微世界在中学化学教学中的应用

　　摘 要： 新技术的不断涌现及在化学领域的应用，丰富了化学教学资源、教学过程，支持了学生的学习与化学教师的专业发展。微世界作为一种学习环境与心智工具，其教学应用不同于传统传递式的教学模式，微世界更加关注学习者知识的建构与迁移，重视提高学习者高水平思维的能力与探究的能力，并且善于激发学习者的动机等非智力因素。研究微世界在中学化学中的应用能够更好地体现新课程改革的思想，有助于培养学生的探究、合作与创造等方面的能力。
　　关键词： 微世界 中学化学教学 应用
　　
　　化学是众多学科中一门最重视实践的基础科学。在日常教学中应注意让学生掌握一些探索客观世界的方法，掌握探索未知事物的能力，把知识的传授和自然科学一般研究方法的训练很好地结合起来。目前在中学化学教学中或多或少地存在忽视对学生学习习惯和科学方法的培养，仍然过于着重知识的记忆和问题的反复练习，而忽略了学生分析、判断、思考和创造力的发展，导致了学生普遍缺乏创新研究的能力、主动积极的学习动机、批判性的思考和解决问题的能力。
　　微世界理论是解决上述问题的一种有效的理论，它通过模拟学习情景，能够提供学生主动发现与探索问题的学习环境，激发学习者思考创造，是一个有效的整合电脑技术的认知学习工具。电脑微世界学习环境提供探究式学习活动，并模拟真实世界的现象与情景，允许通过改变变量来观察现象，在微世界的学习环境里，学习模式是情景式的、建构式的、探究式的、发现式的、经验式的、主动式的做中学形态，而不只是听和看问题如何解决。学习者可在其中自由探索以提出问题、发现问题、检验假设及修证结论。它能够激发学习者成为知识的探索者及建构者，并培养其对问题与现象的探索、发现、产生、定义与解决的能力，具有高度学习者控制和互动性，容易学习与操作。［１］［２］
　　一、微世界支持中学化学教学活动的特点
　　微世界在中学化学教学中的应用主要体现出探究式活动的特点，具体表现为以下几点。
　　1?郾学生以任务的方式参与到微世界的学习活动中来，表现出学习活动的实践性。针对于学生通过静听、静观来接受现成知识结论的传统教学模式所fc1008a3580f375c6a8940c29d568a6f04de4fd4e9fc66541533869c2ed37388存在的问题，我们主张将学生置身于主体的活动之中，为学生提供实践的机会，使他们通过探索、解决问题，获得相应的知识与能力。另外，一些默会的、隐性的知识只有通过实践与体验才有可能纳入学生自身的知识结构。实践同时也是培养学生的质疑与反思精神不可或缺的要素。
　　2?郾学生以做实验的方式在微世界中进行探索学习，体现了学习活动的虚拟实验性。实验是科学探究的重要途径，尤其对于一些科学课程来说，实验不仅是学生课程学习的重要内容，而且是学生培养科学能力的重要手段。在微世界中，学生通过进行假设、验证等思维与动作技能操作来学习知识。这些探究活动与学生在真实的世界中做实验类似，所不同的是实验的场所从教室搬到了虚拟的软件环境、实验的器具也变成了虚拟构建的元件或命令。
　　3?郾学生全身心地融入到微世界的学习活动中来，显示出学习活动的体验性。不同于一般的教学软件，微世界学习环境与学习者的认知与情感相一致。它充分激发了学生的动机，让学生领略到自信带来的快乐，有一种自我满足感，使他们享受到经过艰苦努力终于摘到果子的乐趣，在经历、体验和感悟后有所得。
　　二、微世界学习环境的设计理念及原则［３］［４］
　　微世界学习环境的设计理念为支持中学化学教学的微世界学习环境的设计理念为提供模拟真实现象的探究式的经验学习环境，通过模拟与实验活动，促进学生主动发现问题，探索问题的认知过程，激发学生主动积极地学习和解决问题的能力。
　　设计原则是以学生为中心，考虑微世界学习环境的特性。
　　1.提供学习者适当而经过一定编排方式的信息库与整理过的学习资源和适当而有效的学习辅助工具，如笔记本、查寻工具等。
　　2.提供弹性而多元化和适合个别化差异的学习活动。
　　3.提供学习管理和信息（料）处理的功能，如学生基本数据输入、学习历程和结果记录等。
　　4.提供建构学习的工具与活动，如探索与发现学习的游历工具，情境学习的活动等。
　　5.提供仿真真实世界里的复杂对象、问题、现象、情境与环境的学习活动及简单范例。
　　6.允许学习者产生与定义问题并加以解决，以及提出假设（hypotheses）并加以验证。
　　7.提供容易学习与操作的界面，支持高度学习者主动控制（learner-controlled），以及高度人与系统互动性。
　　8.提供由浅入深和由简趋繁的学习历程，学习目标与范围可由学习者自己设定。
　　9.提供观察与操作对象的工具以探索和试验问题空间里的对象。
　　10?郾问题可由学习者产生与定义并加以解决。
　　11?郾具益智游戏性质。
　　12?郾学习模式是建构式、情境式（situated）、经验式（experiential）、自我导向式（self-directed）的“做中学”的方式。
　　三、微世界用于化学教学的应用案例
　　目前研究文献中比较经典的应用案例为由美国科学探索网络开发的学习化学酸碱度知识的“pH酸碱度”的微世界，它为学习者学习酸碱度知识提供了一个良好的网络学习环境。在这个微世界中，学习分为7个步骤，即7E模式。所谓7E是指趣味（Excite）、探索（Explore）、解释（Explain）、扩充（Expand）、延伸（Extend）、交流（Exchange），以及测验（Examine），这7个步骤的英文名词都是以“E”开头。
　　其中趣味主要通过设问、情境创设激发学生的学习兴趣。探索模块主要提供学生进行探索的工具，解释模块主要供学习者对于实验的结果进行解释，扩充模块在于学习者在已有的工具基础上进行扩充，延伸则是给学生进一步延伸学习提供支持，交流模块则是提供学习者之间，学生与教师、专家之间的交流，测验模块则是提供在线测验系统，对学生的学习结果及时进行跟踪评价。可见，该微世界系统的设计隐含着让学生动脑、动手又动口的思想。［５］
　　另外还有一个名叫“ChemLab”（ ChemLab from Model Science Software）的软件系统允许学习者利用它提供的元件构造大部分化学实验，并根据学习者选用模块和进行的实验提供即时的实验指导。实验者可以根据实验的需要选择实验药品的剂量和实验装置的大小调整，并能展示实验的实际效果。（有兴趣的读者可以访问http://wiking.coe，uh.edu/～ichen/ebook/et-it/microw.htm进行详细了解和下载）［６］。
　　从上述两个案例的分析，我们发现通过使用微世界进行学习，可以有效地学习课程预先要求的概念，并且这种学习因为加入了更多的学习者的积极性和主动探索，而变得更加高效。与此同时，由于学习者的主观能动性，通过微世界创设的局域环境，学习者还可以获得许多非预期的相关概念，以及微世界设立主题之外的概念。此外，微型世界也有利于学习普通的和元认知的概念，通过在微世界里进行搜索能力的锻炼，学习者可以意识到他们能够创造他们自己的观点而不仅仅是学习他人发现的法则。
　　微世界作为一种认知工具和探索性学习环境，其特性适合于新课程标准中对于学生问题意识、探究能力和创新能力的培养。微世界在中学化学教学中的应用能够有效地发挥技术与课程教学整合的作用，有助于学生的知识建构与迁移，有效激发学生的学习动机和培养学习兴趣，提高学生高水平思维的能力与探究的能力，养成科学探索的习惯，并成为终生的学习者，同时微世界的教学应用同样也有助于教学者的专业发展。
　　
　　参考文献：
　　 ［1］曹震.微世界理论在高中物理教学中的应用研究［D］.天津师范大学，2007.
　　［2］［3］杨林林.微世界学习环境的知识建构特征及其教学应用［D］.扬州大学，2008.
　　［4］张基成，岳修平，吴明德.微世界学习环境［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.