按語(yǔ)：尼葛洛龐蒂說(shuō)道：“計(jì)算不再只和計(jì)算機(jī)有關(guān)，它決定我們的生存。”同樣，信息技術(shù)用于科學(xué)課程的學(xué)習(xí)，也不僅僅因?yàn)樗强茖W(xué)學(xué)習(xí)的工具，而是在全方位地改變科學(xué)學(xué)習(xí)的形態(tài)。據(jù)此，吳向東老師在《質(zhì)變與重構(gòu)——信息時(shí)代的科學(xué)教育探索》中，從探究過(guò)程和技術(shù)表達(dá)兩個(gè)方面提出了重構(gòu)科學(xué)教學(xué)和學(xué)習(xí)方式的一些思考。后續(xù)我們還將選介利用虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行定量研究的案例，企望給讀者們一些啟發(fā)。
　　
　　重構(gòu)教學(xué)與學(xué)習(xí)方式的關(guān)鍵是科學(xué)探究活動(dòng)的數(shù)字化，這應(yīng)該形成一種習(xí)慣。
　　
　　我們先從探究的一些基本過(guò)程來(lái)探討一些重構(gòu)的思路
　　
　　提出問(wèn)題
　　科學(xué)問(wèn)題的提出一方面來(lái)源于兒童的現(xiàn)實(shí)生活，另一方面來(lái)源于對(duì)科學(xué)資料的分析及質(zhì)疑。信息技術(shù)給兒童占有資料帶來(lái)了極大的方便，兒童比以往任何時(shí)候都見(jiàn)多識(shí)廣，他們提出的科學(xué)問(wèn)題也越來(lái)越有真知灼見(jiàn)。
　　
　　猜想與假設(shè)
　　在數(shù)學(xué)解應(yīng)用題的課上，我們往往可以看到教師在教授學(xué)生畫線段圖來(lái)解題。線段圖，實(shí)際上就是對(duì)思維的可視化，在它的支撐下，學(xué)生可以更方便地在諸多條件中，對(duì)于稍復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行脈絡(luò)清理，從而能夠更快速地解決問(wèn)題。在科學(xué)課上，我們完全可以借助被稱為“概念圖”或者“思維導(dǎo)圖”的軟件工具來(lái)快速記錄下思維的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，然后通過(guò)對(duì)這些點(diǎn)點(diǎn)滴滴之間關(guān)系的清理，選用個(gè)符號(hào)、連個(gè)箭頭、寫點(diǎn)簡(jiǎn)單的文字說(shuō)明，就可以逐漸地讓自己的思路清晰起來(lái)。這與紙筆記錄相比，更容易整理和保存，效率更高。
　　
　　觀察、實(shí)驗(yàn)與證據(jù)采集
　　對(duì)于時(shí)空跨越較大的觀察實(shí)驗(yàn)，一方面要盡可能地引導(dǎo)學(xué)生堅(jiān)持去做，另一方面可以借助計(jì)算機(jī)模擬去“高效”完成，前面介紹的虛擬實(shí)驗(yàn)、虛擬天文觀察就是很好的例子。
　　觀察與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取手段還可以通過(guò)引入各種傳感器（也被稱為探頭）來(lái)進(jìn)行。傳感器可以檢測(cè)出人類感覺(jué)器官所感覺(jué)不到的外界信息，如紅外線、紫外線、超聲波；可以以極快的速度作記錄，如高達(dá)百萬(wàn)分之一秒物體下落的速度；也可以記錄長(zhǎng)時(shí)間的觀察，如每隔10分鐘記錄水溫的變化，如此，等等，它可以說(shuō)是人類觀察器官的延伸，而且隨著技術(shù)的進(jìn)步，傳感器的種類和性能還會(huì)得到豐富和提升。下頁(yè)圖是測(cè)量教室的照明是否達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)調(diào)查活動(dòng)，目的是通過(guò)調(diào)查研究，提出教室照明的規(guī)范，預(yù)防近視眼。調(diào)查時(shí)，學(xué)生只要把光敏傳感器連接到數(shù)據(jù)采集器上，按照一定的方法來(lái)操作就行了，非常簡(jiǎn)單。
　　數(shù)據(jù)采集后，接下來(lái)就是數(shù)據(jù)的分析和處理了。在電腦中生成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖，如折線圖、餅狀圖等，對(duì)數(shù)據(jù)表進(jìn)行分析計(jì)算，得出最佳的照明值等。由于有了這樣的數(shù)字化設(shè)備，原來(lái)我們無(wú)法讓學(xué)生去探究的身邊的科學(xué)問(wèn)題，現(xiàn)在不僅能去探究了，而且是真正的定量的科學(xué)研究。
　　
　　表達(dá)與交流
　　(1)用白板深度交流。近年來(lái)，出現(xiàn)了一種極有應(yīng)用價(jià)值的交互式電子白板（Interactive Whiteboard），極大地提升了師生與黑板交流的質(zhì)量。在教室里，電子白板代替了黑板，感應(yīng)筆代替了粉筆，配套的工具軟件和資源庫(kù)把原來(lái)靜態(tài)的黑板變成了生動(dòng)活潑的課件呈現(xiàn)場(chǎng)所和利于師生一起“圈點(diǎn)”交流的學(xué)習(xí)中心（丁興富，李敬東．從黑板到交互白板的歷史進(jìn)程——對(duì)信息技術(shù)與課堂教學(xué)整合前景的展望．中國(guó)電化教育，2005，（2）：31-35．）。
　　交互式電子白板的出現(xiàn)，課堂教學(xué)不再僅僅是教師的黑板演講和師生的“劇本式”口頭交流了，學(xué)生可以非常方便地在白板上圈點(diǎn)、涂抹，操作課件，做練習(xí)，做個(gè)人作品的展示，教師即時(shí)批注修改，還可把白板上師生交互的圖景作為筆記保存共享。交流的便利和功能的擴(kuò)展使師生交流的深度得到了躍升。
　　(2)用統(tǒng)計(jì)圖表說(shuō)話。許多科學(xué)研究成果的表達(dá)離不開統(tǒng)計(jì)圖表。記得10余年前曾經(jīng)看過(guò)一本美國(guó)人寫的被重印了30多次的《怎樣利用統(tǒng)計(jì)撒謊》的書，介紹了許多用統(tǒng)計(jì)圖來(lái)夸大事實(shí)的騙人把戲，微不足道的增長(zhǎng)被漂亮鬼靈的統(tǒng)計(jì)圖給夸大到難以置信的程度?？磥?lái)，學(xué)會(huì)看統(tǒng)計(jì)圖、分析統(tǒng)計(jì)圖對(duì)公民的社會(huì)生活來(lái)說(shuō)也是多么重要。這使我想到科學(xué)課程中關(guān)于研究人的身高、體重的成長(zhǎng)規(guī)律的內(nèi)容。在學(xué)習(xí)這個(gè)內(nèi)容時(shí)，往往要求學(xué)生畫統(tǒng)計(jì)圖來(lái)看曲線的走勢(shì)。但很大一部分學(xué)生由于繪制曲線時(shí)產(chǎn)生的誤差較大，本來(lái)上升坡度很大的曲線卻沒(méi)有反映出來(lái)，甚至于相反，這就給后續(xù)的分析帶來(lái)了麻煩。所以我們要思考這樣一個(gè)問(wèn)題，繪制統(tǒng)計(jì)圖是數(shù)學(xué)課的內(nèi)容還是科學(xué)課的內(nèi)容？科學(xué)課是要訓(xùn)練繪制統(tǒng)計(jì)圖還是要訓(xùn)練分析統(tǒng)計(jì)圖？如果是后者，我們何不教學(xué)生把身高體重的數(shù)據(jù)輸入電子表格，然后讓電腦來(lái)繪制曲線圖呢？這樣，學(xué)生的學(xué)習(xí)就會(huì)集中在對(duì)統(tǒng)計(jì)圖的分析上，這應(yīng)該是信息時(shí)代我們要教給學(xué)生的最重要的東西。
　　在形成研究報(bào)告時(shí)，如果學(xué)生能習(xí)慣性地運(yùn)用這些統(tǒng)計(jì)圖表來(lái)說(shuō)明問(wèn)題，是不是更像科學(xué)家的科學(xué)研究呢？這是科學(xué)教育要追求的目標(biāo)。
　　(3)用網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展言語(yǔ)空間。在我國(guó)這樣一個(gè)大班級(jí)教學(xué)的課堂上，面對(duì)面的交流往往只能是少數(shù)人的事，大部分學(xué)生都是沉默的，而言語(yǔ)交流的缺乏會(huì)直接影響到兒童思維的發(fā)展。更要命的是，在課堂上發(fā)生的往往是像梅漢（1979）所發(fā)現(xiàn)的“劇本式”的交流：“老師提問(wèn)—學(xué)生回答—老師對(duì)學(xué)生的回答作出評(píng)價(jià)”，這樣的交流形式本身對(duì)兒童的思維發(fā)展是不利的。一方面，我們要改變這種交流方式，另一方面我們可以依靠信息技術(shù)來(lái)擴(kuò)展學(xué)生會(huì)話交流的空間。就像“Blog在小學(xué)科學(xué)生物形態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用”中所示例的那樣，Blog中的回復(fù)功能使學(xué)生能充分表達(dá)自己的思考，把內(nèi)部言語(yǔ)外化出來(lái)，這樣的機(jī)會(huì)如果越來(lái)越多，學(xué)生的思維與語(yǔ)言能力都將得到顯著提高。國(guó)內(nèi)外的許多研究都證明了這一點(diǎn)。
　　網(wǎng)絡(luò)交流與面對(duì)面交流的互補(bǔ)空間是很大的，我們要充分利用。
　　以上從科學(xué)探究過(guò)程的幾個(gè)方面對(duì)如何重構(gòu)教學(xué)和學(xué)習(xí)方式進(jìn)行了一些思考，下面我們還可以從技術(shù)表達(dá)的層面來(lái)作一些思考
　　
　　重構(gòu)呈現(xiàn)方式，提升課堂效益
　　借助Blog進(jìn)行動(dòng)物形態(tài)學(xué)的研究就是一個(gè)很好的例子。為學(xué)生提供許多圖、文、聲、像俱全的科學(xué)資料是非常有價(jià)值的，無(wú)論是地震火山的視頻光盤，還是古生物化石的照片，以及河道的上中下游特征的示意圖等，豐富的資料豐富了學(xué)生的頭腦，不僅僅是給了有關(guān)科學(xué)現(xiàn)象比以往更加全面的資料，而且由于呈現(xiàn)方式的不同，相對(duì)于純文字的描述，還間接鍛煉了觀察能力（看圖、看視頻也是一種觀察），提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
　　
　　重構(gòu)交互方式，擴(kuò)展探究領(lǐng)域
　　在以往，CAI課件的交互是指鼠標(biāo)點(diǎn)到哪里就出現(xiàn)什么樣的相應(yīng)畫面，這種交互基本上是單調(diào)的、直線式的。而這里的交互是指充分利用了計(jì)算機(jī)的智能或更易于靈活操控的界面來(lái)實(shí)現(xiàn)的交互，如前面介紹的各種虛擬實(shí)驗(yàn)、傳感器，以及學(xué)習(xí)工具概念圖、思維導(dǎo)圖等。在虛擬實(shí)驗(yàn)方面，國(guó)外的explorelearning.com和fossweb.com網(wǎng)站提供了一些比較典型的試用資源。在概念圖或思維導(dǎo)圖軟件方面，適合兒童用的主要是Kidspiration，適合稍大孩子用的有Inspiration、Mind-Manager和Star Tree，等等。隨著計(jì)算機(jī)智能技術(shù)的發(fā)展，交互的復(fù)雜程度在日益
　　加深，使得孩子們可以借助它去更高效地學(xué)習(xí)，去探索原來(lái)想都不敢想的領(lǐng)域。
　　
　　重構(gòu)交流方式，共享思維成果
　　技術(shù)承載思想。Blog（博客）、BBS或Forums（電子公告板或論壇）、IM（即時(shí)通訊軟件）、e-mail（電子郵件）以及新型的交友社區(qū)等等，不僅僅給我們提供了交流、表達(dá)和建立網(wǎng)絡(luò)人際關(guān)系的工具和場(chǎng)所，而且也承載著新的網(wǎng)絡(luò)文化思想，構(gòu)建著信息時(shí)代無(wú)限的交流時(shí)空，使每個(gè)人都可以成為“媒體”和進(jìn)行自由的交流。運(yùn)用到教育上，我們可以把這樣的交流變?yōu)橛薪M織的思維共享活動(dòng)，通過(guò)充分的獨(dú)立思考和互相激發(fā)，使學(xué)生思維發(fā)展的空間得以擴(kuò)大。網(wǎng)絡(luò)交流技術(shù)的應(yīng)用潛力是巨大的，我們要巧于運(yùn)用。