iMVT簡介

文 / 張寶輝（陜西師范大學教育學院院長，中國高教學會學習科學分會副理事長）

文 / 董建勛(江蘇省鎮(zhèn)江中學)

iMVT是什么意思？英文全稱是Modeling and Visualization Technology integrated inquirybased（science）learning。中文的意思是模型和可視化技術支持的探究（科學）學習（模型）。M指Modeling （模型建構），V 指Visualization（可視化）, T指Technology（技術），i指inquiry-based （基于探究學習的）。iMVT就是“模型·可視化技術·探究融合”的學習模式。之所以把“科學”隱去是因為這個模型可以應用到科學以外的其他學科。根據(jù)學科特點、學生學習研究的成果和技術特點，目前比較成型的iMVT課程包括以下活動（Zhang, Ye,Fnong, & Chia, 2010）：

情境化（Contextulization）：在特定情境下理解科學想象以了解該想象與日常生活的聯(lián)系（以激發(fā)學生的內在學習動機，加深概念理解）；大聲思維（Think Aloud）：（通過繪制模型等手段）將學生頭腦中的想法外化以便讓其他人了解個人的思想；問題及假設（Questions and Hypotheses）：學生提出問題和假設；調查研究（Investigation）：通過實驗和其他實證方法尋找問題的答案；討論與合作（Discussion and Collaboration）：與同伴和老師溝通以完成學習任務；模型化 （Modeling）：應用物理或計算機手段創(chuàng)設表達特定系統(tǒng)的表象；模擬（Simulation）：通過改變動態(tài)模型的參數(shù)來觀察系統(tǒng)行為的變化；可視化（Visualization）：使用可視的手段來傳遞信息，例如利用技術手段來使人“看”到粒子層次上的化學反應過程；反思（Reflection）：反省所學，力爭將學習者的自身經(jīng)驗升華為具有一定普適性的規(guī)律和原理；應用（Application）：將自身所學用于解決新情境下的問題；補充閱讀材料及資源（Supplementary Materials and Resources）：學習者用于擴大視野和鞏固知識的更多相關材料。

這個創(chuàng)新模型的創(chuàng)建要從我在美國博士學習期間的研究項目談起，當時主要是用模型建構軟件來支持學生的科學學習（Zhang, Liu, &Krajcik, 2006）。2005年起，我到新加坡南洋理工大學工作，開始策劃計算機模型建構在新加坡科學課堂的應用。新加坡2008年的小學教學大綱，提倡應用模型和模型建構來幫助學生學習。那么使用此創(chuàng)新科學教育模型有什么好處？我們的研究表明，模型是簡化了的對科學現(xiàn)象的一種表達方式，這些模型的建構更易于幫助學生系統(tǒng)化地表達和了解科學現(xiàn)象，這里主要有三種模型來幫助學生進行科學學習，有物理的、概念性的和數(shù)學性的。比方說水循環(huán)模型、原子模型和數(shù)學公式等這些具體的例子。在使用模型的時候，學生把科學現(xiàn)象視作為一個系統(tǒng)、一個整體，這個模型包括共同執(zhí)行功能的各個部分和子系統(tǒng)。系統(tǒng)中的各個部分，如我們講的對象（Object）、變量（Variable）會相互影響，兩個或以上的系統(tǒng)也可以相互作用，用來執(zhí)行一個功能。有些案例是來自大自然的系統(tǒng)，如我們人體有消化系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)，我們在這個系統(tǒng)里也有很多不同的成分、不同的變量。初中的科學教學大綱強調模型在學生科學學習中的作用，化學、生物、物理的大綱也從不同的角度、不同的側重，講到了模型在里面應該起到的作用，在這個前提下，我們最初試驗計算機模型建構能否支持小學科學的探究學習，取得了一些可喜的成果，但是由于實驗學校換了校長，后來在第一期項目經(jīng)費結束后就到中學去做了（例如， Zhang，2012）。

iMVT，就是要針對學生學習上的困難，建立學生的經(jīng)驗，比方說他提問、假設、設計調查、收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)做出結論反思等，培養(yǎng)學生的一些過程技能，同時要鼓勵學生合作學習，事實上是一種文化的事業(yè)。那么這種文化是什么呢？科學研究的文化。學生在學習科學學科的時候，也應該和科學家的研究過程類似，我們提倡學生對科學目的、科學本質的認識，是學生自己能夠體會出來的，而不是老師教給他的。在中國很多的地區(qū)，計算機、互聯(lián)網(wǎng)，并不是一個困難的問題，甚至許多學生家里都有了，怎么樣更好地發(fā)揮這些技術的作用，才是我們需要研究的。iMVT就是這樣一種創(chuàng)新的教學模式，可以說是順應了時代的發(fā)展，為了擴大和持續(xù)iMVT學習模式，在2011年離開新加坡回國之前，本人作為創(chuàng)建新加坡科學與技術中學（SST）子項目的負責人，還申請到大約75萬新加坡元用于支持基于網(wǎng)絡的iMVT學習模式（孫丹兒,呂賜杰,陳文莉,&張寶輝，2012）。希望這種模式能夠為中國教與學的改革提供新的思路。相關的部分文章在這里也提供給大家，部分論文可以在這里下載：http://www.zhangbaohui.net。大家有需求和問題也可以直接聯(lián)系我。

部分參考資料：

Zhang, B. H., Liu, X., & Krajcik, J. S.（2006）. Expert models and modeling processes associated with a computer modeling tool. Science Education, 90（4）, 579-604.

Zhang, B. H., Ye, X., Foong, S. K., & Chia, P.（2010, July 29-July 2）. Developing an iMVT Pedagogy for Science Learning.Paper presented at the ICLS, Chicago, USA.

Zhang, B. H.（2012, Aug. 11-12）. Developing a Sustainable iMVT Pedagogy in Chemistry: Challenges and Strategies for Education Change. Paper presented at the International Conference of Educational Innovation through Technology（EITT）, Tsinghua University, Beijing, China.

孫丹兒,呂賜杰,陳文莉, & 張寶輝. （2012）.促進中學生科學學習的WiMVT 科學學習環(huán)境設計與研究. 全球華人計算機教育應用大會（GCCCE）,臺灣。

延伸文章

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