微世界在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

　　摘 要： 新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)及在化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，豐富了化學(xué)教學(xué)資源、教學(xué)過(guò)程，支持了學(xué)生的學(xué)習(xí)與化學(xué)教師的專業(yè)發(fā)展。微世界作為一種學(xué)習(xí)環(huán)境與心智工具，其教學(xué)應(yīng)用不同于傳統(tǒng)傳遞式的教學(xué)模式，微世界更加關(guān)注學(xué)習(xí)者知識(shí)的建構(gòu)與遷移，重視提高學(xué)習(xí)者高水平思維的能力與探究的能力，并且善于激發(fā)學(xué)習(xí)者的動(dòng)機(jī)等非智力因素。研究微世界在中學(xué)化學(xué)中的應(yīng)用能夠更好地體現(xiàn)新課程改革的思想，有助于培養(yǎng)學(xué)生的探究、合作與創(chuàng)造等方面的能力。
　　關(guān)鍵詞： 微世界 中學(xué)化學(xué)教學(xué) 應(yīng)用
　　
　　化學(xué)是眾多學(xué)科中一門最重視實(shí)踐的基礎(chǔ)科學(xué)。在日常教學(xué)中應(yīng)注意讓學(xué)生掌握一些探索客觀世界的方法，掌握探索未知事物的能力，把知識(shí)的傳授和自然科學(xué)一般研究方法的訓(xùn)練很好地結(jié)合起來(lái)。目前在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中或多或少地存在忽視對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣和科學(xué)方法的培養(yǎng)，仍然過(guò)于著重知識(shí)的記憶和問(wèn)題的反復(fù)練習(xí)，而忽略了學(xué)生分析、判斷、思考和創(chuàng)造力的發(fā)展，導(dǎo)致了學(xué)生普遍缺乏創(chuàng)新研究的能力、主動(dòng)積極的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、批判性的思考和解決問(wèn)題的能力。
　　微世界理論是解決上述問(wèn)題的一種有效的理論，它通過(guò)模擬學(xué)習(xí)情景，能夠提供學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)與探索問(wèn)題的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)習(xí)者思考創(chuàng)造，是一個(gè)有效的整合電腦技術(shù)的認(rèn)知學(xué)習(xí)工具。電腦微世界學(xué)習(xí)環(huán)境提供探究式學(xué)習(xí)活動(dòng)，并模擬真實(shí)世界的現(xiàn)象與情景，允許通過(guò)改變變量來(lái)觀察現(xiàn)象，在微世界的學(xué)習(xí)環(huán)境里，學(xué)習(xí)模式是情景式的、建構(gòu)式的、探究式的、發(fā)現(xiàn)式的、經(jīng)驗(yàn)式的、主動(dòng)式的做中學(xué)形態(tài)，而不只是聽(tīng)和看問(wèn)題如何解決。學(xué)習(xí)者可在其中自由探索以提出問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、檢驗(yàn)假設(shè)及修證結(jié)論。它能夠激發(fā)學(xué)習(xí)者成為知識(shí)的探索者及建構(gòu)者，并培養(yǎng)其對(duì)問(wèn)題與現(xiàn)象的探索、發(fā)現(xiàn)、產(chǎn)生、定義與解決的能力，具有高度學(xué)習(xí)者控制和互動(dòng)性，容易學(xué)習(xí)與操作。［１］［２］
　　一、微世界支持中學(xué)化學(xué)教學(xué)活動(dòng)的特點(diǎn)
　　微世界在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)出探究式活動(dòng)的特點(diǎn)，具體表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。
　　1?郾學(xué)生以任務(wù)的方式參與到微世界的學(xué)習(xí)活動(dòng)中來(lái)，表現(xiàn)出學(xué)習(xí)活動(dòng)的實(shí)踐性。針對(duì)于學(xué)生通過(guò)靜聽(tīng)、靜觀來(lái)接受現(xiàn)成知識(shí)結(jié)論的傳統(tǒng)教學(xué)模式所fc1008a3580f375c6a8940c29d568a6f04de4fd4e9fc66541533869c2ed37388存在的問(wèn)題，我們主張將學(xué)生置身于主體的活動(dòng)之中，為學(xué)生提供實(shí)踐的機(jī)會(huì)，使他們通過(guò)探索、解決問(wèn)題，獲得相應(yīng)的知識(shí)與能力。另外，一些默會(huì)的、隱性的知識(shí)只有通過(guò)實(shí)踐與體驗(yàn)才有可能納入學(xué)生自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)。實(shí)踐同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑與反思精神不可或缺的要素。
　　2?郾學(xué)生以做實(shí)驗(yàn)的方式在微世界中進(jìn)行探索學(xué)習(xí)，體現(xiàn)了學(xué)習(xí)活動(dòng)的虛擬實(shí)驗(yàn)性。實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究的重要途徑，尤其對(duì)于一些科學(xué)課程來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)不僅是學(xué)生課程學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容，而且是學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)能力的重要手段。在微世界中，學(xué)生通過(guò)進(jìn)行假設(shè)、驗(yàn)證等思維與動(dòng)作技能操作來(lái)學(xué)習(xí)知識(shí)。這些探究活動(dòng)與學(xué)生在真實(shí)的世界中做實(shí)驗(yàn)類似，所不同的是實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)所從教室搬到了虛擬的軟件環(huán)境、實(shí)驗(yàn)的器具也變成了虛擬構(gòu)建的元件或命令。
　　3?郾學(xué)生全身心地融入到微世界的學(xué)習(xí)活動(dòng)中來(lái)，顯示出學(xué)習(xí)活動(dòng)的體驗(yàn)性。不同于一般的教學(xué)軟件，微世界學(xué)習(xí)環(huán)境與學(xué)習(xí)者的認(rèn)知與情感相一致。它充分激發(fā)了學(xué)生的動(dòng)機(jī)，讓學(xué)生領(lǐng)略到自信帶來(lái)的快樂(lè)，有一種自我滿足感，使他們享受到經(jīng)過(guò)艱苦努力終于摘到果子的樂(lè)趣，在經(jīng)歷、體驗(yàn)和感悟后有所得。
　　二、微世界學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)理念及原則［３］［４］
　　微世界學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)理念為支持中學(xué)化學(xué)教學(xué)的微世界學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)理念為提供模擬真實(shí)現(xiàn)象的探究式的經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境，通過(guò)模擬與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，探索問(wèn)題的認(rèn)知過(guò)程，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)積極地學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題的能力。
　　設(shè)計(jì)原則是以學(xué)生為中心，考慮微世界學(xué)習(xí)環(huán)境的特性。
　　1.提供學(xué)習(xí)者適當(dāng)而經(jīng)過(guò)一定編排方式的信息庫(kù)與整理過(guò)的學(xué)習(xí)資源和適當(dāng)而有效的學(xué)習(xí)輔助工具，如筆記本、查尋工具等。
　　2.提供彈性而多元化和適合個(gè)別化差異的學(xué)習(xí)活動(dòng)。
　　3.提供學(xué)習(xí)管理和信息（料）處理的功能，如學(xué)生基本數(shù)據(jù)輸入、學(xué)習(xí)歷程和結(jié)果記錄等。
　　4.提供建構(gòu)學(xué)習(xí)的工具與活動(dòng)，如探索與發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的游歷工具，情境學(xué)習(xí)的活動(dòng)等。
　　5.提供仿真真實(shí)世界里的復(fù)雜對(duì)象、問(wèn)題、現(xiàn)象、情境與環(huán)境的學(xué)習(xí)活動(dòng)及簡(jiǎn)單范例。
　　6.允許學(xué)習(xí)者產(chǎn)生與定義問(wèn)題并加以解決，以及提出假設(shè)（hypotheses）并加以驗(yàn)證。
　　7.提供容易學(xué)習(xí)與操作的界面，支持高度學(xué)習(xí)者主動(dòng)控制（learner-controlled），以及高度人與系統(tǒng)互動(dòng)性。
　　8.提供由淺入深和由簡(jiǎn)趨繁的學(xué)習(xí)歷程，學(xué)習(xí)目標(biāo)與范圍可由學(xué)習(xí)者自己設(shè)定。
　　9.提供觀察與操作對(duì)象的工具以探索和試驗(yàn)問(wèn)題空間里的對(duì)象。
　　10?郾問(wèn)題可由學(xué)習(xí)者產(chǎn)生與定義并加以解決。
　　11?郾具益智游戲性質(zhì)。
　　12?郾學(xué)習(xí)模式是建構(gòu)式、情境式（situated）、經(jīng)驗(yàn)式（experiential）、自我導(dǎo)向式（self-directed）的“做中學(xué)”的方式。
　　三、微世界用于化學(xué)教學(xué)的應(yīng)用案例
　　目前研究文獻(xiàn)中比較經(jīng)典的應(yīng)用案例為由美國(guó)科學(xué)探索網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)的學(xué)習(xí)化學(xué)酸堿度知識(shí)的“pH酸堿度”的微世界，它為學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)酸堿度知識(shí)提供了一個(gè)良好的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境。在這個(gè)微世界中，學(xué)習(xí)分為7個(gè)步驟，即7E模式。所謂7E是指趣味（Excite）、探索（Explore）、解釋（Explain）、擴(kuò)充（Expand）、延伸（Extend）、交流（Exchange），以及測(cè)驗(yàn)（Examine），這7個(gè)步驟的英文名詞都是以“E”開(kāi)頭。
　　其中趣味主要通過(guò)設(shè)問(wèn)、情境創(chuàng)設(shè)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。探索模塊主要提供學(xué)生進(jìn)行探索的工具，解釋模塊主要供學(xué)習(xí)者對(duì)于實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行解釋，擴(kuò)充模塊在于學(xué)習(xí)者在已有的工具基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充，延伸則是給學(xué)生進(jìn)一步延伸學(xué)習(xí)提供支持，交流模塊則是提供學(xué)習(xí)者之間，學(xué)生與教師、專家之間的交流，測(cè)驗(yàn)?zāi)K則是提供在線測(cè)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果及時(shí)進(jìn)行跟蹤評(píng)價(jià)。可見(jiàn)，該微世界系統(tǒng)的設(shè)計(jì)隱含著讓學(xué)生動(dòng)腦、動(dòng)手又動(dòng)口的思想。［５］
　　另外還有一個(gè)名叫“ChemLab”（ ChemLab from Model Science Software）的軟件系統(tǒng)允許學(xué)習(xí)者利用它提供的元件構(gòu)造大部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)學(xué)習(xí)者選用模塊和進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)提供即時(shí)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)者可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要選擇實(shí)驗(yàn)藥品的劑量和實(shí)驗(yàn)裝置的大小調(diào)整，并能展示實(shí)驗(yàn)的實(shí)際效果。（有興趣的讀者可以訪問(wèn)http://wiking.coe，uh.edu/～ichen/ebook/et-it/microw.htm進(jìn)行詳細(xì)了解和下載）［６］。
　　從上述兩個(gè)案例的分析，我們發(fā)現(xiàn)通過(guò)使用微世界進(jìn)行學(xué)習(xí)，可以有效地學(xué)習(xí)課程預(yù)先要求的概念，并且這種學(xué)習(xí)因?yàn)榧尤肓烁嗟膶W(xué)習(xí)者的積極性和主動(dòng)探索，而變得更加高效。與此同時(shí)，由于學(xué)習(xí)者的主觀能動(dòng)性，通過(guò)微世界創(chuàng)設(shè)的局域環(huán)境，學(xué)習(xí)者還可以獲得許多非預(yù)期的相關(guān)概念，以及微世界設(shè)立主題之外的概念。此外，微型世界也有利于學(xué)習(xí)普通的和元認(rèn)知的概念，通過(guò)在微世界里進(jìn)行搜索能力的鍛煉，學(xué)習(xí)者可以意識(shí)到他們能夠創(chuàng)造他們自己的觀點(diǎn)而不僅僅是學(xué)習(xí)他人發(fā)現(xiàn)的法則。
　　微世界作為一種認(rèn)知工具和探索性學(xué)習(xí)環(huán)境，其特性適合于新課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于學(xué)生問(wèn)題意識(shí)、探究能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。微世界在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用能夠有效地發(fā)揮技術(shù)與課程教學(xué)整合的作用，有助于學(xué)生的知識(shí)建構(gòu)與遷移，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生高水平思維的能力與探究的能力，養(yǎng)成科學(xué)探索的習(xí)慣，并成為終生的學(xué)習(xí)者，同時(shí)微世界的教學(xué)應(yīng)用同樣也有助于教學(xué)者的專業(yè)發(fā)展。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　 ［1］曹震.微世界理論在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用研究［D］.天津師范大學(xué)，2007.
　　［2］［3］楊林林.微世界學(xué)習(xí)環(huán)境的知識(shí)建構(gòu)特征及其教學(xué)應(yīng)用［D］.揚(yáng)州大學(xué)，2008.
　　［4］張基成，岳修平，吳明德.微世界學(xué)習(xí)環(huán)境［EB/OL］http://acbe.tku.edu.tw/iccai8/111/111.htm.
　　［5］McMahon，H.，&O’Neill，W.Computer-based microworlds.In M.Yazdani（Ed.），New horizons in educational computing.Chichester，UK:Ellis Horwood，1993.
　　［6］Wilson，B.“Metaphors for instruction：Why we talk about learning environments.”Educational Technology，1995，35，（5）：25-30.