哈佛教育研究所(Harvard Graduate School of Education)開發的River City 是按照國家科學教育標準圍繞中學生物和生態環境展開的網絡虛擬探究平台。它由一條河流橫貫其中,不同的地形決定了河流的走向,河岸邊有各種社區、機構,如醫院、學校、工廠等。學習者三人一組,居住進城市中。虛擬城市中有各種數字資源(圖片、動畫、視音頻等),有虛擬的教師,可以與計算機代理(Computer agent)進行交互。虛擬平台右邊的界麵可以顯示參與者與虛擬環境交互的情況,參與者之間交談的文本以及參與者與計算機代理交流的文本會顯示在窗口下方的文本框中。學生可以像科學家一樣,相互合作,通過觀察和推導確定問題,形成假設,對假設進行驗證,最後得出具有充分證據的結論。
以網絡為基礎的虛擬探究平台還可以為學生導航,幫助學生思考各個探究的過程是如何聯係的,回答諸如“我從哪裏開始?”“接下來我要做什麼”和“這意味著什麼”之類的問題,許多活動可以通過網絡瀏覽和交互完成。例如,美國邁阿密科學博物館(Miami Museum ofScience)的pH酸堿度網絡虛擬實驗室就是一個典型的例子,如圖9‐2‐12所示。該虛擬實驗室幫助中小學教師把酸和堿的概念介紹給學生,所有的學習材料被組織成一個稱為“7E”
的概念框架:激勵(Excite)、探索(Explore)、解釋(Explain)、擴充(Expand)、延伸(Extend)、交流(Exchange)、測驗(Examine),每一個“E”都包含交互式的屏幕顯示和課程計劃,都有相對應的問題、活動和導航語,可以在教室裏供全班使用,也可以供學生個人或小組學習。
較為典型的科學虛擬探究平台還有美國芝加哥大學的電子可視化實驗室和交互計算環境實驗室共同開發的名為“美妙”(NICE)的兒童科學虛擬世界,它是“敘述性、身臨其境感、合作互動環境”(Narrative Immersive Collaborative Environments)的簡稱,其宗旨是“讓我們在虛擬世界裏一起學習和成長”。這一虛擬世界的使用對象是10歲左右的兒童,所以不要求他們具有多少計算機知識,而是靠生動的、直觀的、交互的、啟發性的、敘述性的方法,把兒童們逐步地引入到科學世界中去。當學生戴上頭盔式顯示器或其他三維顯示設備時,虛擬園就出現了(如圖9‐2‐13所示)。在虛擬園中,有一係列有關科學教育的項目,如關於天體的形成和運動、航天知識、建造和規劃一個城市的知識等等。當兒童進入虛擬園後,他們會看到一些醒目的路標,他們可以按照路標的提示探尋寶物,或是深入海底,或是飛上太空。兒童戴上立體眼鏡後看到的“虛擬園地”,以及他們在這個“虛擬園地”內親手勞作的情景。如果想學習種植蔬菜瓜果,他們可以從虛擬木箱內選取不同的種子並栽入到虛擬的土壤中。
種子入土後,兒童們要學習培植、澆水、管理等知識,讓幼苗發芽,生長。幼苗需要得到適當的水分和陽光,為了讓幼苗得到適當的雨水,兒童要把雨雲挪到種子的上方,為了不讓苗兒受到陽光曝曬,就要挪一塊陰雲遮擋陽光。由此,兒童們可以在這個“虛擬園”裏親身體會到春華秋實的歡樂。
(二)基於項目的網絡探究平台
1.基於項目的科學探究學習
基於項目的科學探究學習(Project‐Based Learning)是“一種教與學的方式,它關注科學的主要知識內容和關鍵概念,鼓勵學生參與到問題解決和有意義學習中,允許學生自己構建對知識的理解,最後以生成學生自己的實物作品為終點”。