有學生能把燃燒的條件與可燃物的溫度聯系起來。

針對學生爭論，教師不急于評判與解答，而是設計實驗1，請學生預測實驗現象并說明理由。

實驗1.將兩個家用紙杯固定在鐵架臺的鐵圈上，向其中一個紙杯中加半杯水，同時將兩支點燃的蠟燭放在紙杯下加熱。

學生呈現兩種預測。預測一：兩個紙杯均會燃燒，理由是紙杯是可燃物，兩個紙杯都與氧氣接觸、都被提供了點燃或加熱條件。預測二：盛水的紙杯不燃燒，理由是由于有水存在，水能滅火，所以盛水的紙杯不燃燒。

【設計意圖】通過預測與表達，暴露學生前概念。對科學前概念進行順應；對迷思概念不急于否定，而是設計對比實驗讓學生先預測實驗現象并說明預測的理由，為制造認識沖突創造條件。

（2）O-觀察。學生觀察實驗1并記錄：空紙杯燃著了，盛水紙杯不燃燒。

【設計意圖】通過觀察實驗，制造認識沖突，激發求知欲，引發學生對前概念不滿，為學生破除迷思概念、建立新概念奠定基礎。

（3）E-解釋。實驗引發學生質疑：提供了點燃或加熱條件，為什么盛水的紙杯仍不燃燒？水在實驗中起了什么作用？在教師引導下，學生討論得到解釋：水的比熱容大，要升高相同的溫度需要吸收更多的熱量，因此實驗中紙杯的溫度容易升高，水溫升高需要較長時間。由于水的降溫作用，使紙杯溫度不能達到它燃燒所需的最低溫度，致使紙杯不燃燒。點燃或加熱的本質是使可燃物的溫度升高到它燃燒所需的最低溫度（即著火點）。因此，點燃或加熱不是燃燒的條件，使可燃物溫度達到著火點才是燃燒的條件之一。

至此，得出燃燒的三個條件。教師再次引導學生分析“石子、熱鍋中的油、盛水的紙杯”分別具備了哪些條件、缺少了哪些條件，學生認識到：燃燒的三個條件缺一不可。

【設計意圖】通過交流討論使學生認識到原有概念是錯誤的，有效破除了學生的迷思概念。引發學生認知調整，從而尋找新的合理解釋，理解新概念的合理性，認識新概念適用于更大的范圍，實現對新概念的理解與順應。

教師引導學生解釋更多問題：（1）為什么鉆木能取火？（2）在銅片上同時加熱濾紙與乒乓球碎片，為什么后者先燃燒？（實驗2）（3）為什么醮有酒精溶液的手帕燒不壞？（實驗3）（4）酒精燈的燈芯為什么不易燒壞？（5）把火柴頭與火柴梗同時放在酒精燈火焰上加熱，哪一個先被點燃？這說明什么問題？……

【設計意圖】通過問題的解釋，學生進一步認識著火點是可燃物的固有屬性、不同可燃物的著火點不同，應用新概念解釋更多問題，鞏固和深化對新概念的理解。