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一、行為參與——利用微世促進學生探究技能發展

微世界為學生提供了“做”中學的環境，學生可操縱模擬環境中的對象，構建自己的實驗體驗，參與測試實驗系統的行為。微世界一般的活動結構包括了創設有趣的情境、探究、解釋、應用、評價等內容，最主要的活動部分是通過操作進行互動探究的活動?；有允俏⑹澜绲奶攸c之一，通過人機交互、生生交互讓孩子掌握觀察、設計實驗、實驗操作、收集數據等探究技能。以“光合作用”概念為例，由于光合作用發生的過程，是一個微觀、復雜的過程，肉眼很難觀察到光合作用吸收二氧化碳釋放出氧氣，因此可以用光合作用的微世界進行教學，整個教學流程及學生學習行為參與過程（如圖2所示）。光合作用微世界目的是讓學生通過利用傳感器進行光合作用的模擬實驗，建構關于綠色植物通過光合作用制作有機物，吸收二氧化碳釋放出氧氣的概念，并在建構概念的過程中掌握對照實驗設計與實施的探究技能。光合作用微世界的活動內容結構如下表1所示。又如美國科羅拉多大學(UniversityofColorado.)開發的交互仿真虛擬實驗微世界(phet.colorado.edu/zh_TW/)，網站里很多生物、物理、地理等學科領域的微世界資源。其設計理念是通過互動探究的實驗，讓學生掌握探究的技能并深刻理解概念或現象。例如支撐自然選擇的概念認知，微世界創設了一個草原情境，通過一些按鈕操作能夠選擇和控制草原上的動物、植物的種類、環境類型以及兔子的性狀等，然后學生可以通過圖表看到動植物數量的變化，從而了解自然選擇的過程。再如生態平衡的微世界，通過學生動手參與探究活動，控制草原上動植物的數量，發現生物之間的密切關系，在多次嘗試設置不同生物數量的活動中建立起能夠維持生態平衡的數量關系，從而理解保持動植物數量一定是維持生態平衡的關鍵?？偠灾⑹澜鐬閷W生提供了體驗式的學習環境，讓學生在“做”中學，掌握解決問題的探究技能，促進學生有效的學習。

二、思維參與——利用微世界促進學生高階思維的發展

學生參與探究的過程，也是思維活動的過程。課程改革非常強調學生高階思維的發展，這也是課堂教學的重要方面。根據布盧姆的目標分類學，高階思維是在目標分類學高層次的認知過程，如分析、評價、創造屬于較高水平層次的能力。根據斯滕伯格的思維理論，思維有分析性思維、創造性思維和使用性思維。微世界的探索活動需要學生高階思維的參與，如作出假設、推理結論、分析數據、生成新問題、解決復雜問題等思維能力，因此微世界在一定程度上成為促進學生高階思維發展的有效途徑。例如光合作用微世界的思維參與過程如下(如圖4)：1.促進學生探究推理能力的發展運用適當的技術可以來支持學生學習，微世界提供的活動，凸顯在能夠培養學生的探究推理能力。微世界提供的探究環境一步步引導學生深入思考，幫助學生將思維集中關注高層次的認知過程，脫離低層次的計算，可以幫助學生建模并可視化思維過程。微世界的實驗操作是理想化的，減少了很多的其他因素對學生的干擾，讓學生的思考更加集中和深入。同時實驗的操作過程可以重復和再現，學生在有層次的整個實驗過程中、實驗后的數據和圖表中、評價中運用推理能力幫助建構概念。例如在微世界中的反饋和評估項目，設置不同層次的練習，從這些練習中可以培養和檢測學生的探究推理能力。如下面的題目（如圖4），學生在探究光合作用后，讓學生分析哪種情況下水草的壽命最長。該題，需要學生運用推理分析能力及光合作用的概念解決問題。答案是D的水草，因為光合作用需要光、二氧化碳和在葉綠素下進行，然后光合作用釋放出氧氣。而在A、B項中缺乏光照，C缺乏二氧化碳。通過整個微世界的各個活動能夠有效提升學生的探究推理能力。2.促進學生分析科學數據能力的發展微世界的實驗數據常以圖表的形式出現，圖表能夠直觀展現變量與變量之間的關系，一個變量變化另一個變量發生的相應變化的情況。通過識別圖表和分析數據培養學生的分析性思維能力。實驗中收集資料，有利于學生養成嚴謹的科學態度和良好習慣。實驗后需要對這資料數據信息進行分析和說明，在微世界中，會通過各種數據表整理數據，用圖表來解釋事物整體格局、發展趨勢并通過證據建構和解釋概念。例如在生態平衡的微世界里，通過草原上植物、兔子和狼的數量變化的圖表，讓學生分析一段時間內動植物之間的關系，及要維持生態平衡的條件（如表2、圖6）。還通過數據可以讓學生對未來草原上植物、兔子和狼的數量變化進行推測（如表2的數據），可以看出狼滅絕了，兔子數量增加，草不斷減少；進而理解如果持續下去那么草會被兔子吃完，而兔子因缺乏食物而無法繁衍下去，最終導致生態失衡。圖表還是培養學生預測、假設等創新思維能力的重要工具。學生可以通過它來研究分析對象的發展趨勢并作出預測。從圖表中觀察到植物、兔子、狼在這30.8年間的數量變化，可以幫助學生推測分析時間與動植物數量變化的趨勢，根據動植物之間數量變化的關系，預測這個生態系統是否能夠持久達到生態平衡的狀態。

三、情感參與——利用微世界激發學生的探究興趣

培養學生對學科的興趣是義務教育階段科學教育的核心目標。為提高學生的情境興趣和探究欲望，微世界會設計成游戲的模式，并在設計學習任務上體現多樣性、新奇性、活潑性和挑戰性。學生如果能夠順利完成一個挑戰，掌握一個技能、創造一個作品，就能夠給學生帶來較大的成就感，從而激發學生的學習興趣。例如在生態平衡的微世界，其任務的設計是有挑戰性的，即讓學生設置植物、兔子和狼的數量，看能否使生物能夠保持平衡更加長久（如圖7）。在界面中有評價如“游戲結束，你的分數是34分……，你能做什么去消除這種不穩定呢這些有挑戰性的任務都能夠激發學生不斷探索。又如在探究人的膳食平衡概念時，有一個飲食與運動的微世界（如圖8），設計了人的肥胖程度與食物、運動關系的有趣任務。如果你挑選的食物含卡路里過高，而且運動量過少，就會很快肥胖起來（如圖8左邊的人形象發生變化），直觀有趣地展現飲食平衡與適量運動對健康的重要性，會讓學生對膳食平衡、運動有更深刻的理解。興趣是最好的老師，當學生喜歡開展各項生物探究活動時，他們將對生物學科投入更多的精力和時間，形成對生物學的高度熱情，或為將來會成為生物方面的專家、一生從事生物研究工作打下基礎。

綜上所述，微世界能夠有效促進科學探究，促進學生的有意義學習，為建構復雜（或抽象）概念提供了很好的技術支架。在利用微世界的過程中，學生的探究技能和高階思維能力能夠得到一定程度的提高，特別是在數據分析能力、探究推理能力方面，同時也能夠更好的激發學生對探究生物學的興趣。另外基于網絡的微世界，可以重復學習和使用，學生還可以利用課前或課后進行探究學習，促進學生的人機交互學習、學生間的合作學習。需要注意的是無論是哪種微世界，在進行教學時要恰當運用好微世界，則需教師課前要做好研究，了解微世界的教學活動的結構，自己動手操作微世界，了解它的主要目的、功能、操作的關鍵以及在課堂中恰當選擇時機去應用。當然，微世界不是萬能的，它只是作為眾多教學工具的一種，是技術在教學中的一種應用，是幫助建構復雜（或抽象）概念的一種有效的工具。教學中沒有最好的教學方法，只有更好的教學方法。微世界只是為教師的生物教學提供了多一種的選擇，只有運用恰當才能有效促進學生的學習。

作者：鄭雪萍容梅單位：廣東省廣州市天河區教育局教研室