重構(gòu)教學(xué)與學(xué)習方式

　　按語：尼葛洛龐蒂說道：“計算不再只和計算機有關(guān)，它決定我們的生存?！蓖瑯?，信息技術(shù)用于科學(xué)課程的學(xué)習，也不僅僅因為它是科學(xué)學(xué)習的工具，而是在全方位地改變科學(xué)學(xué)習的形態(tài)。據(jù)此，吳向東老師在《質(zhì)變與重構(gòu)——信息時代的科學(xué)教育探索》中，從探究過程和技術(shù)表達兩個方面提出了重構(gòu)科學(xué)教學(xué)和學(xué)習方式的一些思考。后續(xù)我們還將選介利用虛擬實驗進行定量研究的案例，企望給讀者們一些啟發(fā)。
　　
　　重構(gòu)教學(xué)與學(xué)習方式的關(guān)鍵是科學(xué)探究活動的數(shù)字化，這應(yīng)該形成一種習慣。
　　
　　我們先從探究的一些基本過程來探討一些重構(gòu)的思路
　　
　　提出問題
　　科學(xué)問題的提出一方面來源于兒童的現(xiàn)實生活，另一方面來源于對科學(xué)資料的分析及質(zhì)疑。信息技術(shù)給兒童占有資料帶來了極大的方便，兒童比以往任何時候都見多識廣，他們提出的科學(xué)問題也越來越有真知灼見。
　　
　　猜想與假設(shè)
　　在數(shù)學(xué)解應(yīng)用題的課上，我們往往可以看到教師在教授學(xué)生畫線段圖來解題。線段圖，實際上就是對思維的可視化，在它的支撐下，學(xué)生可以更方便地在諸多條件中，對于稍復(fù)雜問題進行脈絡(luò)清理，從而能夠更快速地解決問題。在科學(xué)課上，我們完全可以借助被稱為“概念圖”或者“思維導(dǎo)圖”的軟件工具來快速記錄下思維的點點滴滴，然后通過對這些點點滴滴之間關(guān)系的清理，選用個符號、連個箭頭、寫點簡單的文字說明，就可以逐漸地讓自己的思路清晰起來。這與紙筆記錄相比，更容易整理和保存，效率更高。
　　
　　觀察、實驗與證據(jù)采集
　　對于時空跨越較大的觀察實驗，一方面要盡可能地引導(dǎo)學(xué)生堅持去做，另一方面可以借助計算機模擬去“高效”完成，前面介紹的虛擬實驗、虛擬天文觀察就是很好的例子。
　　觀察與實驗數(shù)據(jù)的獲取手段還可以通過引入各種傳感器（也被稱為探頭）來進行。傳感器可以檢測出人類感覺器官所感覺不到的外界信息，如紅外線、紫外線、超聲波；可以以極快的速度作記錄，如高達百萬分之一秒物體下落的速度；也可以記錄長時間的觀察，如每隔10分鐘記錄水溫的變化，如此，等等，它可以說是人類觀察器官的延伸，而且隨著技術(shù)的進步，傳感器的種類和性能還會得到豐富和提升。下頁圖是測量教室的照明是否達到國家標準的科學(xué)調(diào)查活動，目的是通過調(diào)查研究，提出教室照明的規(guī)范，預(yù)防近視眼。調(diào)查時，學(xué)生只要把光敏傳感器連接到數(shù)據(jù)采集器上，按照一定的方法來操作就行了，非常簡單。
　　數(shù)據(jù)采集后，接下來就是數(shù)據(jù)的分析和處理了。在電腦中生成數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖，如折線圖、餅狀圖等，對數(shù)據(jù)表進行分析計算，得出最佳的照明值等。由于有了這樣的數(shù)字化設(shè)備，原來我們無法讓學(xué)生去探究的身邊的科學(xué)問題，現(xiàn)在不僅能去探究了，而且是真正的定量的科學(xué)研究。
　　
　　表達與交流
　　(1)用白板深度交流。近年來，出現(xiàn)了一種極有應(yīng)用價值的交互式電子白板（Interactive Whiteboard），極大地提升了師生與黑板交流的質(zhì)量。在教室里，電子白板代替了黑板，感應(yīng)筆代替了粉筆，配套的工具軟件和資源庫把原來靜態(tài)的黑板變成了生動活潑的課件呈現(xiàn)場所和利于師生一起“圈點”交流的學(xué)習中心（丁興富，李敬東．從黑板到交互白板的歷史進程——對信息技術(shù)與課堂教學(xué)整合前景的展望．中國電化教育，2005，（2）：31-35．）。
　　交互式電子白板的出現(xiàn)，課堂教學(xué)不再僅僅是教師的黑板演講和師生的“劇本式”口頭交流了，學(xué)生可以非常方便地在白板上圈點、涂抹，操作課件，做練習，做個人作品的展示，教師即時批注修改，還可把白板上師生交互的圖景作為筆記保存共享。交流的便利和功能的擴展使師生交流的深度得到了躍升。
　　(2)用統(tǒng)計圖表說話。許多科學(xué)研究成果的表達離不開統(tǒng)計圖表。記得10余年前曾經(jīng)看過一本美國人寫的被重印了30多次的《怎樣利用統(tǒng)計撒謊》的書，介紹了許多用統(tǒng)計圖來夸大事實的騙人把戲，微不足道的增長被漂亮鬼靈的統(tǒng)計圖給夸大到難以置信的程度?？磥?，學(xué)會看統(tǒng)計圖、分析統(tǒng)計圖對公民的社會生活來說也是多么重要。這使我想到科學(xué)課程中關(guān)于研究人的身高、體重的成長規(guī)律的內(nèi)容。在學(xué)習這個內(nèi)容時，往往要求學(xué)生畫統(tǒng)計圖來看曲線的走勢。但很大一部分學(xué)生由于繪制曲線時產(chǎn)生的誤差較大，本來上升坡度很大的曲線卻沒有反映出來，甚至于相反，這就給后續(xù)的分析帶來了麻煩。所以我們要思考這樣一個問題，繪制統(tǒng)計圖是數(shù)學(xué)課的內(nèi)容還是科學(xué)課的內(nèi)容？科學(xué)課是要訓(xùn)練繪制統(tǒng)計圖還是要訓(xùn)練分析統(tǒng)計圖？如果是后者，我們何不教學(xué)生把身高體重的數(shù)據(jù)輸入電子表格，然后讓電腦來繪制曲線圖呢？這樣，學(xué)生的學(xué)習就會集中在對統(tǒng)計圖的分析上，這應(yīng)該是信息時代我們要教給學(xué)生的最重要的東西。
　　在形成研究報告時，如果學(xué)生能習慣性地運用這些統(tǒng)計圖表來說明問題，是不是更像科學(xué)家的科學(xué)研究呢？這是科學(xué)教育要追求的目標。
　　(3)用網(wǎng)絡(luò)擴展言語空間。在我國這樣一個大班級教學(xué)的課堂上，面對面的交流往往只能是少數(shù)人的事，大部分學(xué)生都是沉默的，而言語交流的缺乏會直接影響到兒童思維的發(fā)展。更要命的是，在課堂上發(fā)生的往往是像梅漢（1979）所發(fā)現(xiàn)的“劇本式”的交流：“老師提問—學(xué)生回答—老師對學(xué)生的回答作出評價”，這樣的交流形式本身對兒童的思維發(fā)展是不利的。一方面，我們要改變這種交流方式，另一方面我們可以依靠信息技術(shù)來擴展學(xué)生會話交流的空間。就像“Blog在小學(xué)科學(xué)生物形態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用”中所示例的那樣，Blog中的回復(fù)功能使學(xué)生能充分表達自己的思考，把內(nèi)部言語外化出來，這樣的機會如果越來越多，學(xué)生的思維與語言能力都將得到顯著提高。國內(nèi)外的許多研究都證明了這一點。
　　網(wǎng)絡(luò)交流與面對面交流的互補空間是很大的，我們要充分利用。
　　以上從科學(xué)探究過程的幾個方面對如何重構(gòu)教學(xué)和學(xué)習方式進行了一些思考，下面我們還可以從技術(shù)表達的層面來作一些思考
　　
　　重構(gòu)呈現(xiàn)方式，提升課堂效益
　　借助Blog進行動物形態(tài)學(xué)的研究就是一個很好的例子。為學(xué)生提供許多圖、文、聲、像俱全的科學(xué)資料是非常有價值的，無論是地震火山的視頻光盤，還是古生物化石的照片，以及河道的上中下游特征的示意圖等，豐富的資料豐富了學(xué)生的頭腦，不僅僅是給了有關(guān)科學(xué)現(xiàn)象比以往更加全面的資料，而且由于呈現(xiàn)方式的不同，相對于純文字的描述，還間接鍛煉了觀察能力（看圖、看視頻也是一種觀察），提高了學(xué)生學(xué)習的興趣。
　　
　　重構(gòu)交互方式，擴展探究領(lǐng)域
　　在以往，CAI課件的交互是指鼠標點到哪里就出現(xiàn)什么樣的相應(yīng)畫面，這種交互基本上是單調(diào)的、直線式的。而這里的交互是指充分利用了計算機的智能或更易于靈活操控的界面來實現(xiàn)的交互，如前面介紹的各種虛擬實驗、傳感器，以及學(xué)習工具概念圖、思維導(dǎo)圖等。在虛擬實驗方面，國外的explorelearning.com和fossweb.com網(wǎng)站提供了一些比較典型的試用資源。在概念圖或思維導(dǎo)圖軟件方面，適合兒童用的主要是Kidspiration，適合稍大孩子用的有Inspiration、Mind-Manager和Star Tree，等等。隨著計算機智能技術(shù)的發(fā)展，交互的復(fù)雜程度在日益
　　加深，使得孩子們可以借助它去更高效地學(xué)習，去探索原來想都不敢想的領(lǐng)域。
　　
　　重構(gòu)交流方式，共享思維成果
　　技術(shù)承載思想。Blog（博客）、BBS或Forums（電子公告板或論壇）、IM（即時通訊軟件）、e-mail（電子郵件）以及新型的交友社區(qū)等等，不僅僅給我們提供了交流、表達和建立網(wǎng)絡(luò)人際關(guān)系的工具和場所，而且也承載著新的網(wǎng)絡(luò)文化思想，構(gòu)建著信息時代無限的交流時空，使每個人都可以成為“媒體”和進行自由的交流。運用到教育上，我們可以把這樣的交流變?yōu)橛薪M織的思維共享活動，通過充分的獨立思考和互相激發(fā)，使學(xué)生思維發(fā)展的空間得以擴大。網(wǎng)絡(luò)交流技術(shù)的應(yīng)用潛力是巨大的，我們要巧于運用。