国外基于模型的科学学习环境比较研究[摘要]文章从基于模型的科学学习环境相关概念出发，在文献研究基础上，提炼了此类学习环境比较研究的分析框架，讨论了分析框架的要素。在分析框架的基础上，将国外当前基于模型的科学学习环境分为三类：主界面只含一种模型的学习环境、主界面含多种模型的学习环境、主界面含共享建模区的学习环境，并进行了比较，讨论了不同类型的学习环境在设计要素方面的特点，得出了异同点。从而提出了在面向不同的学习者和不同主题的教学内容时，基于模型的科学学习环境的设计和应用策略，为我国相关研究提供借鉴。[关键词]模型；科学学习环境；环境设计；策略[中图分类号]G434[文献标识码]A[作者简介]孙丹儿（1981—），女，浙江宁波人。学科教育博士，新加坡南洋理工大学国立教育学院学习科学研究所博士后，主要从事科学课程研制、学习科学研究。E-mail：daner.sun@nie.edu.sg。随着技术的进步，计算机支持的学习环境也得到了不断更新和发展，越来越多此类产品用于支持学生的认知及其相关能力的培养和发展，尤其是各种基于模型的科学学习环境的开发和应用，为研究者所关注和重视。大量研究显示，基于模型的科学学习环境在教学中的应用，不但有助于促进学生科学概念的学习，且能够培养学生的批判性思维、推理能力、自我监控能力以及合作学习能力等。[1][2]所以，基于这些优点，国外研究者开发了大量基于模型的科学学习环境（Model-basedScienceLearningEnvironment，以下简称MbSLE），有学科专用型和学科通用型两种。[3]学科专用型学习环境，如生物学科适用的BioLogica和PlantMod，化学学科适用的ConnectedChemistry和ChemNet；学科通用型学习环境，如ModelingSpace、Model-It和Belvedere。除了适用学科的范围有所不同外，由于设计要素的不同，学习对象也会有所不同，如STELLA对于高年级学生科学概念的学习有帮助；[4]与只含模此资料由网络收集而来，如有侵权请告知上传者立即删除。资料共分享，我们负责传递知识。型的学习环境相比，含有建模工具的学习环境对于培养学生的反思和调控能力更有帮助。因此，依据学科范围、知识以及使用对象等的不同，不同的MbSLE在设计和使用效果方面会呈现不同的特点。作为教师，应如何根据教学环境和影响因素，选择适合教学的科学学习环境；作为开发者或研究者，如何从已有学习环境中提取开发要素，设计出对科学学习更有价值的学习环境。一、相关概念的界定计算机支持的科学模型是指借助计算机技术通过一定的表达方式对科学现象，尤其是抽象或复杂科学现象、过程、概念以及理论的一种模拟或概括。其特点是能够最大程度地通过对科学现象机制、因果关系、功能等的体现，对科学现象及其相关概念进行描述、解释和预测。科学模型能够体现科学现象最为基本的属性和特质，体现要素之间的基本联系。[5][6]在已有研究中，对计算机支持的科学模型进行了不同的分类。本文将分类依据和相应的类型进行了归纳，见表1。在MbSLE中，建模是一个重要的概念。建模是指建构和产生模型的过程。研究表明，以形成、测试和修改模型为基本步骤的科学建模过程是科学学习的一个重要方法，不同类型的模型的形成与建模工具密切相关，学生对于建模工具的使用和相应模型的形成，可以表现学生对于概念理解的水平。因此，建模成为教师评价学生心智模型及其水平的重要依据。研究表明，建模不但可以促进学生对科学知识的深度理解，还能促成其有意义学习二、分析框架的形成在文献研究基础上，本文将MbSLE的分析要素归纳为学科内容、教学理论、设计特点以及预期学习效果等四个方面。[13][14][15]通过对四个方面中不同内容的分析，得出不同类型的MbSLE设计及其应用特点。分析要素及其内容见表2。三、基于模型的科学学习环境的比较和分析本文将国外MbSLE主要分为三种类型：主界面只含一种模型的学习环境、主界面含多种模型的学习环境、主界面含共享建模区（sharedmodelingworkspace）的学习环境。依据分析框架，以下对这些学习环境的设计要素进行分析和比较，得出有关结论。此资料由网络收集而来，如有侵权请告知上传者立即删除。资料共分享，我们负责传递知识。（...
