吳婷婷 吳 偉

(南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院 江蘇 南京 210000)

ARCS動機(jī)模型視角下的“廚房熱力學(xué)”案例解析及啟示

吳婷婷 吳 偉

(南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院 江蘇 南京 210000)

ARCS動機(jī)模型整合了多種學(xué)習(xí)動機(jī)，它包括注意、關(guān)聯(lián)、信心、滿意4大要素，旨在維持和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī).WISE項(xiàng)目是基于網(wǎng)絡(luò)的探究，通過問題探究方式實(shí)現(xiàn)探究思維的可視化.運(yùn)用ARCS模型對WISE項(xiàng)目中熱學(xué)案例“廚房中的熱力學(xué)”進(jìn)行解析,發(fā)現(xiàn)該案例的教學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)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(xiàn).說明WISE項(xiàng)目除培養(yǎng)學(xué)生探究能力外還具有維持和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)的教育價值.

ARCS模型WISE學(xué)習(xí)動機(jī)

1 ARCS動機(jī)模型理論

ARCS動機(jī)設(shè)計(jì)模型由美國佛羅里達(dá)大學(xué)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(guān)聯(lián)(Relevance)、信心(Confidence)和滿意(Satisfaction),旨在維持和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，如圖1所示.

圖1 ARCS動機(jī)模型下的教學(xué)設(shè)計(jì)

教師可以圍繞學(xué)生的注意、關(guān)聯(lián)、信心、滿意這4個方面進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)：首先贏取學(xué)生對學(xué)習(xí)任務(wù)的注意力，并向?qū)W生解釋該學(xué)習(xí)任務(wù)與學(xué)生本人具有密切的關(guān)聯(lián)，然后要激發(fā)學(xué)生對能成功完成該學(xué)習(xí)任務(wù)的信心，并在任務(wù)完成后使學(xué)生產(chǎn)生對自己的滿意之情.ARCS動機(jī)模型整合了多種學(xué)習(xí)動機(jī)模型，提出的目的是通過強(qiáng)化教學(xué)設(shè)計(jì)激勵學(xué)習(xí)者的參與和互動.

2 WISE“廚房中的熱力學(xué)”案例及運(yùn)用ARCS模型解析的意義

2.1 案例簡介

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WISE(Web-basedInquiryScienceEnvironment)項(xiàng)目，是基于網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)探究平臺.WISE平臺于1998年進(jìn)入使用，目前包含39個項(xiàng)目，涉及多個學(xué)科，適用于4～12年級的師生使用.在物理學(xué)科項(xiàng)目里，平臺所設(shè)計(jì)的教學(xué)過程多是以問題探究的方式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括猜想、預(yù)測、實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、反思等探究步驟，從而實(shí)現(xiàn)探究思維的可視化.同時，平臺提供了學(xué)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(tǒng)已設(shè)置的真實(shí)環(huán)境實(shí)驗(yàn)?zāi)M.教師可以在管理區(qū)實(shí)時監(jiān)控、指導(dǎo)、評價學(xué)生的探究活動.

“廚房中的熱力學(xué)”是WISE中有關(guān)熱學(xué)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(jì)算機(jī)上學(xué)習(xí)所需要的時間為4～5個小時.該案例旨在讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)和可視化處理熱傳導(dǎo)問題來掌握熱平衡相關(guān)知識.其中涉及的實(shí)驗(yàn)有用探針探測教室環(huán)境溫度、熱杯冷柜熱傳導(dǎo)仿真實(shí)驗(yàn)、金屬條融化巧克力仿真實(shí)驗(yàn)等4個實(shí)驗(yàn).另外，該案例包含一個可供學(xué)生自我設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，以及編寫能量故事的在線編輯窗口，多道檢測學(xué)生對傳導(dǎo)、熱傳遞、能量守恒知識理解的選擇題.

2.2 運(yùn)用ARCS模型解析WISE案例的意義

在ARCS模型視角下，動機(jī)的激發(fā)不是最終目標(biāo)，能夠有效地維持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機(jī)，讓學(xué)習(xí)者體驗(yàn)學(xué)習(xí)的滿足感從而促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)遷移才是最終目標(biāo).凱勒設(shè)計(jì)了ARCS各動機(jī)要素在教學(xué)過程中滲透的教學(xué)策略.如涉及注意要素的教學(xué)問題有，如何捕獲學(xué)生的注意與興趣？如何激勵學(xué)生的探究能度？在關(guān)聯(lián)中涉及的教學(xué)問題有，如何在學(xué)習(xí)過程中，提供學(xué)生適當(dāng)?shù)呢?zé)任、自我訓(xùn)練的表現(xiàn)機(jī)會？如何讓學(xué)生了解課程能滿足其需求？等.目前，關(guān)于ARCS模型與網(wǎng)絡(luò)和電腦輔助教學(xué)的設(shè)計(jì)非常多，而WISE項(xiàng)目環(huán)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(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計(jì)許多的引領(lǐng)與啟發(fā).用ARCS模型來分析WISE項(xiàng)目是以一種新的視角來解析其教學(xué)設(shè)計(jì)過程，發(fā)掘其在“探究”光環(huán)下的其他教育價值，如WISE案例更能激勵學(xué)習(xí)者參與和互動，使學(xué)生產(chǎn)生持續(xù)的學(xué)習(xí)動機(jī).同時，WISE環(huán)境平臺下開發(fā)的案例以其自身的特色設(shè)置，如顯著的問題情境背景等為ARCS動機(jī)模型提供豐滿的支撐，是對該模型進(jìn)行貼切的“意義的詮釋”.

3 啟示

(1)通過知覺喚醒、激發(fā)探究和變化教學(xué)要素贏取學(xué)生的注意力.

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

在“廚房中的熱力學(xué)”案例中共有6個課時，包括最初的點(diǎn)子、感受溫度、移動中的熱量、導(dǎo)熱系數(shù)、測試?yán)斫獬潭纫约斑M(jìn)一步的考慮.在每個課時結(jié)束后或者下個課時開始前會有一個“驅(qū)動性問題”來啟發(fā)學(xué)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(dǎo)學(xué)生用探針測量周圍物體溫度，系統(tǒng)會呈現(xiàn)學(xué)生預(yù)測值與實(shí)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(qū)動學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行積極思考，并能自然銜接熱傳導(dǎo)的知識點(diǎn).這些驅(qū)動性問題符合學(xué)生的認(rèn)知進(jìn)階，激發(fā)了學(xué)生的探究欲望，對現(xiàn)象背后的知識產(chǎn)生主觀的接納情感.幫助學(xué)生自然地將注意力轉(zhuǎn)移到下一學(xué)習(xí)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī).

同時，作為網(wǎng)絡(luò)課件，WISE的課程案例使用多種形式呈現(xiàn)教學(xué)材料，包括文字、圖表、動畫、聲音等，在圖像、色彩、空白處的設(shè)計(jì)均具有合理的安排.通過教學(xué)要素的變化來維持學(xué)生的興趣.

(2)通過問題情境熟悉化、目標(biāo)定向?qū)⒔虒W(xué)與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和個人需求聯(lián)系起來.

ARCS中的關(guān)聯(lián)要素具體體現(xiàn)為從學(xué)生已有的知識、態(tài)度和興趣出發(fā)，設(shè)計(jì)能夠?yàn)閷W(xué)生提供經(jīng)驗(yàn)的情境，使學(xué)生新獲取的知識與學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)發(fā)生積極的整合，讓學(xué)生在情感上覺得學(xué)習(xí)任務(wù)與學(xué)生本人具有緊密聯(lián)系.在“廚房中的熱力學(xué)”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(xué)生通過回憶生活中相似的經(jīng)驗(yàn)，就能輕松給出正確答案.WISE項(xiàng)目擅長將問題情境熟悉化以搭建學(xué)生前概念與新知識之間的橋梁，使學(xué)生產(chǎn)生所要接受的新知識不是憑空出現(xiàn)的而是原本熟悉領(lǐng)域的深化與整合的意識.

WISE案例教學(xué)設(shè)計(jì)的一個典型特點(diǎn)是每個實(shí)驗(yàn)都嚴(yán)格按照探究步驟進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)前期有猜想和預(yù)測環(huán)節(jié)，后期有記錄和反思環(huán)節(jié).每個環(huán)節(jié)聯(lián)系得十分緊密，環(huán)環(huán)遞進(jìn)，學(xué)生通過跟隨項(xiàng)目中給出的實(shí)際任務(wù)能夠清楚自己在做什么，為什么要這樣做.“廚房中的熱力學(xué)”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(shí)驗(yàn)來講解熱傳導(dǎo)相關(guān)知識.從要求學(xué)生思考熱量如何移動引入熱杯冷柜實(shí)驗(yàn)，經(jīng)學(xué)生預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果后進(jìn)入模擬實(shí)驗(yàn)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(yù)測值進(jìn)行比較，進(jìn)入反思環(huán)節(jié)，教師依據(jù)學(xué)生反思內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)引導(dǎo)和歸納.學(xué)生置身于這樣的探究實(shí)驗(yàn)中，更容易明白學(xué)習(xí)與現(xiàn)在所進(jìn)行的每一具體任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)，能夠體驗(yàn)到自己是學(xué)習(xí)的主體，而不是被動地接受灌輸.

(3)通過創(chuàng)設(shè)挑戰(zhàn)性問題和反饋機(jī)制來增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)信心.

WISE項(xiàng)目的案例中的“驅(qū)動問題”包括一類發(fā)展性教學(xué)原則下設(shè)計(jì)的問題，即這些問題在符合學(xué)生認(rèn)知水平的前提下又具有一定的難度，需要學(xué)生努力思考才能解決,也稱之為“挑戰(zhàn)性的問題”.如該案例第3課時做完熱杯冷柜實(shí)驗(yàn)后學(xué)生將會遇到的挑戰(zhàn)性問題：熱杯里的熱能轉(zhuǎn)移到哪里去了？學(xué)生通過回想實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)反思能夠成功解答這樣一類問題.系統(tǒng)會對學(xué)生的答案進(jìn)行反饋，表示學(xué)生“挑戰(zhàn)成功”，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)信心，感覺自己“能力非凡”.若學(xué)生沒有答對這類挑戰(zhàn)性的問題，WISE系統(tǒng)設(shè)置的反饋機(jī)制會為學(xué)習(xí)者提供及時的幫助信息，系統(tǒng)會提示學(xué)生回到該課時或前課時的某一確定的章節(jié)復(fù)習(xí)，如圖2所示，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)成功率，WISE項(xiàng)目的反饋機(jī)制提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自我效能感，達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)的目的.

圖2 WISE幫助信息窗口

(4)通過提供知識應(yīng)用的機(jī)會和積極的評價反饋增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)滿足感.

“廚房中的熱力學(xué)”案例第1課時實(shí)驗(yàn)前的預(yù)測木頭桌子和金屬椅子的溫度與第5課時的預(yù)測題比較金屬碗和木質(zhì)碗的溫度，二者形式非常類似.學(xué)生經(jīng)過5個課時的學(xué)習(xí)可以輕松給出答案.這種設(shè)計(jì)意圖旨在為學(xué)生提供運(yùn)用新習(xí)得知識的機(jī)會，使學(xué)生能夠在應(yīng)用知識的過程中體驗(yàn)成功的喜悅之情，從而維持學(xué)生的內(nèi)在動機(jī).同時WISE評價系統(tǒng)的典型特色是它反饋給學(xué)生的評價窗口永遠(yuǎn)是表揚(yáng)、鼓勵的評語，即使是經(jīng)系統(tǒng)多次提醒才選對正確答案的學(xué)習(xí)者也能獲得表揚(yáng).這種反饋機(jī)制在很大程度上滿足了學(xué)生對成功的期望，讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)所帶來的快樂體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中面對困難不輕易放棄的良好品質(zhì)，以及不懈努力終會成功的學(xué)習(xí)信念，促進(jìn)了學(xué)習(xí)者外部動機(jī)的內(nèi)化.

4 結(jié)束語

總之，通過ARCS模型對WISE項(xiàng)目“廚房中的熱力學(xué)”案例進(jìn)行解析，我們發(fā)現(xiàn)WISE案例的教學(xué)設(shè)計(jì)在ARCS4要素注意、關(guān)聯(lián)、信心和滿意中都有較充分的體現(xiàn)，說明WISE項(xiàng)目除培養(yǎng)學(xué)生探究能力外還具有維持和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)的教育價值，這對于我們國家的物理教學(xué)具有一定的啟發(fā)意義.

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

2 吳偉, 吳成娟, 楊清華. 國外物理探究教學(xué)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(xué)個案研究——以ARCS動機(jī)模式解析.科學(xué)教育學(xué)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(shè)計(jì)研究. 中國電化教育, 2015(2):51～56

5 羅剛. 網(wǎng)絡(luò)課件的ARCS策略設(shè)計(jì). 電化教育研究, 2004(12):73～76

6 盧強(qiáng), 張屹. 遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)中交互策略對激發(fā)和維持學(xué)習(xí)動機(jī)的作用研究. 中國電化教育, 2007(06):48～51

7 龐維國.教學(xué)中的動機(jī)設(shè)計(jì)——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?yàn)閷W(xué)科教學(xué)(物理).

指導(dǎo)教師：吳偉(1964- ),男,博士，教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)檎n程與教學(xué)論(物理)、教育技術(shù)學(xué)(物理).

2016-08-30)