對基于網絡環境的科學探究學習的研究

莊　琳　陳　嫻

摘要：目前利用網絡環境輔助科學探究學習是一個比較新的領域，本文針對一個在美國已經開發多年的網絡探究平臺WISE，進行分析研究，希望能給科學探究學習提供一定借鑒作用。

關鍵詞：網絡環境；科學探究；研究

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2009)6(S)-0078-2

1 問題的提出

積極開展科學探究學習是培養學生科學探究能力的有效途徑，由于這樣的學習需要花費較長的時間和投入較多的人力，所以傳統的封閉式的課堂教學模式已經不能適應。在開放的學習環境中開展科學探究學習是尋求解決這個矛盾的突破口。開放的環境包括教師的指導、管理和信息資源的支持,網絡能夠幫助我們解決這個難題。

2 WISE網站簡介

2.１ WISE網站基本框架

WISE(Web-based Inquiry Science Environment)是由美國國家自然科學基金贊助、加州大學伯克利分校等大學聯合研發的基于網絡的科學探究環境，其目的是利用網絡信息技術與模擬仿真可視化技術為4～12年級學生提供一個基于網絡的科學探究平臺。

該平臺有兩種界面，其中一個是學生學習界面，另一個是教師工作界面。在學生學習界面上，主要由一系列的網絡學習活動(Activities)組成，每個活動又通過詳細地呈現學習內容、系列問題等步驟激勵學生進行深入思考。而教師界面主要由項目、管理、社區、幫助四大版塊組成。教師可以在項目區選擇學習項目、編輯課程計劃公告；在管理區可以對學生的學習進行在線評價、交流反饋；在社區中可以交流、分享教學心得，相互幫助；在幫助區可以在線自助解決課堂上容易出現的技術問題。

2.2 WISE網站的技術支持

WISE網站只需要學生有一個可以聯網的電腦，除了瀏覽器不需要其他軟件。所有學生的工作數據和信息都會被保存在項目中心服務器中，這樣不管在任何地方使用哪臺計算機，學生和教師按賬號登陸后都可以繼續上次自己的工作。WISE網站還融合了JAVA技術提供在線討論、數據搜集、自動繪圖、自由提出論點、資源共享、可視化數據圖表、真實環境實驗模擬等工具。圖片、仿真動畫、視頻和文字幫助學生了解項目中的各個活動和實例，彈出式注解、提示窗口為制定計劃提供幫助，對學生活動給予引導。另外，在項目活動中還穿插“在線圖書館”，給學生提供相關知識。而教師管理區提供了在線學習評價、交流反饋和實時監控學生學習并給予指導等功能。

3 案例分析

3.1 聚會路線選擇——速度探究

此項目適用于學生剛開始學習運動學，理解速度概念的時候，讓學生理解位移、時間、速率之間的關系，建立對速度概念的理解。整個項目包括五個活動，具體的設置如下：

活動一：項目背景介紹。四個朋友在一個城市的不同地方，一起約好十分鐘后到電影院看電影。活動中提供了這個城市的地圖，交代了每個人的出發地點，提供了幾種交通工具，要求思考：每個人如果在十分鐘內到達目的地，應該選擇哪種交通工具。

活動二：引入速度和速率兩個概念，要求解決活動一的問題。首先將問題可視化，各個出發點和目的地在圖上標出，標度尺標出其間的距離，各種交通工具在圖下左方列出。學生經過反復嘗試，選出在規定時間到達聚會點的交通工具，即將問題解答。

活動三：選擇物理速度公式，將活動二中涉及到的速度算出來。比較活動二測量時間和活動三的計算速度兩種方法，讓學生選擇出自己認為更好的方法。

活動四：利用位移時間圖像思考問題。舉賽跑為例，要求通過位移時間圖像能分辨出誰將是獲勝者。

活動五：要求自己能根據地圖和具體計時情況繪制出位移時間圖像。

3.2 “光能傳播多遠？”

“光能傳播多遠？”這個探究項目意在讓學生了解光傳播的特性，涉及到光學和能量知識，包括九個子活動。

活動一：提出兩種有爭議的觀點——“光滅論”和“光永恒”，要求學生用自己的語言來陳述對所支持觀點的理解，并解釋為什么支持這種觀點。

活動二：提供例證，幫助猜想。活動通過幾組生活中的小實驗來讓學生感受光傳播的現象以及與兩個理論的關系。要求學生選擇例證，注意選擇的實例能充分支持自己選擇的觀點。

活動三：觀察恒星的方法。活動呈現相機和哈勃望遠鏡拍攝的圖片，進行對比，提出了三個假設觀點，要求學生搜索資料，證明其中某個假設觀點。

活動四：讓學生從自己生活中選取證據或做實驗證明觀點。

活動五：通過搜集的證據進行分析，再次確認你的觀點，支持“光滅論”或“光永恒”，并加以解釋。

活動六：從望遠鏡和探照燈兩者間選一個做專題研究，自己制定計劃，分析此實例是否支持你的觀點，根據計劃實施方案驗證。

活動七：研究記錄展示。前六個活動中探究問題、討論結果以表格形式的呈現，易于對比和總結探究成果。

活動八：辯論計劃。做計劃時要考慮用什么實例作為最有效論據，寫出計劃。

活動九：班級辯論。在辯論中傾聽他人觀點，陳述自己觀點，可以對別人的觀點提出質疑。

4 WISE網站案例特點

4.1 學生能夠參與探究學習

網站項目的子活動建立在學生已有的認知基礎上，運用學生生活中的案例，提出思考的問題，創設相對復雜的問題情境，且難度適中，避免抽象解說，使得探究過程可接近，科學概念易理解；提供機會讓學習者建立概念間的聯系；在適當的時機提供支持和反饋信息。

4.2 學生探究過程的可視化

網站中介紹的一些案例，實際上構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雜性的事例，還有些反映了探究中各種觀點的沖突。網站將活動中學生搜索的信息和數據、回答的問題及完成工作的進程自動記錄下來，幫助學生在完成項目后回溯自己的探究過程，從中進行反思和改進，這樣可將學生的思考探究過程可視化。

4.3 幫助學生相互學習

在項目活動中，網站提倡學習者之間的相互交流。小組之間建立有效的分工合作機制，提供各種交流的機會，通過成果交流，使學習者對自己的學習負責。網站還提供資源的共享，支持不同形式的參與和討論，并使得其他學習者對自己在交互中的角色進行認同，鼓勵聆聽并吸取別人的意見，同時建構自己的觀點，給學習者提供向他人陳述自己觀點的機會。

4.4 促進學生自主學習

在各個探究階段，網站會適時地通過注解、提示窗口等給予提示，它們能夠讓學生自己選擇時機收看提示，讓學習者意識到自己在探究過程中有哪些思考還存在不足。網站還提供各種觀點組織的工具，讓學生在比較中反思，并對他人的工作和觀點進行評價，對所提供的案例和資源進行評價。像WISE這樣的網絡平臺可以促進學生的自主學習。

5 結束語

WISE網站提供的技術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調的科學探究學習的實施。對于物理教師來說，針對不同的教學目標，選擇不同的教學內容，可以基于網站所提供的項目，讓學生在科學探究過程中學習，建構物理概念，提高科學探究的能力。

參考文獻：

［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］陳學雄. 物理問題研究性教學研究［J］. 物理教學探討.2004,(9).

［4］熊耀華. 基于網絡的探究性學習環境WISE 及其啟示［J］. 中國現代教育裝備.2008,(2).

(欄目編輯張正嚴)