對(duì)基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的科學(xué)探究學(xué)習(xí)的研究

莊　琳　陳　嫻

摘要：目前利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境輔助科學(xué)探究學(xué)習(xí)是一個(gè)比較新的領(lǐng)域，本文針對(duì)一個(gè)在美國已經(jīng)開發(fā)多年的網(wǎng)絡(luò)探究平臺(tái)WISE，進(jìn)行分析研究，希望能給科學(xué)探究學(xué)習(xí)提供一定借鑒作用。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；科學(xué)探究；研究

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-6148(2009)6(S)-0078-2

1 問題的提出

積極開展科學(xué)探究學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的有效途徑，由于這樣的學(xué)習(xí)需要花費(fèi)較長的時(shí)間和投入較多的人力，所以傳統(tǒng)的封閉式的課堂教學(xué)模式已經(jīng)不能適應(yīng)。在開放的學(xué)習(xí)環(huán)境中開展科學(xué)探究學(xué)習(xí)是尋求解決這個(gè)矛盾的突破口。開放的環(huán)境包括教師的指導(dǎo)、管理和信息資源的支持,網(wǎng)絡(luò)能夠幫助我們解決這個(gè)難題。

2 WISE網(wǎng)站簡介

2.１ WISE網(wǎng)站基本框架

WISE(Web-based Inquiry Science Environment)是由美國國家自然科學(xué)基金贊助、加州大學(xué)伯克利分校等大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的基于網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)探究環(huán)境，其目的是利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與模擬仿真可視化技術(shù)為4～12年級(jí)學(xué)生提供一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)探究平臺(tái)。

該平臺(tái)有兩種界面，其中一個(gè)是學(xué)生學(xué)習(xí)界面，另一個(gè)是教師工作界面。在學(xué)生學(xué)習(xí)界面上，主要由一系列的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)活動(dòng)(Activities)組成，每個(gè)活動(dòng)又通過詳細(xì)地呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容、系列問題等步驟激勵(lì)學(xué)生進(jìn)行深入思考。而教師界面主要由項(xiàng)目、管理、社區(qū)、幫助四大版塊組成。教師可以在項(xiàng)目區(qū)選擇學(xué)習(xí)項(xiàng)目、編輯課程計(jì)劃公告；在管理區(qū)可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行在線評(píng)價(jià)、交流反饋；在社區(qū)中可以交流、分享教學(xué)心得，相互幫助；在幫助區(qū)可以在線自助解決課堂上容易出現(xiàn)的技術(shù)問題。

2.2 WISE網(wǎng)站的技術(shù)支持

WISE網(wǎng)站只需要學(xué)生有一個(gè)可以聯(lián)網(wǎng)的電腦，除了瀏覽器不需要其他軟件。所有學(xué)生的工作數(shù)據(jù)和信息都會(huì)被保存在項(xiàng)目中心服務(wù)器中，這樣不管在任何地方使用哪臺(tái)計(jì)算機(jī)，學(xué)生和教師按賬號(hào)登陸后都可以繼續(xù)上次自己的工作。WISE網(wǎng)站還融合了JAVA技術(shù)提供在線討論、數(shù)據(jù)搜集、自動(dòng)繪圖、自由提出論點(diǎn)、資源共享、可視化數(shù)據(jù)圖表、真實(shí)環(huán)境實(shí)驗(yàn)?zāi)M等工具。圖片、仿真動(dòng)畫、視頻和文字幫助學(xué)生了解項(xiàng)目中的各個(gè)活動(dòng)和實(shí)例，彈出式注解、提示窗口為制定計(jì)劃提供幫助，對(duì)學(xué)生活動(dòng)給予引導(dǎo)。另外，在項(xiàng)目活動(dòng)中還穿插“在線圖書館”，給學(xué)生提供相關(guān)知識(shí)。而教師管理區(qū)提供了在線學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、交流反饋和實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生學(xué)習(xí)并給予指導(dǎo)等功能。

3 案例分析

3.1 聚會(huì)路線選擇——速度探究

此項(xiàng)目適用于學(xué)生剛開始學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)學(xué)，理解速度概念的時(shí)候，讓學(xué)生理解位移、時(shí)間、速率之間的關(guān)系，建立對(duì)速度概念的理解。整個(gè)項(xiàng)目包括五個(gè)活動(dòng)，具體的設(shè)置如下：

活動(dòng)一：項(xiàng)目背景介紹。四個(gè)朋友在一個(gè)城市的不同地方，一起約好十分鐘后到電影院看電影。活動(dòng)中提供了這個(gè)城市的地圖，交代了每個(gè)人的出發(fā)地點(diǎn)，提供了幾種交通工具，要求思考：每個(gè)人如果在十分鐘內(nèi)到達(dá)目的地，應(yīng)該選擇哪種交通工具。

活動(dòng)二：引入速度和速率兩個(gè)概念，要求解決活動(dòng)一的問題。首先將問題可視化，各個(gè)出發(fā)點(diǎn)和目的地在圖上標(biāo)出，標(biāo)度尺標(biāo)出其間的距離，各種交通工具在圖下左方列出。學(xué)生經(jīng)過反復(fù)嘗試，選出在規(guī)定時(shí)間到達(dá)聚會(huì)點(diǎn)的交通工具，即將問題解答。

活動(dòng)三：選擇物理速度公式，將活動(dòng)二中涉及到的速度算出來。比較活動(dòng)二測量時(shí)間和活動(dòng)三的計(jì)算速度兩種方法，讓學(xué)生選擇出自己認(rèn)為更好的方法。

活動(dòng)四：利用位移時(shí)間圖像思考問題。舉賽跑為例，要求通過位移時(shí)間圖像能分辨出誰將是獲勝者。

活動(dòng)五：要求自己能根據(jù)地圖和具體計(jì)時(shí)情況繪制出位移時(shí)間圖像。

3.2 “光能傳播多遠(yuǎn)？”

“光能傳播多遠(yuǎn)？”這個(gè)探究項(xiàng)目意在讓學(xué)生了解光傳播的特性，涉及到光學(xué)和能量知識(shí)，包括九個(gè)子活動(dòng)。

活動(dòng)一：提出兩種有爭議的觀點(diǎn)——“光滅論”和“光永恒”，要求學(xué)生用自己的語言來陳述對(duì)所支持觀點(diǎn)的理解，并解釋為什么支持這種觀點(diǎn)。

活動(dòng)二：提供例證，幫助猜想?；顒?dòng)通過幾組生活中的小實(shí)驗(yàn)來讓學(xué)生感受光傳播的現(xiàn)象以及與兩個(gè)理論的關(guān)系。要求學(xué)生選擇例證，注意選擇的實(shí)例能充分支持自己選擇的觀點(diǎn)。

活動(dòng)三：觀察恒星的方法?；顒?dòng)呈現(xiàn)相機(jī)和哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的圖片，進(jìn)行對(duì)比，提出了三個(gè)假設(shè)觀點(diǎn)，要求學(xué)生搜索資料，證明其中某個(gè)假設(shè)觀點(diǎn)。

活動(dòng)四：讓學(xué)生從自己生活中選取證據(jù)或做實(shí)驗(yàn)證明觀點(diǎn)。

活動(dòng)五：通過搜集的證據(jù)進(jìn)行分析，再次確認(rèn)你的觀點(diǎn)，支持“光滅論”或“光永恒”，并加以解釋。

活動(dòng)六：從望遠(yuǎn)鏡和探照燈兩者間選一個(gè)做專題研究，自己制定計(jì)劃，分析此實(shí)例是否支持你的觀點(diǎn)，根據(jù)計(jì)劃實(shí)施方案驗(yàn)證。

活動(dòng)七：研究記錄展示。前六個(gè)活動(dòng)中探究問題、討論結(jié)果以表格形式的呈現(xiàn)，易于對(duì)比和總結(jié)探究成果。

活動(dòng)八：辯論計(jì)劃。做計(jì)劃時(shí)要考慮用什么實(shí)例作為最有效論據(jù)，寫出計(jì)劃。

活動(dòng)九：班級(jí)辯論。在辯論中傾聽他人觀點(diǎn)，陳述自己觀點(diǎn)，可以對(duì)別人的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑。

4 WISE網(wǎng)站案例特點(diǎn)

4.1 學(xué)生能夠參與探究學(xué)習(xí)

網(wǎng)站項(xiàng)目的子活動(dòng)建立在學(xué)生已有的認(rèn)知基礎(chǔ)上，運(yùn)用學(xué)生生活中的案例，提出思考的問題，創(chuàng)設(shè)相對(duì)復(fù)雜的問題情境，且難度適中，避免抽象解說，使得探究過程可接近，科學(xué)概念易理解；提供機(jī)會(huì)讓學(xué)習(xí)者建立概念間的聯(lián)系；在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)提供支持和反饋信息。

4.2 學(xué)生探究過程的可視化

網(wǎng)站中介紹的一些案例，實(shí)際上構(gòu)建的是思考探究過程的各種模型，它們或者是不同專家的研究模式，或者是探究過程多樣性與復(fù)雜性的事例，還有些反映了探究中各種觀點(diǎn)的沖突。網(wǎng)站將活動(dòng)中學(xué)生搜索的信息和數(shù)據(jù)、回答的問題及完成工作的進(jìn)程自動(dòng)記錄下來，幫助學(xué)生在完成項(xiàng)目后回溯自己的探究過程，從中進(jìn)行反思和改進(jìn)，這樣可將學(xué)生的思考探究過程可視化。

4.3 幫助學(xué)生相互學(xué)習(xí)

在項(xiàng)目活動(dòng)中，網(wǎng)站提倡學(xué)習(xí)者之間的相互交流。小組之間建立有效的分工合作機(jī)制，提供各種交流的機(jī)會(huì)，通過成果交流，使學(xué)習(xí)者對(duì)自己的學(xué)習(xí)負(fù)責(zé)。網(wǎng)站還提供資源的共享，支持不同形式的參與和討論，并使得其他學(xué)習(xí)者對(duì)自己在交互中的角色進(jìn)行認(rèn)同，鼓勵(lì)聆聽并吸取別人的意見，同時(shí)建構(gòu)自己的觀點(diǎn)，給學(xué)習(xí)者提供向他人陳述自己觀點(diǎn)的機(jī)會(huì)。

4.4 促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)

在各個(gè)探究階段，網(wǎng)站會(huì)適時(shí)地通過注解、提示窗口等給予提示，它們能夠讓學(xué)生自己選擇時(shí)機(jī)收看提示，讓學(xué)習(xí)者意識(shí)到自己在探究過程中有哪些思考還存在不足。網(wǎng)站還提供各種觀點(diǎn)組織的工具，讓學(xué)生在比較中反思，并對(duì)他人的工作和觀點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)所提供的案例和資源進(jìn)行評(píng)價(jià)。像WISE這樣的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)可以促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。

5 結(jié)束語

WISE網(wǎng)站提供的技術(shù)支持可以較好地解決本文開始所提出的問題。這將有助于物理新課程中所強(qiáng)調(diào)的科學(xué)探究學(xué)習(xí)的實(shí)施。對(duì)于物理教師來說，針對(duì)不同的教學(xué)目標(biāo)，選擇不同的教學(xué)內(nèi)容，可以基于網(wǎng)站所提供的項(xiàng)目，讓學(xué)生在科學(xué)探究過程中學(xué)習(xí)，建構(gòu)物理概念，提高科學(xué)探究的能力。

參考文獻(xiàn)：

［1］http://wise.berkeley.edu, 2007-4-5.

［2］Marcia C.Linn,Hee-Sun Lee,Robert.Tinker. Inquiry Learning:Teaching and Assessing Knowledge Integration in Science［J］.Science. 2006,(8).

［3］陳學(xué)雄. 物理問題研究性教學(xué)研究［J］. 物理教學(xué)探討.2004,(9).

［4］熊耀華. 基于網(wǎng)絡(luò)的探究性學(xué)習(xí)環(huán)境WISE 及其啟示［J］. 中國現(xiàn)代教育裝備.2008,(2).

(欄目編輯張正嚴(yán))