利用虛擬世界及基于代理的模型學(xué)習(xí)科學(xué)探究

曹鷺　Michael J.Jacobson　徐光濤

摘要：目前，針對中學(xué)課堂科學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)，長期以來的問題之一是教師認(rèn)為很難開展教學(xué)活動以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)探究（Scientific Inquiry）這一復(fù)雜的知識。為了幫助中學(xué)生更好地學(xué)習(xí)科學(xué)探究，該文提供并介紹了一種名為計(jì)算機(jī)化科學(xué)探究（computational Scientific Inquiry，以下簡#cso的模型。該模型由3D沉浸式虛擬世界（Virtualwodd）和基于代理的模型（Agent-BasedModeling）共同實(shí)現(xiàn)，并使用了名為有效失敗（Productive Failure）的教學(xué)理念支撐學(xué)習(xí)活動的設(shè)計(jì)。根據(jù)CSI模型，我們打造了一個虛擬的3D星球omosa Virtual World，2D基于代理的模型Omosa Nedogo，并根據(jù)有效失敗設(shè)計(jì)了相應(yīng)的教學(xué)活動，三者共同構(gòu)成了一個基于課堂的短期課程，來幫助學(xué)生在生物學(xué)科背景下學(xué)習(xí)科學(xué)探究。悉尼兩個八年級班級參與了實(shí)證研究。在課堂中獲得的實(shí)證結(jié)果證明，學(xué)生明顯提高了他們在科學(xué)探究方面的學(xué)習(xí)，CSI的應(yīng)用是卓有成效的。

關(guān)鍵詞：科學(xué)探究；虛擬世界；基于代理的模型；有效失敗

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

21世紀(jì)科學(xué)學(xué)科課堂的教學(xué)目標(biāo)正從僅僅針對概念的記憶與背誦積極轉(zhuǎn)向?qū)茖W(xué)探究（Scientifie Inquiry）能力的側(cè)重與培養(yǎng)。如今，科學(xué)探究能力已經(jīng)成為中外理科學(xué)習(xí)的重點(diǎn)目標(biāo)之一。我國的《義務(wù)教育初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）》對于科學(xué)探究給出了以下定義：“通常意義上的科學(xué)探究指的是科學(xué)家們用以研究自然界并基于此種研究獲得的證據(jù)提出種種解釋的多種不同途徑。科學(xué)教育中所說的科學(xué)探究則是指學(xué)生經(jīng)歷與科學(xué)家相似的探究過程，為獲取知識、領(lǐng)域科學(xué)的思想觀念、學(xué)習(xí)和掌握方法而進(jìn)行的各種活動。……