摘要：科学教学的实施是实现基础教育课程改革中科学课程三维目标的关键。在基础教育课程改革新理念的指导下，结合Internet和初中科学教学的特点， Internet支持初中科学教学具有以下优势：Internet为初中科学教学提供了丰富的信息和资源；Internet为初中科学教学提供了探究的平台；Internet支持了对科学概念的理解；Internet为中学科学教学创设了对话、交流、协作的环境。但片面地在初中科学教学中使用Internet也可能会带来一些负面效应，教师应采取适当的措施，更好地将Internet和初中科学教学结合起来，以充分地发挥Internet在科学教学中的优势。

关键词：初中科学教学；Internet环境；探究学习；交流协作

一、Internet的特点与支持初中科学教学的优势

科学课程关注科学、技术与社会的问题；强调科学探究，让学生亲历科学，在体验中学习科学；强调要理解科学的本质，培养科学的精神，形成科学的态度和价值取向。网络学习环境可以为科学课程三维目标在科学教学中的实现开创新的空间，Internet所具有的特点体现了支持科学教学的鲜明的优势。

（一）Internet为初中科学教学提供了丰富的信息和资源

Internet是人们日常生活中最重要的信息来源之一。凡是人类活动涉及的各个方面，几乎都可以在网上查阅。技术，尤其是万维网的扩展，使得信息如此容易获得，以致学生在探究解决问题的方法时能够容易地找到有关的思想、概念和主题。网上的许多信息源都是原始数据来源，也就是说，它们常常包括了和科学家使用的相同的数据体系。^[1]

参加一项科学实验或观察的一个关键因素就是对数据的收集和分析。教师可以利用Internet作为科学教学中探究主题的来源，并鼓励学生收集、整理、分析Internet上的数据，展开学习活动。例如，要让学生了解关于中国人口的概况，教师可以鼓励学生查阅“中国人口信息网”“中国人口与计划生育网”“中国地理教学网”等相关网站，获得所需要的数据，并对它们进行比较、分析；学生可以用简单的Excel电子表格软件作出各种统计图，如“中国大陆历次人口普查总人数”的柱型统计图表、“估测我国60岁以上人口在总人口中的比例”“我国各种文化程度人口比例”饼型统计图表等；根据统计结果，教师引导学生展开对中国人口现状的讨论，预测中国人口发展的趋势，并提出相应的建议。如果要开展对某一地区的天气数据（包括温度、湿度、降水量，大气压、云量、风速等）进行追踪并对气候作出预测；对某一地区某个年代的生态发展状况作出推测；对某一种现象进行研究、作出解释等学习活动，因特网都不失为一个较好的选择。

共享是网络最大的优势。初中科学课程与学生的生活密切相关，与整个大自然密切相关。Internet不仅为教师和学生提供了百科全书式的信息资源，并且综合运用语言、文字、声音、图形、动画和视频等多种信息呈现方式，创设了一个图文并茂、有声有色的数字化环境。网络资源库、多媒体视频库包含了大量的图片、声音、动画和视频素材，作为新的课程资源为教师提供形象生动的教学材料和多种多样的教学内容。在表现大自然的奥秘和奇妙的实验现象时，这些媒体表现形式各有所长，图片可以展现大自然的丰富多彩，动画可以展示事物发生、发展的动态过程，模拟可以使复杂的实验过程变得明晰，使抽象的原理形象化，视频影像可以表现真实生活的事件和情景，语音与视频、动画信息结合更能增强信息的传递效果，音乐可以渲染情节与气氛。

（二）Internet为初中科学教学提供了探究的平台

美国《国家科学教育标准》指出：对从学生们所亲历的事物中产生的一些实际问题进行探究，是科学教学所要采取的主要做法。^[2](38)探究是初中科学课程的核心。科学课程要给学生多样的探究主题，提供充分的探究机会，让学生参与到探究活动中，手脑并用，亲自体验探究过程的曲折和乐趣，获得知识与技能，学习科学家的科学探究方法，领悟科学思想和理解科学本质。科学探究活动是培养科学观念与能力的最理想的途径，也是培养创新精神与实践能力最有效的手段。

在网络环境中，信息的流通可以是双向、多向的。随着网络通讯软件的不断发展、数据库技术的不断提高和超文本、超媒体标志语言（ html、xml等）的不断扩展，不仅人机交互能力大大提高，而且网络个体之间的交流也变得日益方便和简单。网络的超链接特性、多媒体特性和交互性的结合，特别适合学习者进行探究学习。

国外，许多的科学教学研究组正在设计一些项目，为学生提供展开网络探究的平台，如WISE（Web-based Inquiry Science Environment）、HI-CE（Highly Interactive Computing in Education）以及MUVEs（Multi-user Virtual Environments）等。

WISE是给4～12年级学生提供的一个在线科学学习环境。在 WISE中，学生可以开展关于生命科学、地球科学以及物质科学的探究项目（包括转基因食物、地震预测、艾滋病、水质、狼或畸形青蛙的秘密等项目）。大多数的WISE活动是在计算机上使用网络浏览完成的，它们可以通过不同的途径来指导学生，如通过网页提供学习内容，通过所作的记录鼓励学生进行反思，通过让学生设计、讨论、合作和评价来学习和解答当代的科学争论，并提供诸如可视化数据工具、因果关系模拟、实验模拟、评价等工具引导学生深入思考。WISE也提供了项目的创作环境，教师可以订制符合他们自己需要的项目或者创建自己的项目。

HI-CE提供了基于项目的科学教学方法、数字化图书馆和以学习者为中心的软件，以支持学生对重要的问题进行科学探究。在HI-CE的网站上，学习者可以进入科学实验室下载，使用大量的数据、图表、模拟软件工具探究复杂的问题。例如，Artemis是一个可以让学生进入包含许多期刊文摘、科学杂志和大量网页的数字化图书馆的工具。 Model-It使得学生很容易建构、测试和评价定性的模型。学生可以创建自己探究的科学现象的理论模型，并运用模拟实验来测试他们的模型。

哈佛教育研究所（Harvard Graduate School of Education）开发的MUVEs课程River City是按照《国家科学教育标准》围绕中学生物和生态环境展开的网络虚拟探究平台。它由一条河流横贯其中，不同的地形决定了河流的走向，河岸边有各种社区、机构，如医院、学校、工厂等。学习者三人一组，居住进城市中。虚拟城市中有各种数字资源（图片、动画、视音频等），有虚拟的教师，可以与计算机代理（computer agent）进行交互。虚拟平台右边的界面可以显示参与者与虚拟环境交互的情况，参与者之间交谈的文本以及参与者与计算机代理交流的文本会显示在窗口下方的文本框中。学生可以像科学家一样，相互合作，通过观察和推导确定问题，形成假设，对假设进行验证，最后得出具有充分证据的结论。^[3]

实践证明，这些项目是高度互动的（很多项目都含有计算机代理），是可行的（项目包含了能够被分解为次级问题的丰富的科学内容）、情境化的（它们以现实世界中的问题为依据）、有意义的（项目给全世界的学生提供了互动活动）、道德的（项目没有损害生命或环境）以及可持续的（项目可以持续一整年）。^[2](160-179)

（三）Internet支持了对科学概念的理解

科学概念是在科学研究过程中逐渐形成的，学习者主要是在一定的条件下通过学习而习得科学概念。科学概念的内涵不是一成不变的，随着社会历史的发展，科学的进步以及人类认识的不断深化，概念也在不断地丰富和发展。同样，学习者要形成正确的科学概念，很多时候也不是一步到位的，具有一个逐步地深入和发展的过程。

因特网中的可视化模拟软件、交互式多媒体软件、形拟技术等可以帮助学生建构他们自己对科学概念的理解，为学生提供平常难以看到的科学现象。有些事物的现象可能发生得太快，或是太慢，或是很危险，或是宏观、微观现象难以观察，技术通过创设这类事件的模拟情景，可以达到“笼天地于形内，观古今于须臾”的效果。

在人工创设的虚拟环境中，学生可以对环境进行探索和操作。例如，探究星系或原子结构，探究牛顿运动定律等。大多数学生在碰到物理概念时都会产生困难，有的概念与他们的日常经验是矛盾的。例如在回答力和运动的关系问题时，大多数学生都认为需要对物体作用一个力才能维持其运动，然而，在没有摩擦力的虚拟世界中，学生会懂得如果没有力来改变或停止运动，物体将一直保持运动。虚拟世界要求学生多问“如果……将会……”的问题，然后对问题作出预测，并验证预测结果。

使用交互式多媒体软件，学生可以模拟人体内部的旅行、外太空的航行和海底的冒险活动。如在“伟大的海洋援救”（ great ocean rescue）中，学生将参与富有挑战性的救援任务，要求他们运用已有的海洋生态系统、地球科学以及环境科学等知识，从而实现对具体科学概念的理解。

虚拟技术经常利用特殊的头盔和数据手套等将学生带入一个“真实”的世界，接触十分危险的现象，或是探究现实生活中不可知的事物。例如美国休斯顿大学和NASA（美国国家航空航天局）约翰逊空间中心的人员建造了“虚拟物理实验室”系统，可以让学生进行万有引力定律等各种虚拟实验，从而达到对物理概念和物理定律的深刻理解。^[4]

戴尔的“经验之塔”理论指出，直接的、目的性很强的经验可以提供给学生最好的发展理解力的机会，而模拟、交互式多媒体和虚拟世界是除直接经验之外的最好的一种选择。这些技术作为一种人为的经历，能为学生提供有益的经历。许多这种技术要求学生记录或者解释他们所观察到的现象，这有助于学生发展深刻的对科学概念的理解力。

（四）Internet为中学科学教学创设了对话、交流、协作的环境

互动、对话、交流、合作在科学教学尤其是科学探究中十分重要。网络是一个虚拟空间（Cyberspace），网络使用者也是一个电子人或虚拟人（Cyborg）。在这个虚拟空间里，个体对信息的使用是自主的，通过网络平台可以轻松实现交流与合作。

Moore描述了在教学活动中一般包括三种交互：学习者和教学内容之间；学习者和教师之间；学习者相互之间。由于媒体本身的特性，在过去的三分之二世纪的时间里，教学媒体最主要的是作为学习者和教学内容相互作用的手段而被使用。而在 Internet中，类似于反馈、操作、电子邮件、聊天室，BBS、虚拟社区等途径经常作为学习者与教师、教学内容和其他学习者相互作用的手段，形成一种开放的、积极的对话型学习环境。^[5]

技术允许学生用自己的方式表达他们的见解、观点，以最终理解科学的本质，培养科学的精神。 HyperStudio、PowerPoint 或 Homepage等软件工具能够让学生制作与他们的探究活动有关的超媒体文档，例如，学生能够为植物的发育和成长拍照、扫描照片，并且把照片插入到他们的文档中，可以记录对植物的观察结果，最后学生可以在自己或是别人的网站上发布他们的作品。由于多媒体文档的数字化本质，随着学生收集到的更多的信息，与教师和其他学习者进行更多的探讨，以形成更深刻的理解，他们可以一次次地修改自己的作品，创建新的版本，最终达到精确与完善。

二、Internet在支持初中科学教学中的负面效应与解决的措施

Internet自身的特点也决定了其薄弱之处。若利用不当，则会在教学中出现适得其反的效果。因此，利用 Internet来支持科学教学，教师还得考虑各方面的问题，并采取适当的预防措施。

（一） Internet中的信息浩如烟海，当学生进行搜索时，他们往往得到成千上万条的链接，有时候这些链接中的大部分与学习者想要搜索的内容几乎没有关联。并且大量的信息可能让一个人花费比过去更多的时间去浏览、去管理、去吸收、去响应、去鉴别，学生时常会在定位和利用有效信息时遇到困难。教师可以鼓励学生多用数字图书馆，为学生呈现所需查找的信息的评价标准。数字图书馆为特定的学习者和人群齐集了预先已察看过的并经过分类的网站和其他多媒体，可以保证屏幕上显示信息的内容的有效性。提供信息的评价标准可以使学生围绕某一主题展开搜索，以免网络迷航。

（二）Internet中丰富的信息与颇具吸引力之具像的展现方式，有时会阻碍学习者深入探索科学的本质而流于肤浅的表面了解。利用Internet开展科学探究活动时，教师要为学生提供大量的支持，步步引导学生深入探究问题。教师必须鼓励学生并给他们使用各种工具和提出新问题的机会；太频繁地用一种方式使用技术会像枯燥的说教一样乏味，教师需要创造情境鼓励学生探究；在学习活动的过程中教师也需要保证学生理解技术背后的原理和概念，而不是停留于五彩缤纷的表面现象。

（三）所谓仿真，即模拟或虚拟的展现方式时常是简化了的过程和现象，这是否会引起某些误导？例如在数秒钟之内展现春生、夏长、秋收、冬枯的景象，压缩了时间向度的情境，无形中是否会让学习者误以为真，而对许多现象产生急躁的情绪，对事物的一切变化，不耐心等待？尽管模拟和虚拟程序在帮助学生参与一些本不可能经历的活动上是有益的，然而，这些程序中出现的某些概括性可能给学生一种关于某个过程如何工作非常简单的印象。因此，在模拟和虚拟程序之后，教师对科学概念和科学本质作进一步的解释是必不可少的，这往往能引导学生更深刻地思考问题，最终形成正确的理解。

（四）学生在创作和发布自己的作品时，是否专注于文档界面的美化工作，例如放一些漂亮但不相关的图片，插入不适当的声音等，而忽略了文档内容的实质性？教师要告知学生评价作品的标准，强调成果的深度和准确性，强调在文档中使用的图片、视频和声音要有助于观察者理解，以防止学生把所有的时间都花在美化文档上。

（五）技术很少能孤立地成为一种有效的教学工具，在课堂上有效地使用技术一般要求教师花足够的时间创造一个有利于运用技术的环境。因此，教师决定要用Internet来支持科学教学时，还应考虑以下问题：①Internet可以为学生的探究学习提供帮助吗？它是最好的手段吗？②在网络环境中学生是否可以成为积极的参与者，而不是事实材料的被动接受者？可以设计什么支持材料或活动来鼓励学生积极参与？③在学习过程中学生将会遇到哪些困难，出现这些困难时应该如何来解决？^[2](180-183)

（六）在Internet学习环境中，科学教学原本面对的主要是物，现在由于计算机的过多介入是否会更加导致师生情感交流的缺失？网络环境虽然提供了宽松、自由和开放的学习环境，但是相对于传统的课堂教学环境却更加“物化”，充满虚拟的色彩，人的态度、情绪和感情很难在媒体中传输。因此，教师要时刻注意自己作为学生学习的引导者、合作者和组织者的角色，关注教师以本身的人格对学生的影响。

此外，利用Internet来支持科学教学，对计算机和网络设备都有较高的要求，这对我国经济欠发达地区来说无疑是一个瓶颈。如何采取因地制宜的策略和措施应引起教育者更多的关注。

综上所述，Internet是一种有力的教育手段，它为科学教学提供了丰富的信息和资源，能帮助教师和学生开展学习活动、解决重要的问题和发展有意义的理解，有利于转变教师的教学方式和学生的学习方式，有利于对话、合作与探究，有利于创建新型的思维型的课堂教学文化。但是它要与科学教学真正融合仍然是“任重而道远”的，要求教师和学生都具备较高的技术素养，要求有必需的设备配置。教育者和研究者亟须不断探索，以充分发挥Internet在科学教学中的优势。

参考文献：

［1］Joseph S Krajcik,Charlene M Czerniak,Carl F Berger.中小学科学教学──基于项目的方法与策略［M］.王磊，等，译.北京：高等教育出版社，2004.174.

［2］〔美〕国家研究理事会.国家科学教育标准［S］.戢守志，金庆和，梁静敏，张钟，程永来，译.北京：科学技术出版社.2002.38，160—179，180—183.

［3］Brian Nelson,Diane Jass Ketelhut,Jody Clarke,Cassie Bowman,Chris Dede.Design-Based Research Strategies for Developing a Scientific Inquiry Curriculum in a Multi-User Virtual Environment［J］.Educational Technology,2005,（1）:21—28.

［4］恽如伟.中学物理虚拟现实教学软件的设计与思考［J］.中国电化教育,2003，（4）:54—56.

［5］Robert A Reiser.A History of Instructional Design and Technology:Part 1:A History of Instruction Media［J］.ETR&D,2001,（1）:53—64.