WISE网络教育平台项目资源案例简析

摘 要：该文介绍基于网络的科学探究环境WISE（TheWeb-basedInquiryScienceEnvironment）网络探究平台的案例《沙漠中的房子》,描述该探究案例的背景信息,分析其各个探究活动的学习目标、活动过程、环节内容情况,为构建以问题解决为本,以学习活动为中心,为学习目标搭建脚手架的网络探究性学习环境提供范例和启示.

关 键 词：WISE；探究平台；网络资源；项目资源

中图分类号：TP368文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)12-2848-04

在网上实现科学课程的探究过程,可使科学学科课程同时具备课堂接受式学习和完全开放的研究性学习的优点.首先,网络中的资源提供了可以便捷存取、超大容量的信息,网络探究支持学生在“分析、综合和评价”级别上的思考,大大促进了学生高级思维能力的发展.其二,可大大扩展学习的外延空间.网络探究不仅有效地拓展教材内容,使学生在最短的时间内接受大量的科学最前沿信息,也可极大地拓宽学生的知识面.其三,网络环境能更好地体现交流的优势,不同地区不同国籍不同种族的学习者都可以通过网络进行交流,让学习者体验“外面”的世界,极大地方便了非实时的交互,为学生得到与专家学者的交流也提供了机会.

1WISE探究平台的简介

TheWeb-basedInquiryScienceEnvironment(WISE)探究平台（见图1,wise.berkeley.edu/）是由美国国家科学基金会为4－12年级的学生提供的免费在线学习科学平台,是极具代表性的美国探究式科学教育专题网站资源,由美国加里弗尼亚大学伯克利分校的Marcia·C·Linn教授主持的“知识整合环境”(KnowledgeIntegrationEnvironment)研究计划的主要研究成果.KIE计划主要工作是围绕“支持教师和促进终身学习：基于网络的整合型科学学习环境”这一课题展开,借助实践和共同体的力量,大力发展可纳入WISE探究平台的学习项目.

粗略地说,WISE项目是为了让学生探究当前争议的科学问题和为这些问题提供解决措施而设计的,通过关注如何比较科学现象的模型,帮助学生区分他们现有的模型,强调科学家介入区分和选择科学现象模型的过程,WISE充分利用网络资源,开发JA技术,使数据可视化、帮助学生建模、以及其他可以支持学生探究学习过程包括NOTE信息记录、提交保存以及同班同学在线讨论等技术,为学生今后从事科学或非科学职业提供了发展对复杂科学事物综合理解的工具.

具体地说,WISE平台包含了很多教师和学生使用的工具,主要的内容是一系列基于任务的探究性学习案例,开发者称这些案例为项目资源（project）.平台上的每一个项目都有相应的课程目标,课程计划,课程进行过程,教师管理四个方面的内容.一个项目案例一般包括几个活动,每个活动又分为不同的环节,这些环节都是通过浏览器为网上的科学证据提供适当的图像界面,学生可以为网页创造和编辑多媒体文件,学生根据系统构件提供的导航,任意使用面板中的软件,可以请求引导,可以用小组笔记本来保存书签,文本或者网上截取的内容,也可以有选择性地对网页参考文献进行分类保存等等.

2WISE项目案例

在这里,笔者通过分析WISE其中一项目——《沙漠中的房子》（图2）,让广大的教师对美国科学教育资源设计实例有形象具体的认识.《沙漠中的房子》项目要求学生利用所学的热力学、绝缘和传导知识,设计一座在沙漠中仍能保持舒适、有效利用能量的房子.设计之前,WISE为学生提供沙漠气候的知识,让学生进入沙漠建房的情境；接着引导学生对适应沙漠气候的生物进行研究,总结沙漠生物生存的“自我保护法则”,提供建造房子有关知识,分配不同的学生深入探究房子某一重要组成部分（屋顶或墙壁或窗户）,引导学生利用沙漠生物生存的法则,优化一些普通房子的设计,形成适宜在沙漠中伫立的房屋设计,并将理念和设计模型与同伴交流.其中具体的活动如下表,其中每个活动包含一系列的环节,前一个活动的所有环节结束后进入下一个活动的环节.

图2《沙漠中的房子》页面内容

2.1《沙漠中的房子》项目的课程背景信息

项目的课程计划：项目分为五个活动,约3~4个课时完成.

项目课程的学习目标与标准：八年级的期末,学生应该了解科学研究的数据收集,运用逻辑说理,发挥提出检测说的想象力以及证明收集到的论据是正确的等.在技术与科学方面,学生应该了解设计常常要考虑到某些限制.例如要用到的物体的重力以及质地都是不可避免要考虑的.在材料与加工方面：学生应该了解材料的选择取决于它们的属性极其相互之间的作用.

适合项目课程的年级水平：6~8年级

项目课程涉及的科目：综合科学,物理,热力学

2.2《沙漠中的房子》项目的活动过程

2.2.1活动一：你在沙漠中生活吗?（Doyouliveinadesert）

学习目标：学生要学会对他们居住的及其他地区的气候状况进行比较.

课堂开展：课堂开始进行课堂讨论,让学生讨论他们居住地区的降水量及最高温度和最低温度.他们也可以谈论其他地区的气候状况.

活动环节：本活动包括六个环节,见图3.

图3活动—环节内容

2.2.2活动二：看看这些策略!（Lookatthesestrategies！）

学习目标：学生将讨论植物是如何适应环境的以及如何将植物的生存方式运用到设计建筑上.

课程开展：学生将要学习植物使用的三种适应沙漠环境的生存方式（反射,绝缘,热量）和学会将其运用到建筑设计中.

活动环节：本活动包括五个环节,见图4.

2.2.3活动三：房子里有什么?（What’sinahouse）

学习目标：学生了解房屋的重要组成部分,选择一个部分继续开展探究.

课堂开展：此环节中是有关房屋组成部分的描述,学生将选择墙壁,屋顶,窗户其中之一来研究,以便充当其他小组设计沙漠房屋的顾问.

活动环节：本活动包括四个环节,见图5.

图5活动三的环节内容

2.2.4活动四：比较房子的组成部分（ComparePartsoftheHouse）

学习目标：根据选择研究的专项,讨论导体,绝缘体,热量和光线反射等话题

课堂开展：学生研究和比较其研究专项的方法,并总结推荐给其他小组的方法

活动环节：本活动有三个分支,呈现的页面根据学生选择探究房子的某一组成部分而继续.例如,学生在平台上若选择探究房子的屋顶（或窗户或墙壁）,那么活动的环节内容就以屋顶（或窗户或墙壁）展开,见图6：

图6活动四“墙壁”环节分支内容

2.2.5活动五：设计一所房子（DesignaHouse）

学习目标：学生在设计沙漠节能房子时要突出表明他们对沙漠气候及光能热能原理的认识.

课堂开展：运用在线讨论的方式,让学生与其他小组成员分享其研究专项的知识,向大家展示如何应用学到的原理来设计房子.

课程提示：当学生完成他们的设计时,老师应该给他们展示作品的机会,以便得到其他组员评价和批评.

活动环节：本活动有三个环节,见图7.

图7活动五的环节内容

以上介绍各个活动中“证据”是指平台开发设计者为案例提供的科学信息,既有开发者自己阐述的观点,也有整合网上资源形成的观点和信息,用于向学生呈现学习主体内容的载体.“Note”（图8）是探究环节的一类,用来记录学习者对探究问题的反思,其内容一般以提问形式要求学生作答,学习者提交答案后系统自动保存,学习者可以随时在“showallwork”中查看.“讨论”主要是学生间的讨论区,也是学习者根据探究环节内容要求提出观点和设想的重要载体,是完成探究过程中交流的重要环节.页面还有一些小环节,镶嵌在探究活动中的任何位置,如“Hint”（图9）是探究活动中给学生的提示,一般以问题的形式出现,引导学生对前述信息进行回顾也是对完成该活动某一环节的问题给予提示.“Assesents”（评价）要求学生完成的考察评价题,学生提交作业后,老师或者同学可以看到答案,并对其进行评价打分等.

3启示

在建设国内探究式科学教育网络资源可借鉴WISE：

3.1提供支架式的知识整合框架

WISE提供探究支架帮助学生更好地掌握探究的过程和学习探究的方法,引导学生一步步地科学探究,避免了学生的无目的的浏览.本案例中五个活动循序渐进,按学生的认知发展过程,将需要探究的内容逐步呈现,在信息呈现的过程中采取多样化的形式,案例中既有证据信息的呈现,也提供资源外部链接,更提供在线工具让学生记录探究过程中的收获,也给学生分配不同的小任务开展探究.探究的流程实际是教学设计的流程,这需要广大科学教育工作者设计有利于学生进行科学探究、了解科学概念、培养科学素养的教学思路.

3.2探究式科学资源的教学设计的几点建议

1）用提问方式,设计问题引导探究：支架的建设可使用“问”和“答”相结合,把知识内容串连起来.WISE的NOTE安排在每个活动中,除了成为一独立环节帮助学生记录信息、分析归纳证据、评价反馈外还是对整个探究活动的联结.

2）细化探究任务,合理呈现证据：WISE每个探究项目都包含活动列表,将探究过程细化为几个活动,每个活动都有相应的标题,给学生以清晰的指引和明确的探究目的.学生在网络平台上随意跳转选择相应的学习环节.不同的任务布置,使学生在分析证据,收集资料会有不同目的,过程中注意让学生选择自己感兴趣的研究分支,既是注重了学生的主观感受,也让全班的同学可以在同样的时间内学习到更多的知识.设计者在证据呈现的过程中应注意证据呈现的位置、呈现的方式及形式等.

3）开展多样化的活动形式,采用小组互评,教师鼓励的评价形式：建模设计、模拟实验、辩论、讨论、头脑风暴、角色扮演等在线活动,以及离线的课堂讨论以及模型设计都是由两人组成合作小组一起学习.

3.3开发认知和交流协作工具

WISE可以如此成功地开展网络探究活动,其后台提供的认知工具如可视化工具、知识管理工具、建模工具等以及交流协作工具如头脑风暴、在线讨论起着至关重要的作用.

WISE项目提供导航,学生可以任意使用面板中的软件,请求引导,用小组笔记本来保存书签、文本或者网上截取的东西,也可以有选择性地对网页参考文献进行分类保存；学生利用提供的工具重新表述收集到的科学证据；呈现方式可以是文本、图像、声音、视频；学生可以在网络上对他们的科学思想进行结构性对话.WISE还记录他们的观点,概括出论点地图等.可视化工具为学习者提供了增强和拓展认知能力的机会,并使推理过程可视化和得到验证.

4结束语

WISE是一个优秀的在线探究式科学课程教育平台,充分体现了探究式学习的本色,能有效促进学习者科学素养的培养,笔者希望以上的分析可以为广大科学教育工作者提供开发建设探究式网络科学教育资源提供重要的启示和借鉴.