◆張麗娜

1 WISE 簡介

WISE（Web-based Inquiry Science Environment）是在美國國家教學基金會（National Science Foundation）資助下，由加利福尼亞大學伯克利分校的Marica C.Linn和Bell 主持的知識整合環(huán)境的主要成果。從1994 年開始研發(fā)，經過三年不斷地試驗和完善，于1998 年正式推廣。WISE 學習平臺建立的目的是借助教師、學校、教育機構等學習共同體來促進教師終身學習和學生的深度學習，通過網絡技術將現實生活的實際問題與科學理念融合，讓知識和實踐接軌，實現以學生活動為主體的教學，讓學生成為真正的科學探究者和科學評論家。

2 WISE 的七大特征

隨著科學技術的快速發(fā)展，網絡課程平臺不再是傳統(tǒng)的優(yōu)秀教師傳授課程，而應具有人機互動的教學理念，運用網絡的先進科技來輔助學生思考和學習。通過研究WISE學習平臺，總結其具有的七個特征。

基于網絡的科學探究環(huán)境當學生預覽項目時，每個項目框左側會出現探究任務圖譜（Inquiry Map），它能將整個項目的學習圖式都清晰地呈現出來，使學生頭腦中形成整體脈絡，易于自我學習開展。此外，學生在學習過程中出現不懂的問題時，熊貓助手（Panda Provides Hints）會提供線索以及幫助，將網絡學習注入人性化特征，啟動人機學習的交互模式。

再者，每個項目都需要學生闡述對問題的理解，記錄預測的筆記并給出反思和評判（Notes Ask for Predictions,Reflections, Critiques），這一環(huán)節(jié)主要是引導學生對問題進行深度學習。學生遇到問題常常是以“我覺得……”在心里作答，沒有明確的邏輯性和條理性；將它轉化為書面的文字符號，這個過程便加強了學生對題目的理解和思考，再加上反思和批判，就是一個小型的探究活動。

同時，WISE 科學探究環(huán)境還具有證據頁面，為學生提供可視化的數據、圖片以及虛擬實驗和豐富的科學內容。網絡化的學習方式可將數據快速高效地記錄下來，數據是實現探究的基礎，基于數據的探究才是科學化探究。該網站通過對問題的預測、數據的記錄收集和使用、問題的解釋和思考，培養(yǎng)了學生以及教師科學嚴謹的探究態(tài)度。

虛擬實驗及可視化循環(huán)項目比如水分吸收過程，它可通過虛擬實驗的先進技術，將抽象化的分子及原子以直觀可見的圖像展示出來，將抽象概念轉化成為具體概念，調動學生手腦并用的學習方式。此外，可循環(huán)的項目避免了教師自我講授時，學生想重復咀嚼知識卻沒有資源可供參考的弊端。它可以讓學生通過不斷地反復試錯，找到自己不懂的地方，進行針對性評價，從而真正將知識自我消化。

比如“廚房熱力學：對于食物的思考”這一項目，會讓學生做實驗，下一步采用一個單選題進行評價，如果第一次選擇正確，就會直接進行下面的學習。僅一次實驗即成功，評分為5 分。如果選擇錯誤，就會彈出一個回到實驗的界面，學生可以通過繼續(xù)做實驗來找到自己的錯誤，再回來繼續(xù)答題。若正確，程序會將上一次的試題選項順序打亂，讓學生重新選擇，再正確，這道題的回答才算真正結束。第二次實驗正確可以得到3 分。如果又錯誤，則返回繼續(xù)做實驗。以此類推，第三次實驗正確得1 分，第四次實驗甚至更多則為0 分。

學生生成的科學敘述樣本科學探究是基于解決問題的一種學習方式，經過一個項目或一節(jié)課的學習，學生真正學到了多少，只是通過課后小結以及單元測試是遠遠不夠的。WISE 以科學事實的筆記記錄，可客觀和直觀地觀察到學生在學習前和學習后知識層次上的強力對比，這樣才能及時有效地對每個學生的不同問題給予反饋（如圖1 所示）。

圖1

學生生成的自我系統(tǒng)圖（MySystem Diagrams）本特征與上一個特征共通的地方是學生將自己腦海里的想法轉化成書面文字，是默會知識外顯的一個過程；不同在于問題答案的表達形式上：敘述性故事考查得更主觀化，是全方位考查能力的形式；自我系統(tǒng)的邏輯性更強，對象之間的關系更清晰，對于布魯姆學習目標分類中對應用的考查稍微遜色一些。繼續(xù)圖1 中對兔子怎樣得到和使用來自陽光的能量這一問題，WISE 網站就讓學生創(chuàng)建一個自我系統(tǒng)來解釋這個現象，確保自己標注的所有箭頭包括能量來自哪里、能量怎樣移動、能量去哪兒了、能量怎樣轉換。

學生會根據自己的原有經驗和題目理解，繪制出各種不同的圖像，這個環(huán)節(jié)可以厘清思路，將所學知識進行融會貫通。如圖2 所示，四項提示是所學能量的四個重點，將這四個問題弄清楚，學習目標其實就已經達成，避免了繁雜冗長的學習內容，滲透了概念化教學。

圖2

WISE 繪圖工具（Flipbook Animator）使用Flipbook Animator（FA）這個工具，學生能創(chuàng)建繪圖，同時運用拍攝快照的方式創(chuàng)建動畫幀，將自己的繪圖制成微電影。K-12階段的學生好奇心都非常強，動畫類的微電影比靜態(tài)的圖片畫面感更好。而且學生可以根據自己興趣制成各種顏色以及形狀的配圖，會有更強的課堂參與感，在活動中對科學探究更感興趣。網絡技術作為科學學習的輔助工具，實現了知識與技術的融合，使學生成為課堂活動的主體，使學習知識不再枯燥乏味。

圖3

WISE 觀念管理器（WISE Idea Manager）和論據構建器（Explanation Builder）當學生使用WISE 項目工作時，可以使用觀念管理器來收集、組織和精煉自己的想法，在該專欄中可填寫想法的來源、關鍵詞、想做標記的內容等。每個人不論是在學習還是在探究過程中，遇到某個知識點，當發(fā)生思想火花的碰撞時，通常會不經意地過濾掉，但是這正是創(chuàng)造的源泉。當具有這個工具時，學生可以隨時記錄自己的隨想，高效地寫下自己的筆記。數據構建器的使用就是拋給學生一個問題時，學生可以記下給出答案的原因。它為構建解釋提供確鑿的證據，類似頭腦風暴的學習方式，讓學生把所有想到的可能原因記錄下來，一步一步地自我否定和肯定，直到通過不斷地自我反思和糾錯，在自我的知識基礎上建構出正確的答案。

教師控制面板和WISE 項目庫及課堂監(jiān)控工具如圖3所示，在教師控制主頁上，WISE 用戶可以獲得關于先前運行過和正在運行項目的所有詳細信息，包括課堂中使用的課程模板，還有每個運行模板的課程模塊連接、功能和預覽項目，以及學生注冊該項目的時間和數量、各種管理項目（包括評分工具、評分摘要、學生小組資料、管理公告、與其他教師分享、報告問題等）。這些工具可以幫助教師處理許多費時的任務，比如了解學生的興趣和愛好等，將更多的精力放在教學內容上；還能實時對學生的學習進展進行監(jiān)控和評分，根據項目的進展和工作評分調整教學；更有效的是可以在每個步驟中找到學生表現的摘要，對個別學生提供高質量的教學等。

對于教師來說，WISE 是促進教師終身學習的教學工具，教師可以探索現有的WISE 課程項目、具體課時以及學業(yè)目標。同時可以運用創(chuàng)作工具來對當前項目進行改進，與同事共同研討和分享項目，實現學習共同體的優(yōu)勢，通過迭代課程使得教學最優(yōu)化。

3 我國在科學教育中實施網絡課程應關注的問題

基于網絡科學探究環(huán)境教學，結合WISE 項目學習的特色和我國學情，本文對我國的科學教育提出三點建議：應提升教師的終身學習能力；網絡教學內容以微觀真實世界為主；加強學生的自我評價和反思。

提升教師的終身學習能力WISE 項目既是學生的學習工具，也是教師的學習手段，它為學生和教師之間搭建了一個共同學習的平臺。教師在制作自己的課堂項目時，需要不斷進行自我學習，只有將自己每一步前沿的教學想法精心地設計出來，對學生的預設更加全面，才能呈現出精致課堂。這對教師提出很高的專業(yè)要求。科學教師不但要掌握科學領域知識，還要懂得教育教學理念，更要靈活地運用網絡軟件進行課程設計。此外，各種項目課程通過網站的展示，會收到來自各方同行的評價探討，不論是外在促動還是內部需要，都潛移默化地促進教師培養(yǎng)可持續(xù)學習理念，只有自我根基扎實，才能開展更優(yōu)質的課堂。

網絡教學內容應以微觀真實世界為主隨著人工智能的快速發(fā)展，網絡的情感越來越豐富，雖然不能替代真實的世界，但是在保證安全和高效利用時間的情況下，WISE課堂是一項十分具有借鑒價值的網絡項目平臺。不論成人還是兒童，由于身體能力限制，往往看不到自身內部物質是怎樣運動的，生物是怎樣與自然交流的，能量、分子、原子熱等微觀世界是怎樣變化的。雖然人們無法用感官感受它們的存在，但是它們的的確確存在并扮演著重要角色，這就決定了網絡課程的學習應以微觀真實世界為主。

現實生活中很多科學實驗可以在實驗室做，應盡可能地讓學生切身經歷真實實驗的樂趣，對分子和原子等微粒的微觀世界的探索。由于學生的相關生活經驗少，概念較抽象，因此需要借助各種先進的網絡虛擬技術以及形象的動畫模擬，讓學生像科學家一樣來認識新鮮世界，找到事物的本質。讓學生在忽遠忽近的學習世界中對科學產生神秘感，找到科學探究的意義。

加強學生的自我評價和反思通過瀏覽WISE項目課程，會發(fā)現每節(jié)課的前概念（initial ideas）診斷都是運用二段式的評價形式，先拋出一個問題，接下來是對所做答案的解釋。該評價看似簡單，其實是評價中的畫龍點睛之筆。好的開始是成功的一半，同樣，好的評價診斷也是教學成功的一半。只有學生切實明確了自己的固著點，才能在教師和課程的幫助下更好地學會學習。對于科學這門課程來說，學生的前概念是進行科學探究的起點，教師要引起學生的困惑，再讓學生自發(fā)、主動地去了解，對知識充滿渴望。

1.一把金屬湯匙、一把木質湯匙和一把塑料湯匙放在熱水中，15 分鐘后感覺哪個湯匙最熱？

A.金屬湯匙 B.木質湯匙

C.塑料湯匙 D.三個湯匙一樣

2.解釋你的選擇。

3.寫下你的前概念和姓名。

這種評價既便于學生了解自己的知識水平，也可以幫助教師節(jié)省下更多的時間去通過訪談等方式來了解學生，開展個性化教學?！?/p>