呂貝貝 劉 楊

(1 首都師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 北京 100048； 2 陜西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 西安 710119)

我國的網(wǎng)絡(luò)教育起步較晚，其發(fā)展一直面臨著知識呈現(xiàn)方式單一、交互性能不足、學(xué)習(xí)和評價方式泛化等困境。因此，本文以“光合作用”項目為例，簡要介紹“WISE”平臺及其項目特點，并進(jìn)行相關(guān)分析。

1 WISE簡介

網(wǎng)絡(luò)的“科學(xué)探究環(huán)境”(Web-based Inquiry Science Environment,簡稱：WISE)是美國國家科學(xué)基金會(NSF)資助，加州伯克利分?，斏ち战淌趫F(tuán)隊所開發(fā)的一種網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字學(xué)習(xí)平臺。該平臺免費面向全世界開放，旨在培養(yǎng)學(xué)生知識整合、科學(xué)論證以及解決問題的能力。WISE開發(fā)出一種“知識整合幫扶框架”，從“探究思維顯現(xiàn)化”“知識呈現(xiàn)多樣化”“合作交流便利化”和“終身學(xué)習(xí)”四個方面開發(fā)和設(shè)計項目[1]。截止到2011年為止，已經(jīng)開發(fā)出包括生物學(xué)、物理和化學(xué)等在內(nèi)的多個學(xué)科案例庫[2]。WISE平臺依據(jù)“知識整合觀念”開發(fā)項目，用這種觀念建構(gòu)教學(xué)，有助于學(xué)生整合碎片化知識，建構(gòu)完整的科學(xué)世界圖景。下面結(jié)合“光合作用”項目，具體闡述WISE平臺(http：//wise.berkeley.edu)的相關(guān)特征[3]。

2 WISE平臺特征分析

“光合作用”項目最初由伯克利大學(xué)的Ryoo和Linn教授于2012年9月在“WISE”平臺上發(fā)布適用于6～8年級的學(xué)生，計算機(jī)上學(xué)習(xí)所需時間約為4～5 h。當(dāng)學(xué)生登錄WISE平臺上的學(xué)習(xí)賬戶后，便可進(jìn)入“光合作用”學(xué)習(xí)界面，該界面分為左右兩欄，左欄呈現(xiàn)的是“光合作用”的“探究地圖”，右欄呈現(xiàn)的則是具體學(xué)習(xí)內(nèi)容，WISE平臺具體表現(xiàn)出以下特點：

2.1 探究思維顯現(xiàn)化 基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，WISE平臺開發(fā)出多種在線資源和認(rèn)知工具，這些資源和工具使得學(xué)生的探究思維活動能夠以顯現(xiàn)的可視化形式表現(xiàn)出來，避除了探究進(jìn)程中的隨意和模糊，為教師精確化評估學(xué)生的思維表現(xiàn)提供了可靠依據(jù)。探究思維的顯現(xiàn)化首先表現(xiàn)為“探究地圖”的設(shè)計，該地圖能夠使教師和學(xué)生清晰地看到所要探究的活動及進(jìn)程，精細(xì)化記錄并反思。

例如，在“光合作用”項目中，其“探究地圖”由“能量來源”“能量轉(zhuǎn)化”“能量利用”和“匯總”四個相關(guān)的學(xué)習(xí)活動組成。每個探究活動下面又以詳細(xì)的步驟呈現(xiàn)：如“能量來源”活動中就包含16個步驟，學(xué)生順次學(xué)習(xí)“植物能量的來源”“太陽光能”“太陽紅外輻射”“光合作用”“光合作用的原材料與產(chǎn)物”和“葡萄糖”等內(nèi)容。

其次，探究思維的顯現(xiàn)化還表現(xiàn)為WISE平臺開發(fā)出的多種活動分析和表征工具，如“匯總”活動下的步驟2，讓學(xué)生以可視化的圖表和箭頭繪制本項目中能量的變化過程(圖1)，這些工具能夠使學(xué)生的思維外顯化，將其記錄下來并發(fā)送至后臺筆記本中。

圖1 繪制能量的變化過程

此外，探究中存在大量需要學(xué)生回答的測試性、反思性和驅(qū)動性問題，學(xué)生只有完成這些問題并上傳至后臺筆記本中，才能進(jìn)入下一環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)。

例如，“能量來源”活動下的步驟5，就是以選擇題的形式讓學(xué)生回答“太陽能抵達(dá)植物葉片時的變化”，學(xué)生有3次回答機(jī)會，每次機(jī)會被賦予不同分值，且該問題只有回答正確，才能進(jìn)入下一環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)(圖2)。

圖2 選擇與賦分評價

由此可見，基于后臺數(shù)據(jù)，教師便可清晰地了解不同學(xué)生在探究過程中的觀點、問題和表現(xiàn)，使得學(xué)生探究思維清晰可見，并能夠精確化地評價學(xué)生。

2.2 知識呈現(xiàn)多樣化 在平時的課堂教學(xué)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)材料大多是教材上靜態(tài)的文字或圖片，知識呈現(xiàn)方式較為單一。借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持，WISE極大地擴(kuò)展了科學(xué)知識的呈現(xiàn)方式，它將一些不易觀察、復(fù)雜和抽象的知識形象化、生動化和趣味化，使其更加符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展特點。在“光合作用”項目中，大量知識是以“仿真動畫”“動態(tài)模型”和“虛擬實驗”等形式呈現(xiàn)的。

例如，為幫助學(xué)生理解“光合作用”中“能量轉(zhuǎn)化”過程，WISE開發(fā)出仿真動畫，這種動畫不僅僅是單一的動畫演示，而是將學(xué)習(xí)問題、學(xué)習(xí)內(nèi)容和演示動畫緊密地整合在一起，以分步驟的形式向?qū)W生系統(tǒng)地介紹，從而保證了學(xué)生學(xué)習(xí)的進(jìn)階和有效性。

為解釋能量守恒原理，WISE開發(fā)出“能量守恒”模型，該模型動態(tài)化地解釋了太陽輻射在抵達(dá)地球表面時的變化。通過該模型，學(xué)生能夠認(rèn)識到大部分的太陽輻射在抵達(dá)地球表面時將會被反射，只有少部分轉(zhuǎn)化為地表下的熱能，并最終以紅外輻射的形式散失到大氣層中。雖然該模型表征了多種類型的能量形式，但一般而言，能量的總量是不發(fā)生變化的，只是從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，即能量只能被轉(zhuǎn)化而不能損耗或創(chuàng)生。

為探討光照強(qiáng)度與葡萄糖含量的關(guān)系，WISE開發(fā)出一種虛擬實驗，學(xué)生通過選擇左側(cè)不同濃度的光能、CO2和H2O,點擊“開始”按鈕，右側(cè)便可模擬“光合作用”過程，并呈現(xiàn)相關(guān)的葡萄糖和氧氣的產(chǎn)量變化(圖3)。

圖3 “光合作用”過程虛擬實驗

2.3 合作交流便利化 WISE平臺是一種支持學(xué)習(xí)者合作探究的平臺，借助網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)，它能使學(xué)生之間的合作交流更加便利。首先，WISE平臺可以提供分支型探究路徑，該路徑能夠促使學(xué)生形成彼此不同的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)小組，各小組內(nèi)的學(xué)生進(jìn)行局部化的學(xué)習(xí)和設(shè)計。最后，讓所有學(xué)生集合在一起相互討論、交流并展示。

例如，“光合作用”項目中，有關(guān)能量是否被創(chuàng)生或損耗，就可能引起巨大的爭議，這時學(xué)生便可依據(jù)多媒體交流的工具，進(jìn)行論證交流。

WISE平臺也包含有多種多媒體交流工具?！霸诰€討論”“學(xué)習(xí)論壇”等這些工具，能夠以文字或音頻的形式把學(xué)生的觀點或證據(jù)可視化，幫助教師與學(xué)生之間形成多種交互式對話，調(diào)動學(xué)生交流論證的熱情。

2.4 可提供終身學(xué)習(xí) WISE平臺是資源開放式的，免費面向全世界開放。這種開源性一方面能促使設(shè)計者不斷修正和改善原有項目，更新并迭代學(xué)科知識；另一方面，它也為設(shè)置多種情境化探究活動提供便利。通過多種探究活動，學(xué)生能不斷地思考和反思，從而提升其論證和批判的能力，最終養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

例如，“光合作用”項目的最后環(huán)節(jié)——“匯總”，便是讓學(xué)生繪寫出一篇“能量變化”的故事。此外，WISE精品項目庫中，除了包含開發(fā)的“光合作用”項目外，還包含該項目運行前后的認(rèn)知測試，即項目“光合作用：前測”與“光合作用：反饋”。這樣，通過學(xué)習(xí)這些項目，學(xué)生便能夠意識到自己思維的變化，并有意識地去探索遇到的新情況、新問題，不斷提升其科學(xué)思考與科學(xué)論證的能力，逐漸養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

在WISE項目庫中，注冊教師一方面可以借鑒精品和參考項目庫中的項目，對其進(jìn)行本土化的修正和設(shè)計；另一方面，也可以與其他教師成立學(xué)習(xí)者聯(lián)盟，共同設(shè)計和開發(fā)，促進(jìn)教師“學(xué)習(xí)共同體”的形式。