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袁从领等:论“互联网+科学教育”的教学模式创新
2019年06月06日 10:27 来源:《课程·教材·教法》2018年第8期 作者:袁从领 母小勇 字号
关键词:“互联网+”;“互联网+科学教育”;教学模式

内容摘要:“互联网+科学教育”的教学过程应该按照“科学探究逻辑展开”,强调“线下学习与在线学习结合”“课堂学习与课外学习结合”和“教师指导与自主探究结合”。

关键词:“互联网+”;“互联网+科学教育”;教学模式

作者简介:

  作者简介:袁从领,南京晓庄学院,南京 211171;母小勇,苏州大学,苏州 215006 袁从领,1969年生,男,江苏如皋人,南京晓庄学院教师教育学院副教授,苏州大学教育学院访问学者,主要从事小学科学课程与教学研究;母小勇,1962年生,男,四川阆中人,苏州大学教育学院教授,博士生导师,教育科学研究中心主任,主要从事高等教育、科学教育和教师教育研究。

  内容提要:“互联网+科学教育”的教学模式是“互联网+”时代的教学创新。“互联网+科学教育”的教学模式的突出特征是:使学生的科学学习活动更接近真实的科学探究过程,推动科学教育的科学化;有利于学生通过科学重演及深加工、精加工与多维加工活动,实现科学的深度学习。“互联网+科学教育”的教学过程应该按照“科学探究逻辑展开”,强调“线下学习与在线学习结合”“课堂学习与课外学习结合”和“教师指导与自主探究结合”。

  关 键 词:“互联网+” “互联网+科学教育” 教学模式

  中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编码:1000-0186(2018)08-0092-07

  近年来,随着我国“互联网+”战略的提出,各个领域包括教育领域不断融合互联网进行创新发展。不同于早年崛起的计算机辅助教学、多媒体教学和在线教育,“互联网+教育”正以一种全新的知识探究方式影响着人们的教育行为和学习行为。“互联网+科学教育”的教学模式,使学生的科学学习活动更接近真实的科学探究过程,推动了科学教育的科学化。它有利于学生通过科学重演及深加工、精加工与多维加工活动,实现科学的深度学习。“互联网+科学教育”的科学教学过程应该按照“科学探究逻辑展开”,强调“线下学习与在线学习结合”“课堂学习与课外学习结合”和“教师指导与自主探究结合”。

  一、“互联网+”与科学教育的科学化

  “互联网+”指以互联网为主要信息技术支撑,将互联网、移动互联网、云计算以及大数据等配套技术不断应用于人类生产、生活和各种社会活动中的战略。“互联网+”在教育中的应用,给了教育一个突破新生的机会。有学者认为,打破传统“学前教育—小学—中学—大学”的阶梯式教育模式,是“互联网+教育”不同于以往教育的最大特点。[1]其实,互联网对使用者和学习者的“低门槛”要求,使得教育资源的占有不再是一种“专有权利”,教育资源成为一种人人可共享的公共资源。也许这才是“互联网+教育”的突出特点。“互联网+教育”对于提高国民的人文素养和科学素养有着很大的推动作用。“互联网+”的重要支撑是大数据技术。国际数据公司(IDC)在报告中指出,“大数据技术建立了一种全新的技术和架构,它能够通过高速获取、发现和分析的方式从大量的各种类型的数据中发现价值”。[2]“从数据中发现价值”就是寻找数据集蕴含的事物的规律并解释事物的规律,从而帮助人们完成行动决策。这种获得数据并从数据中发现规律的技术,已成为现代科学研究的重要方法与手段。

  科学研究活动的逻辑与范式是,在查阅同行已有研究成果和相关资料的基础上,观测大量事实与数据信息,从中寻找蕴含的事物的规律并解释事物的规律,然后通过学术媒体交流与发表研究成果,开展学术争鸣。其中,最重要的是观测大量事实与数据信息。在此过程中,研究者需要在随机或完全相同条件下进行随机抽样观测或调查,当随机抽样样本数量足够大时,研究者便认为,抽样样本表现出某一特征或规律的可能性与总体(所有样本或全样本)表现出该特征或规律的可能性是无限接近的。这一规律称为“大数定律”。换句话说,基于“足够多的”和完全相同条件下的随机抽样样本观测或调查所发现的规律,可以视为任何一次相同条件下观测或调查中所表现出的规律。从这个角度看,科学研究活动的逻辑与范式是以大数定律为基础的。科学家第谷用了21年时间“在自然状态下”艰苦地观测太阳系各行星的位置等特征,获得了抽样样本观测的数据集。由于其观测次数可谓“海量”,科学家开普勒从第谷的行星“大数据”中发现的规律被认为是行星运动规律——行星运动定律。

  科学教育当然应该让学生熟悉上述科学研究活动的逻辑与范式。但是,在常规的科学教育过程中,虽然学生也进行一些规定的观察与实验,却很少经历获得“足够多的”事实与数据的过程;同时,由于工具、资源与时空等的限制,学生除了阅读教科书之外,缺乏查阅文献资料和开展学术争鸣的训练,更没有可能从“足够多的”事实与数据中寻找事物的规律并解释事物的规律,他们往往只从自己的几次观测或几组数据中“非科学”地“发现”所谓的规律。因此,学生在常规的科学教育中的科学探究体验非常有限,科学教育甚至被异化为让学生接受科学知识的过程。严格地说,常规的科学教育的科学化程度是很低的。科学化的科学教育就是要让学生在查阅文献资料的基础上,对反复出现的现象与事实完成“足够多的”观测以获得信息与数据,通过对信息与数据的处理和分析,概括出科学探究的结论,交流讨论探究成果,从而初步理解科学原理、科学方法、科学范式与科学本质。

  众所周知,以往的科学研究事实上做不到随机抽样样本调查或观测次数的无穷大。因此,科学家试图逼近“真理”的办法就是尽可能增加随机抽样样本量或增加观测或调查的次数。互联网时代的网络空间等多媒体信息通道,为人们提供了解决这一问题的可能性。人们利用互联网便可以多角度、多主体地对同一随机抽样样本进行同时观测或调查,以获得多维度信息、多样化信息、多重通道信息和多主体共享信息,并借助计算机对这些信息与数据的处理与分析,从而使科学研究所获得的结论更加客观可靠。基于大数据技术的“互联网+科学教育”,充分利用了互联网方便获取信息资源、快速处理大量数据、在线与线下交流讨论渠道畅通等优势,将常规的科学教育的优点与大数据技术整合,为学生自主与合作获取“足够多的”科学事实与数据信息、探索科学规律、开展学术争鸣、掌握科学知识、领会科学方法与范式提供了全方位的支持。可见,“互联网+科学教育”推进了科学教育的科学化。

  “互联网+科学教育”还能够让学生初步理解科学研究的“第四范式”,了解人类科学决策的方法。通常情况下,科学探索的主要目标是发现事物之间的因果关系,并逐步形成了三种科学研究范式:实验科学范式、理论科学范式和计算科学范式。但是,在因果关系不得知的情况下,因果关系往往首先以表面相关性或关联性表现出来。在相当全面的相关性或关联性找出来后,人们已经可以解决问题了,这就是科学研究的“第四范式”,即数据密集型科学研究。[3]在“大数据”时代,人们在一定程度上可以实现对“足够多的”事实与数据的“占有”,通过对“大数据”的挖掘,甚至直接获得“洞察”,从而帮助人们快速地进入决策过程。这就是“大数据”的“蓝鲸法则”。[4]其实,无论学生今后是否从事科学研究工作,学会这种科学决策方法与范式都至关重要。“互联网+科学教育”既能够让学生初步领会这四种科学范式,也能够让学生了解人类科学决策的方法。例如,在“互联网+科学教育”中,学生通过考察沙漠地区与沿海地区夏天的天气预报的大数据,就能够获得沙漠地区的温差比沿海地区的温差大的信息,发现地理状况与温差大小的相关性或关联性,从而开展“比热容”这一关键变量的研究,甚至提出沙漠绿化的方案。

作者简介

姓名:袁从领 母小勇 工作单位:南京晓庄学院;苏州大学教育学院

职称:副教授;教授

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