◆張麗娜

1 WISE 簡介

WISE（Web-based Inquiry Science Environment）是在美國國家教學(xué)基金會(huì)（National Science Foundation）資助下，由加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的Marica C.Linn和Bell 主持的知識(shí)整合環(huán)境的主要成果。從1994 年開始研發(fā)，經(jīng)過三年不斷地試驗(yàn)和完善，于1998 年正式推廣。WISE 學(xué)習(xí)平臺(tái)建立的目的是借助教師、學(xué)校、教育機(jī)構(gòu)等學(xué)習(xí)共同體來促進(jìn)教師終身學(xué)習(xí)和學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將現(xiàn)實(shí)生活的實(shí)際問題與科學(xué)理念融合，讓知識(shí)和實(shí)踐接軌，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生活動(dòng)為主體的教學(xué)，讓學(xué)生成為真正的科學(xué)探究者和科學(xué)評(píng)論家。

2 WISE 的七大特征

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)不再是傳統(tǒng)的優(yōu)秀教師傳授課程，而應(yīng)具有人機(jī)互動(dòng)的教學(xué)理念，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)的先進(jìn)科技來輔助學(xué)生思考和學(xué)習(xí)。通過研究WISE學(xué)習(xí)平臺(tái)，總結(jié)其具有的七個(gè)特征。

基于網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)探究環(huán)境當(dāng)學(xué)生預(yù)覽項(xiàng)目時(shí)，每個(gè)項(xiàng)目框左側(cè)會(huì)出現(xiàn)探究任務(wù)圖譜（Inquiry Map），它能將整個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)圖式都清晰地呈現(xiàn)出來，使學(xué)生頭腦中形成整體脈絡(luò)，易于自我學(xué)習(xí)開展。此外，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)不懂的問題時(shí)，熊貓助手（Panda Provides Hints）會(huì)提供線索以及幫助，將網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)注入人性化特征，啟動(dòng)人機(jī)學(xué)習(xí)的交互模式。

再者，每個(gè)項(xiàng)目都需要學(xué)生闡述對(duì)問題的理解，記錄預(yù)測的筆記并給出反思和評(píng)判（Notes Ask for Predictions,Reflections, Critiques），這一環(huán)節(jié)主要是引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。學(xué)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(zhuǎn)化為書面的文字符號(hào)，這個(gè)過程便加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)題目的理解和思考，再加上反思和批判，就是一個(gè)小型的探究活動(dòng)。

同時(shí)，WISE 科學(xué)探究環(huán)境還具有證據(jù)頁面，為學(xué)生提供可視化的數(shù)據(jù)、圖片以及虛擬實(shí)驗(yàn)和豐富的科學(xué)內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)化的學(xué)習(xí)方式可將數(shù)據(jù)快速高效地記錄下來，數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)探究的基礎(chǔ)，基于數(shù)據(jù)的探究才是科學(xué)化探究。該網(wǎng)站通過對(duì)問題的預(yù)測、數(shù)據(jù)的記錄收集和使用、問題的解釋和思考，培養(yǎng)了學(xué)生以及教師科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶骄繎B(tài)度。

虛擬實(shí)驗(yàn)及可視化循環(huán)項(xiàng)目比如水分吸收過程，它可通過虛擬實(shí)驗(yàn)的先進(jìn)技術(shù)，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(zhuǎn)化成為具體概念，調(diào)動(dòng)學(xué)生手腦并用的學(xué)習(xí)方式。此外，可循環(huán)的項(xiàng)目避免了教師自我講授時(shí)，學(xué)生想重復(fù)咀嚼知識(shí)卻沒有資源可供參考的弊端。它可以讓學(xué)生通過不斷地反復(fù)試錯(cuò)，找到自己不懂的地方，進(jìn)行針對(duì)性評(píng)價(jià)，從而真正將知識(shí)自我消化。

比如“廚房熱力學(xué)：對(duì)于食物的思考”這一項(xiàng)目，會(huì)讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，下一步采用一個(gè)單選題進(jìn)行評(píng)價(jià)，如果第一次選擇正確，就會(huì)直接進(jìn)行下面的學(xué)習(xí)。僅一次實(shí)驗(yàn)即成功，評(píng)分為5 分。如果選擇錯(cuò)誤，就會(huì)彈出一個(gè)回到實(shí)驗(yàn)的界面，學(xué)生可以通過繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)來找到自己的錯(cuò)誤，再回來繼續(xù)答題。若正確，程序會(huì)將上一次的試題選項(xiàng)順序打亂，讓學(xué)生重新選擇，再正確，這道題的回答才算真正結(jié)束。第二次實(shí)驗(yàn)正確可以得到3 分。如果又錯(cuò)誤，則返回繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)。以此類推，第三次實(shí)驗(yàn)正確得1 分，第四次實(shí)驗(yàn)甚至更多則為0 分。

學(xué)生生成的科學(xué)敘述樣本科學(xué)探究是基于解決問題的一種學(xué)習(xí)方式，經(jīng)過一個(gè)項(xiàng)目或一節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生真正學(xué)到了多少，只是通過課后小結(jié)以及單元測試是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。WISE 以科學(xué)事實(shí)的筆記記錄，可客觀和直觀地觀察到學(xué)生在學(xué)習(xí)前和學(xué)習(xí)后知識(shí)層次上的強(qiáng)力對(duì)比，這樣才能及時(shí)有效地對(duì)每個(gè)學(xué)生的不同問題給予反饋（如圖1 所示）。

圖1

學(xué)生生成的自我系統(tǒng)圖（MySystem Diagrams）本特征與上一個(gè)特征共通的地方是學(xué)生將自己腦海里的想法轉(zhuǎn)化成書面文字，是默會(huì)知識(shí)外顯的一個(gè)過程；不同在于問題答案的表達(dá)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(qiáng)，對(duì)象之間的關(guān)系更清晰，對(duì)于布魯姆學(xué)習(xí)目標(biāo)分類中對(duì)應(yīng)用的考查稍微遜色一些。繼續(xù)圖1 中對(duì)兔子怎樣得到和使用來自陽光的能量這一問題，WISE 網(wǎng)站就讓學(xué)生創(chuàng)建一個(gè)自我系統(tǒng)來解釋這個(gè)現(xiàn)象，確保自己標(biāo)注的所有箭頭包括能量來自哪里、能量怎樣移動(dòng)、能量去哪兒了、能量怎樣轉(zhuǎn)換。

學(xué)生會(huì)根據(jù)自己的原有經(jīng)驗(yàn)和題目理解，繪制出各種不同的圖像，這個(gè)環(huán)節(jié)可以厘清思路，將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通。如圖2 所示，四項(xiàng)提示是所學(xué)能量的四個(gè)重點(diǎn)，將這四個(gè)問題弄清楚，學(xué)習(xí)目標(biāo)其實(shí)就已經(jīng)達(dá)成，避免了繁雜冗長的學(xué)習(xí)內(nèi)容，滲透了概念化教學(xué)。

圖2

WISE 繪圖工具（Flipbook Animator）使用Flipbook Animator（FA）這個(gè)工具，學(xué)生能創(chuàng)建繪圖，同時(shí)運(yùn)用拍攝快照的方式創(chuàng)建動(dòng)畫幀，將自己的繪圖制成微電影。K-12階段的學(xué)生好奇心都非常強(qiáng)，動(dòng)畫類的微電影比靜態(tài)的圖片畫面感更好。而且學(xué)生可以根據(jù)自己興趣制成各種顏色以及形狀的配圖，會(huì)有更強(qiáng)的課堂參與感，在活動(dòng)中對(duì)科學(xué)探究更感興趣。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為科學(xué)學(xué)習(xí)的輔助工具，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)與技術(shù)的融合，使學(xué)生成為課堂活動(dòng)的主體，使學(xué)習(xí)知識(shí)不再枯燥乏味。

圖3

WISE 觀念管理器（WISE Idea Manager）和論據(jù)構(gòu)建器（Explanation Builder）當(dāng)學(xué)生使用WISE 項(xiàng)目工作時(shí)，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(guān)鍵詞、想做標(biāo)記的內(nèi)容等。每個(gè)人不論是在學(xué)習(xí)還是在探究過程中，遇到某個(gè)知識(shí)點(diǎn)，當(dāng)發(fā)生思想火花的碰撞時(shí)，通常會(huì)不經(jīng)意地過濾掉，但是這正是創(chuàng)造的源泉。當(dāng)具有這個(gè)工具時(shí)，學(xué)生可以隨時(shí)記錄自己的隨想，高效地寫下自己的筆記。數(shù)據(jù)構(gòu)建器的使用就是拋給學(xué)生一個(gè)問題時(shí)，學(xué)生可以記下給出答案的原因。它為構(gòu)建解釋提供確鑿的證據(jù)，類似頭腦風(fēng)暴的學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)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(cuò)，在自我的知識(shí)基礎(chǔ)上建構(gòu)出正確的答案。

教師控制面板和WISE 項(xiàng)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(guān)于先前運(yùn)行過和正在運(yùn)行項(xiàng)目的所有詳細(xì)信息，包括課堂中使用的課程模板，還有每個(gè)運(yùn)行模板的課程模塊連接、功能和預(yù)覽項(xiàng)目，以及學(xué)生注冊(cè)該項(xiàng)目的時(shí)間和數(shù)量、各種管理項(xiàng)目（包括評(píng)分工具、評(píng)分摘要、學(xué)生小組資料、管理公告、與其他教師分享、報(bào)告問題等）。這些工具可以幫助教師處理許多費(fèi)時(shí)的任務(wù)，比如了解學(xué)生的興趣和愛好等，將更多的精力放在教學(xué)內(nèi)容上；還能實(shí)時(shí)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展進(jìn)行監(jiān)控和評(píng)分，根據(jù)項(xiàng)目的進(jìn)展和工作評(píng)分調(diào)整教學(xué)；更有效的是可以在每個(gè)步驟中找到學(xué)生表現(xiàn)的摘要，對(duì)個(gè)別學(xué)生提供高質(zhì)量的教學(xué)等。

對(duì)于教師來說，WISE 是促進(jìn)教師終身學(xué)習(xí)的教學(xué)工具，教師可以探索現(xiàn)有的WISE 課程項(xiàng)目、具體課時(shí)以及學(xué)業(yè)目標(biāo)。同時(shí)可以運(yùn)用創(chuàng)作工具來對(duì)當(dāng)前項(xiàng)目進(jìn)行改進(jìn)，與同事共同研討和分享項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)共同體的優(yōu)勢，通過迭代課程使得教學(xué)最優(yōu)化。

3 我國在科學(xué)教育中實(shí)施網(wǎng)絡(luò)課程應(yīng)關(guān)注的問題

基于網(wǎng)絡(luò)科學(xué)探究環(huán)境教學(xué)，結(jié)合WISE 項(xiàng)目學(xué)習(xí)的特色和我國學(xué)情，本文對(duì)我國的科學(xué)教育提出三點(diǎn)建議：應(yīng)提升教師的終身學(xué)習(xí)能力；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)內(nèi)容以微觀真實(shí)世界為主；加強(qiáng)學(xué)生的自我評(píng)價(jià)和反思。

提升教師的終身學(xué)習(xí)能力WISE 項(xiàng)目既是學(xué)生的學(xué)習(xí)工具，也是教師的學(xué)習(xí)手段，它為學(xué)生和教師之間搭建了一個(gè)共同學(xué)習(xí)的平臺(tái)。教師在制作自己的課堂項(xiàng)目時(shí)，需要不斷進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，只有將自己每一步前沿的教學(xué)想法精心地設(shè)計(jì)出來，對(duì)學(xué)生的預(yù)設(shè)更加全面，才能呈現(xiàn)出精致課堂。這對(duì)教師提出很高的專業(yè)要求?？茖W(xué)教師不但要掌握科學(xué)領(lǐng)域知識(shí)，還要懂得教育教學(xué)理念，更要靈活地運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)軟件進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。此外，各種項(xiàng)目課程通過網(wǎng)站的展示，會(huì)收到來自各方同行的評(píng)價(jià)探討，不論是外在促動(dòng)還是內(nèi)部需要，都潛移默化地促進(jìn)教師培養(yǎng)可持續(xù)學(xué)習(xí)理念，只有自我根基扎實(shí)，才能開展更優(yōu)質(zhì)的課堂。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)以微觀真實(shí)世界為主隨著人工智能的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的情感越來越豐富，雖然不能替代真實(shí)的世界，但是在保證安全和高效利用時(shí)間的情況下，WISE課堂是一項(xiàng)十分具有借鑒價(jià)值的網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目平臺(tái)。不論成人還是兒童，由于身體能力限制，往往看不到自身內(nèi)部物質(zhì)是怎樣運(yùn)動(dòng)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(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)應(yīng)以微觀真實(shí)世界為主。

現(xiàn)實(shí)生活中很多科學(xué)實(shí)驗(yàn)可以在實(shí)驗(yàn)室做，應(yīng)盡可能地讓學(xué)生切身經(jīng)歷真實(shí)實(shí)驗(yàn)的樂趣，對(duì)分子和原子等微粒的微觀世界的探索。由于學(xué)生的相關(guān)生活經(jīng)驗(yàn)少，概念較抽象，因此需要借助各種先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)以及形象的動(dòng)畫模擬，讓學(xué)生像科學(xué)家一樣來認(rèn)識(shí)新鮮世界，找到事物的本質(zhì)。讓學(xué)生在忽遠(yuǎn)忽近的學(xué)習(xí)世界中對(duì)科學(xué)產(chǎn)生神秘感，找到科學(xué)探究的意義。

加強(qiáng)學(xué)生的自我評(píng)價(jià)和反思通過瀏覽WISE項(xiàng)目課程，會(huì)發(fā)現(xiàn)每節(jié)課的前概念（initial ideas）診斷都是運(yùn)用二段式的評(píng)價(jià)形式，先拋出一個(gè)問題，接下來是對(duì)所做答案的解釋。該評(píng)價(jià)看似簡單，其實(shí)是評(píng)價(jià)中的畫龍點(diǎn)睛之筆。好的開始是成功的一半，同樣，好的評(píng)價(jià)診斷也是教學(xué)成功的一半。只有學(xué)生切實(shí)明確了自己的固著點(diǎn)，才能在教師和課程的幫助下更好地學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。對(duì)于科學(xué)這門課程來說，學(xué)生的前概念是進(jìn)行科學(xué)探究的起點(diǎn)，教師要引起學(xué)生的困惑，再讓學(xué)生自發(fā)、主動(dòng)地去了解，對(duì)知識(shí)充滿渴望。

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

A.金屬湯匙 B.木質(zhì)湯匙

C.塑料湯匙 D.三個(gè)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(píng)價(jià)既便于學(xué)生了解自己的知識(shí)水平，也可以幫助教師節(jié)省下更多的時(shí)間去通過訪談等方式來了解學(xué)生，開展個(gè)性化教學(xué)?！?/p>