ARCS動機模型視角下的“廚房熱力學”案例解析及啟示

吳婷婷 吳 偉

(南京師范大學教師教育學院 江蘇 南京 210000)

ARCS動機模型視角下的“廚房熱力學”案例解析及啟示

吳婷婷 吳 偉

(南京師范大學教師教育學院 江蘇 南京 210000)

ARCS動機模型整合了多種學習動機，它包括注意、關聯、信心、滿意4大要素，旨在維持和激發學生的學習動機.WISE項目是基于網絡的探究，通過問題探究方式實現探究思維的可視化.運用ARCS模型對WISE項目中熱學案例“廚房中的熱力學”進行解析,發現該案例的教學設計內容以及WISE平臺自身特色對ARCS模型的4要素都有較充分的體現.說明WISE項目除培養學生探究能力外還具有維持和激發學生學習動機的教育價值.

ARCS模型WISE學習動機

1 ARCS動機模型理論

ARCS動機設計模型由美國佛羅里達大學的約翰·M·凱勒教授在1987年首次提出.ARCS模型主要包括4大要素，即注意(Attention)、關聯(Relevance)、信心(Confidence)和滿意(Satisfaction),旨在維持和激發學生的學習動機，如圖1所示.

圖1 ARCS動機模型下的教學設計

教師可以圍繞學生的注意、關聯、信心、滿意這4個方面進行教學設計：首先贏取學生對學習任務的注意力，并向學生解釋該學習任務與學生本人具有密切的關聯，然后要激發學生對能成功完成該學習任務的信心，并在任務完成后使學生產生對自己的滿意之情.ARCS動機模型整合了多種學習動機模型，提出的目的是通過強化教學設計激勵學習者的參與和互動.

2 WISE“廚房中的熱力學”案例及運用ARCS模型解析的意義

2.1 案例簡介

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WISE(Web-basedInquiryScienceEnvironment)項目，是基于網絡的科學探究平臺.WISE平臺于1998年進入使用，目前包含39個項目，涉及多個學科，適用于4～12年級的師生使用.在物理學科項目里，平臺所設計的教學過程多是以問題探究的方式呈現學習內容，包括猜想、預測、實驗、收集數據、反思等探究步驟，從而實現探究思維的可視化.同時，平臺提供了學生界面和教師界面，師生可以在該平臺享受在線圖書館資料和系統已設置的真實環境實驗模擬.教師可以在管理區實時監控、指導、評價學生的探究活動.

“廚房中的熱力學”是WISE中有關熱學知識的一個案例，英文全稱為“TheModynamicsInTheKitchen:FoodForThought”，適用年級為6～8年級，在計算機上學習所需要的時間為4～5個小時.該案例旨在讓學生通過實驗和可視化處理熱傳導問題來掌握熱平衡相關知識.其中涉及的實驗有用探針探測教室環境溫度、熱杯冷柜熱傳導仿真實驗、金屬條融化巧克力仿真實驗等4個實驗.另外，該案例包含一個可供學生自我設計的系統，以及編寫能量故事的在線編輯窗口，多道檢測學生對傳導、熱傳遞、能量守恒知識理解的選擇題.

2.2 運用ARCS模型解析WISE案例的意義

在ARCS模型視角下，動機的激發不是最終目標，能夠有效地維持學習者的學習動機，讓學習者體驗學習的滿足感從而促進學習者的學習遷移才是最終目標.凱勒設計了ARCS各動機要素在教學過程中滲透的教學策略.如涉及注意要素的教學問題有，如何捕獲學生的注意與興趣？如何激勵學生的探究能度？在關聯中涉及的教學問題有，如何在學習過程中，提供學生適當的責任、自我訓練的表現機會？如何讓學生了解課程能滿足其需求？等.目前，關于ARCS模型與網絡和電腦輔助教學的設計非常多，而WISE項目環境平臺因其具有探究可視化、探究合作化與探究終身化的特征也帶給網絡教學設計許多的引領與啟發.用ARCS模型來分析WISE項目是以一種新的視角來解析其教學設計過程，發掘其在“探究”光環下的其他教育價值，如WISE案例更能激勵學習者參與和互動，使學生產生持續的學習動機.同時，WISE環境平臺下開發的案例以其自身的特色設置，如顯著的問題情境背景等為ARCS動機模型提供豐滿的支撐，是對該模型進行貼切的“意義的詮釋”.

3 啟示

(1)通過知覺喚醒、激發探究和變化教學要素贏取學生的注意力.

與傳統課堂教學有別，WISE平臺提供了包括師生、生生、人機交互多種交互模式，來促進學習者進行知識自主建構和合作建構.學生可以與同學形成伙伴關系，在教師的引導下在計算機上跟隨“廚房中的熱力學”案例進行上課.這種與以往不一致的、新奇的教學情境沖破了學生在傳統課堂中拿著課本等待老師進來上課的習慣感和舒適感.新型的交互模式喚醒學生的感知覺，吸引并維持著學生的課堂注意力.

在“廚房中的熱力學”案例中共有6個課時，包括最初的點子、感受溫度、移動中的熱量、導熱系數、測試理解程度以及進一步的考慮.在每個課時結束后或者下個課時開始前會有一個“驅動性問題”來啟發學生主動思考以推動下一個探究活動的展開.例如，在“感受溫度”課時，教師指導學生用探針測量周圍物體溫度，系統會呈現學生預測值與實際值的對比表格，并且拋出“為什么我們對物體感覺不一樣，即使它們具有相同的溫度”這個問題驅動學生對實驗結果進行積極思考，并能自然銜接熱傳導的知識點.這些驅動性問題符合學生的認知進階，激發了學生的探究欲望，對現象背后的知識產生主觀的接納情感.幫助學生自然地將注意力轉移到下一學習內容，激發學生的學習動機.

同時，作為網絡課件，WISE的課程案例使用多種形式呈現教學材料，包括文字、圖表、動畫、聲音等，在圖像、色彩、空白處的設計均具有合理的安排.通過教學要素的變化來維持學生的興趣.

(2)通過問題情境熟悉化、目標定向將教學與學生的生活經驗和個人需求聯系起來.

ARCS中的關聯要素具體體現為從學生已有的知識、態度和興趣出發，設計能夠為學生提供經驗的情境，使學生新獲取的知識與學生已有經驗發生積極的整合，讓學生在情感上覺得學習任務與學生本人具有緊密聯系.在“廚房中的熱力學”案例初始，通過一道選擇題：一個金屬勺子，一個木頭勺子和一個塑料勺子放在熱水中，15s后，哪一個勺子摸起來最熱？引出熱傳遞的概念.學生通過回憶生活中相似的經驗，就能輕松給出正確答案.WISE項目擅長將問題情境熟悉化以搭建學生前概念與新知識之間的橋梁，使學生產生所要接受的新知識不是憑空出現的而是原本熟悉領域的深化與整合的意識.

WISE案例教學設計的一個典型特點是每個實驗都嚴格按照探究步驟進行，實驗前期有猜想和預測環節，后期有記錄和反思環節.每個環節聯系得十分緊密，環環遞進，學生通過跟隨項目中給出的實際任務能夠清楚自己在做什么，為什么要這樣做.“廚房中的熱力學”中第3課時是以一個探究熱杯放在冷柜上兩物體溫度變化實驗來講解熱傳導相關知識.從要求學生思考熱量如何移動引入熱杯冷柜實驗，經學生預測實驗結果后進入模擬實驗階段，待得到熱杯和冷柜接觸15min后溫度變化曲線，與之前所做的預測值進行比較，進入反思環節，教師依據學生反思內容進行適當引導和歸納.學生置身于這樣的探究實驗中，更容易明白學習與現在所進行的每一具體任務之間的關聯，能夠體驗到自己是學習的主體，而不是被動地接受灌輸.

(3)通過創設挑戰性問題和反饋機制來增強學生的學習信心.

WISE項目的案例中的“驅動問題”包括一類發展性教學原則下設計的問題，即這些問題在符合學生認知水平的前提下又具有一定的難度，需要學生努力思考才能解決,也稱之為“挑戰性的問題”.如該案例第3課時做完熱杯冷柜實驗后學生將會遇到的挑戰性問題：熱杯里的熱能轉移到哪里去了？學生通過回想實驗過程和實驗反思能夠成功解答這樣一類問題.系統會對學生的答案進行反饋，表示學生“挑戰成功”，增強了學生的學習信心，感覺自己“能力非凡”.若學生沒有答對這類挑戰性的問題，WISE系統設置的反饋機制會為學習者提供及時的幫助信息，系統會提示學生回到該課時或前課時的某一確定的章節復習，如圖2所示，增強了學生的學習成功率，WISE項目的反饋機制提高了學生學習的自我效能感，達到激發學生學習動機的目的.

圖2 WISE幫助信息窗口

(4)通過提供知識應用的機會和積極的評價反饋增強學生的學習滿足感.

“廚房中的熱力學”案例第1課時實驗前的預測木頭桌子和金屬椅子的溫度與第5課時的預測題比較金屬碗和木質碗的溫度，二者形式非常類似.學生經過5個課時的學習可以輕松給出答案.這種設計意圖旨在為學生提供運用新習得知識的機會，使學生能夠在應用知識的過程中體驗成功的喜悅之情，從而維持學生的內在動機.同時WISE評價系統的典型特色是它反饋給學生的評價窗口永遠是表揚、鼓勵的評語，即使是經系統多次提醒才選對正確答案的學習者也能獲得表揚.這種反饋機制在很大程度上滿足了學生對成功的期望，讓學生感受到學習所帶來的快樂體驗，培養學生在學習過程中面對困難不輕易放棄的良好品質，以及不懈努力終會成功的學習信念，促進了學習者外部動機的內化.

4 結束語

總之，通過ARCS模型對WISE項目“廚房中的熱力學”案例進行解析，我們發現WISE案例的教學設計在ARCS4要素注意、關聯、信心和滿意中都有較充分的體現，說明WISE項目除培養學生探究能力外還具有維持和激發學生的學習動機的教育價值，這對于我們國家的物理教學具有一定的啟發意義.

1 吳偉, 趙陽陽, 熊耀華. 基于網絡的科學探究教學:來自WISE的啟示. 外國中小學教育, 2011(2):33～37

2 吳偉, 吳成娟, 楊清華. 國外物理探究教學案例及其啟示:以WISE為例. 物理教師, 2010, 31(11):44～46

3 張靜儀.國小自然科學個案研究——以ARCS動機模式解析.科學教育學刊，2005,13(2)：191～216

4 劉爽, 鄭燕林, 阮士桂.ARCS模型視角下微課程的設計研究. 中國電化教育, 2015(2):51～56

5 羅剛. 網絡課件的ARCS策略設計. 電化教育研究, 2004(12):73～76

6 盧強, 張屹. 遠程學習中交互策略對激發和維持學習動機的作用研究. 中國電化教育, 2007(06):48～51

7 龐維國.教學中的動機設計——ARCS模型[OL].(2008-07-01).http://blog.sina.com.cn/s/blog_572afe400100 9mpj.html

AnalysisandRevelationontheKichen ThermodynamicsfromthePerspectiveofARCSMotivationModel

WuTingtingWuWei

(CollegeofTeacherEducation,NanjingNormalUniversity,Nanjing,Jiangsu210000)

ARCS motivation model integrates a variety of learning motivation, which includes four factors:attention, relevance, confidence and satisfaction. The model is designed to maintain and stimulate students′ learning motivation. Through the exploration of the problem, WISE project is based on the network platform to realize the visualization of thinking.This paper uses the ARCS model to analyze the thermal case in the WISE project named "the thermodynamics in the kitchen". It is found that both the teaching design content of the case and its own characteristics of the WISE platform are fully embodied in the four elements of the ARCS model. It shows that the WISE project plays a role in the cultivation of students′ inquiry ability, but also has the educational value of maintaining and stimulating the students′ learning motivation.

ARCS model; WISE；learning motivation

吳婷婷(1993- ),女,碩士在讀，研究方向為學科教學(物理).

指導教師：吳偉(1964- ),男,博士，教授，碩士生導師，主要研究方向為課程與教學論(物理)、教育技術學(物理).

2016-08-30)