面向科学发现学习微世界概念模型建构［摘要］微世界是一种面向科学发现学习的虚拟仿真学习环境。然而，科学发现学习本身的复杂性和现有微世界软件对这种学习方式缺乏支持，阻碍了微世界的有效应用。为此,在关于科学发现的已有研究基础上，将科学发现学习的活动结构划分为执行层与元策略层。进而，依据科学发现学习的活动结构，建立了以学生模型、活动模型和情境模型为核心的，面向科学发现学习的微世界概念模型。［关键词］微世界；科学发现学习；模拟［1G434［文献标识码］A［论文编号］1009-8097(2011)01-0040-05一引言微世界是一种基于建构主义学习理论的探究式虚拟仿真学习环境，也是游戏化学习平台的一种重要形式。与传统的讲授型和练习型教育软件不同，微世界倡导学习者像科学家一样，以做研究的方式学习科学知识。也就是说，学习者可以在微世界提供的虚拟仿真环境中，针对某一个具体的科学问题，经过提出假设、设计实验、收集分析数据、验证假设、得出结论等过程，实现知识的探究、发现、习得与建构。从形式上看，这种科学发现学习属于主动学习，符合人类自然的认知规律，有利于保持和激发学习者的学习兴趣。从学---本文于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---科学发现学习表现为一种自我引导习结果上看，通过科学发现学习，学习者不仅能够习得科学知识与技能，而且还能掌握科学研究的过程与方法，促进科学素养的养成。因此，微世界已经成为国外教育技术界的研究热点之一，并且很多产品已经广泛应用于大学和中小学的科学教育中,例如StarLogo,交互式物理、Model-IT等。然而，当前的微世界软件往往只是关注了计算机建模和模拟功能的实现，而对学习者的科学发现学习活动缺少支(self-redirected)的学习，对学习者的领域知识、科学发现技能和元策略提出了较高的要求。实验研究表明，这两个原因共同导致了学习者在微世界中难以展开有效的科学发现学习。因此，我们认为，这种片面追求模拟仿真而忽视对学习活动支持的微世界是不完整的，而应当从科学发现学习本身的认知模型切入，重新建构面向科学发现学习的微世界概念模型。在本文中，我们首先简要回顾微世界和科学发现学习理论的研究现状；然后，从微世界中的知识表征和科学发现活动结构两个方面入手，提出微世界中的科学发现学习活动结构；最后，基于这个活动结构，建构支持科学发现学习的微世界概念模型。二研究回顾1微世界---本文于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---持。另一方微世界的概念最早于1980年由MIT的S,Papert教授提出经过近30年的研究与开发，已经证实了微世界对于促进学习者科学学习的有效性。当前，关于微世界的定义众多。卡内基梅隆大学的DiSessa教授给出了更为公认的定义：“微世界是一种基于知识的仿真计算环境。一般来说，微世界都提供有一套简易的操作方法，利用这些操作方法，学习者能够控制微世界的运行，进而探究并发现其中潜藏的领域知识。”这一定义强调了微世界的仿真性和可操作性。实际上，微世界为学习者提供了一个关于真实世界某个局部的简化的虚拟仿真系统。在这个系统中，学习者能够自主地操控构成系统的各个要素，同时还能够观察到系统对这些操控作出的响应。而学习者的学习，就发生在其与系统不断的交互过程之中。比如，学习者可以在模拟生态的微世界中，通过创造和调整自己的虚拟生物，观察微世界运行情况，从而学习生态学。显然，这种学习的基本特征是科学发现式的。作为一种支持科学发现学习的教育软件，微世界在结构和功能上都有别于传统的教育软件。Edwards认为；结构上,微世界由领域对象、底层模型、模拟接口和探究任务四部分组成：而在功能上，微世界是对某个特定科学领域的简化的计算机模拟，强调学习者与微世界软件的高度互动性，以及互动的趣味性和探究性。2科学发现学习---本文于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---发现学习的提出起源于格式塔心理学和布鲁纳的研究。在过去的几十年中，发现学习的研究已经从概念发现学习转向了科学发现学习。总的来说，当前的科学发现学习理论建立在科学发现的...