|
十月，热闹纷呈。本周是国庆长假周，也是诺贝尔奖颁奖周。与此同时，致力于表彰并推广最具创新性和最富成效的全球教育实践方案的“世界教育创新峰会”（World Innovation Summitfor Education，WISE）也在官网上也公布了2017年新一年教育项目奖的获奖名单。这个被媒体誉为“教育界的奥斯卡”的奖项，其意义在于站在全球人类的高度，鼓励创造性的教育项目，表彰他们对个人、社区以及社会所产生的变革性影响，为全球教育发展提供榜样。 在今年公布的六个获奖项目中，包括了由2001年诺贝尔物理学奖得主卡尔·威曼（Carl Wieman）教授所发起的PhET互动仿真程序（PhET Interactive Simulations）。PhET（Physics Education Technology） 最初是一个物理教育技术计划，随着计划的不断发展，越来越多学科互动仿真程序的出现，如今发展为一个含数学、科学学科在内的互动学习网站（https://phet./zh_CN/），并且保留了最初的名称。它于2002年启动，总部位于美国科罗拉多大学，鼓励学生在直观的、游戏化的环境中进行探索和发现。 什么是PhET所体现的游戏化学习特点？ PhET是一个有力的学习平台，在它上面的互动操作体验某种程度上像是在玩电子游戏，但又具有充分的学习意义。从游戏化学习的角度看，PhET所体现的游戏化学习的重要特征包括： 有明确的围绕核心知识与技能的学习目标。PhET是为一定的教学目的而设计的，是有益于教学的一种模型。在每一款程序或游戏下，都有学习主题、目标以及游戏规则的提示。例如在数学的“分数配对”程序中，所提示的“主题”包括分数、等值分数、带分数，这表示这款程序跟这些数学学习主题有关，教师在教学这些内容时可以运用该游戏。此外还提示教师基于这一程序的“学习目标”可能有哪些。 图1：PhET分数配对游戏 及时反馈给操作者学习探索的结果。及时反馈是游戏化学习中重要的游戏要素之一。游戏中我们所熟悉的积分、奖励在PhET中也能看到，当成功完成一项任务时，操作者会得到虚拟的奖励。但更为重要的是，PhET作为一项项科学实验或学习，一些操作上的重要参数都能在学习者与平台互动中以准确、即时的方式呈现。反过来，当学生改变参数时，也可以立即从图像上看到效果。例如，在“密度”的科学仿真程序里，用鼠标点击左上角菜单中不同物质时，中央画面会出现相同体积的不同物质在水中的沉浮情况，同时页面上有关“质量”“密度”的相关参数也会发生变化，反之亦然。这种互动性与可视性相结合的方式，对发展学生对因果关系的直觉能力，以及使学生正确理解仿真软件所表示的科学模型，都有极大帮助。 图2：PhET“密度”虚拟实验 突出本质，规避不必要的复杂因素。在游戏化学习中，我们一直强调所设计的“游戏”是对真实世界的模拟，有其简约性和复杂性。简约性体现在，该设计是舍弃了不必要的干扰因素，突出学习的重点目标；复杂性体现在它同时又具有赋予学习者想象、挑战的空间。PhET项目的设计团队也指出：科学素养的一个重要标志是具有迅速识别并忽略不重要的因素，从而把注意力集中到若干最相关的因素上的能力。这种专业能力是需要充分的训练和经验的积累的。PhET所提供的程序是一个专业的筛选器，学生通过操作，能很快对现象建立起专业的思维模式。这对于要理解全新的和不熟悉概念的学生来说，是提高学习效率的。一旦掌握了正确的概念框架，他们就不易被细枝末节所分心或困扰。 如何将PhET融入到课堂学习中？ 初识PhET，是源于几年前区教研员张老师的推荐。在她的小学自然团队中，有学校因为具备电子书包、创新实验室的条件，于是充分利用PhET来组织小学生开展自然学科学习，甚至围绕这一内容组织课题研究。我觉得这是将技术真正有价值地融入到课堂教学的一个典型，可以说是一种创造性的课堂教学探索。 理解适应于学习者特点的PhET游戏“精髓” PhET是站在面向全球各年龄段、多学科的角度，由科学家、软件开发者、教育者等组成的团队共同设计和开发的。平台上的仿真程序随着开发者的开发在不断添加与更新，然而并非有一套完整意义上的全世界通用的儿童发展目标或课程标准作为开发依据。教师需要根据所面对的具体学习者的年龄特点、所授学科的学习目标等来选择和确立所要运用的程序。每位教师都可以在现有的资源基础上做创造性的利用，前提是，使用者要充分理解游戏内在的科学知识、模型或科学思想方法等。例如，“直流电路虚拟实验室”既可以帮助小学生认识电路的组成、简单电路连接，也可以为中学生探索电流、电压、电阻的关系提供帮助。这需要教师深入操作和理解PhET提供的相关程序，在何种程度上可以为自己的教学对象服务。在这点上，平台也鼓励世界各地的教师上传自己的教学设计，让使用者看到来自世界各地不同学段教师基于该仿真实验或游戏所做的学习设计。 权衡虚拟操作与实物操作各自的利弊 我们的教师在数学课中也经常运用各种游戏棒、纸牌、棋类等工具开展游戏化学习，在科学课中也会组织学生进行有关电、磁、力的实验。这些真实的动手活动往往给予学生很好的“做中学”“玩中学”体验。如果科学或数学课的实物操作能为学习者带来更大的学习效益，那也未必要以虚拟的方式进行。所以我们要考虑的是，怎样的学习方式更有利于学习目标的达成。 正因为PhET提供了很多我们在实际环境中很难操作的实验或能看到的现象，例如关于地球科学、化学分子等，所以它具有特别的价值。PhET项目本身也在不同教学场合下，使用仿真软件对学生活动进行了研究。例如采用“光电效应”软件时，大约80%的学生掌握了概念，而采用传统的教学方法时，这个比例大约只有20%（ W. K. Adams et al，2008）。相比学生使用白炽灯、电池、导线和电表等电学仪器，运用“电路实验”仿真软件的学生会做更多的即兴探索和实验研究（N.D.Finkelstein et al，2005）。 当然，作为深度实践过PhET的教师来说，也反映：“传统意义上的实物操作实验与仿真软件的运用相结合才是最佳的。因为前者提供儿童真实的实验体验，后者则作为补充利于突破难点，尤其是正确的科学数据的获得。” 了解和把握儿童对游戏操作的反应 在实践中教师会遇到的问题是，学生出于对电子互动的兴趣和好奇心，在与平台互动中偏移了教师预设的重点。例如，下图是PhET“饮食与运动”虚拟实验模拟器的界面，老师想要学生观察和发现能量摄入与消耗所引起的人体参数的变化，而小学生在第一次见到时，被左侧会“变胖”或“变瘦”的小人，以及“微笑”或“皱眉”的心脏所吸引，注意力完全不在学习的重点上。遇到这样的情况，需要教师事先有准备，课堂中及时引导，无论是以提挑战性问题的方式，还是组织小组讨论。 换句话说，教师了解和把握儿童对游戏操作的反应是非常重要的。因为程序的复杂情境及好玩的画面也带来了注意力转移的诸多可能。 图3：PhET“饮食与运动”虚拟实验模拟器截图 此外，从技术角度来说，目前PhET也在尝试将互动程序转换成HTML5语言，以实现跨平台的无缝对接，改变世界每个地方学生的学习体验。另外，由于是国外开发的资源，在某些话语体系或情境设置上会与我们的文化有不同，例如“饮食与运动”中所提供的饮食选项和运动项目都是更适合西方人，单位制式也有差异。这一点也是需要注意的。 游戏化？项目化？……学习没有唯一的方式 在教学有关“能量”的内容时，为了尝试电子游戏在课堂中的运用，执教老师以PhET中的“饮食与运动”程序为载体，设计了一堂“我们需要能量”的课。原本是一次游戏化学习的探索和运用，在实践中，老师发现“饮食与运动”里关于人体各种参数之间的关系、变化的呈现是该游戏化程序中特别有价值的一点，但对于四年级学生显得有点复杂。可是如果去繁就简地只揭示“能量摄入与消耗之间需要平衡”，学生对于这一知识性内容又是有足够常识的。因此在讨论中，老师们突破原有对“游戏化学习”的探索，根据学生实际，生发了一个新的设计。最终演变为一个有意思的项目化学习——“给老师的一份健康报告”。其中的取舍、决策都是基于考虑怎样的学习方式更有利于学生在这方面核心知识、技能的达成，以及学习能力与品质的提升。 课前，执教老师组织学生分组，让各组分别去采访学校的一位教师，了解他/她个人的，以及在饮食、运动上的重要信息，包括：年龄、身高、体重，日常的一日三餐，每日的运动状况等，询问并记录在采访单里。 课中，教师让各组将事先采访所得的数据输入到“饮食与运动”的游戏程序中，查看受访教师在这种状况下，随着年龄增加，其体重曲线，及摄入与消耗的能量曲线的变化。小组将重要的节点数据记录在事先设计好的学习单里，并讨论几个问题：1.从模拟实验中，我们发现了什么；2.根据实验数据分析，我们对这位老师的建议是什么。 图4、图5：“我们需要能量”课堂 学生们不仅学习兴致高昂，并且令人不曾想的是，他们的学习超越了教师最先设计的目标。在知识技能掌握之外，他们在真实问题解决中，也积累着与成年人、与同伴社会交往、沟通的经验。执教老师说，“一些小组不敢去采访陌生的老师，于是向我请求帮助。事实上，当他们去做时，没有受访老师会拒绝。”而这不是仅仅对着电脑点击鼠标所能获得的。 参考文献：略 （感谢青浦佳禾小学陆志红、钱享栋老师为本文提供帮助） 学习基础素养项目组（严加平） |
|
|
