探究是從學(xué)生的體驗(yàn)中產(chǎn)生真實(shí)的問題，因此探究式學(xué)習(xí)是科學(xué)教學(xué)的一項(xiàng)重要策略。探究的重要特點(diǎn)是要將手邊的問題連接過去的知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)，并設(shè)計(jì)程序來發(fā)現(xiàn)答案回答問題，通過收集資料來調(diào)查現(xiàn)象，通過邏輯證明來建構(gòu)意義。探究學(xué)習(xí)模式有四個(gè)基本要素：情境話題、主題資源、活動(dòng)提示和問題反饋。利用移動(dòng)技術(shù)可以方便地組織和銜接以上四個(gè)要素。在移動(dòng)技術(shù)支持下探究式學(xué)習(xí)中，移動(dòng)設(shè)備和技術(shù)主要用于檢索信息、搜集資料、協(xié)作交流、文本記錄、信息共享等。
　　● 案例簡介
　　本文介紹的臺(tái)灣科學(xué)探究式學(xué)習(xí)案例（蝴蝶觀察學(xué)習(xí)）是利用BWL系統(tǒng)進(jìn)行的。BWL是一個(gè)支持戶外探究式學(xué)習(xí)的無線移動(dòng)Ad hoc學(xué)習(xí)環(huán)境，支持學(xué)習(xí)者在戶外真實(shí)情境中進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)。在這個(gè)系統(tǒng)中，每個(gè)學(xué)習(xí)者都有一個(gè)無線的PDA，PDA帶有一個(gè)IEEE802.11無線網(wǎng)卡和一個(gè)小尺寸的CCD照相機(jī)。教師用一個(gè)帶有Wi-Fi無線局域網(wǎng)卡的筆記本電腦作為本地服務(wù)器，服務(wù)器上有一個(gè)完整的蝴蝶數(shù)據(jù)庫。所有學(xué)習(xí)者的無線手持設(shè)備以及這個(gè)服務(wù)器構(gòu)成了一個(gè)移動(dòng)Ad hoc學(xué)習(xí)環(huán)境。在進(jìn)行蝴蝶觀察時(shí)，每個(gè)學(xué)習(xí)者都可以隨時(shí)隨地拍攝下蝴蝶的照片，然后通過無線局域網(wǎng)傳輸?shù)奖镜胤?wù)器上，應(yīng)用基于內(nèi)容的蝴蝶圖片查詢技術(shù)去檢索最匹配的蝴蝶信息，檢索到的信息也會(huì)實(shí)時(shí)傳送到學(xué)習(xí)者的無線手持設(shè)備上。如果檢索不到匹配的蝴蝶信息，學(xué)習(xí)者可以將自己拍攝的蝴蝶和相關(guān)信息錄入到系統(tǒng)中。教師可以應(yīng)用BWL系統(tǒng)對學(xué)習(xí)者進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。整個(gè)BWL系統(tǒng)的工作流程如圖1所示。
　　
　　● 案例詳細(xì)內(nèi)容
　　這個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)遇到的第一個(gè)挑戰(zhàn)就是如何將探究式學(xué)習(xí)模式與傳統(tǒng)的蝴蝶觀察活動(dòng)結(jié)合起來，形成一個(gè)BWL蝴蝶觀察學(xué)習(xí)系統(tǒng)，并通過友好的移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境提供給學(xué)習(xí)者。整個(gè)學(xué)習(xí)模式包括四個(gè)模塊（如圖2）。
　　
　　“自我選擇”體現(xiàn)在用戶可以根據(jù)自己的興趣自由地選擇蝴蝶的種類。在組建了Ad hoc網(wǎng)絡(luò)之后，通過觀察蝴蝶的活動(dòng)，每個(gè)學(xué)習(xí)者都能使用CCD照相機(jī)拍攝到不同的蝴蝶圖片，然后實(shí)時(shí)地將圖片發(fā)送到本地服務(wù)器上?；趦?nèi)容的蝴蝶圖片檢索系統(tǒng)對蝴蝶圖片文件進(jìn)行處理，然后系統(tǒng)向?qū)W習(xí)者的PDA上發(fā)送最匹配的蝴蝶數(shù)據(jù)文件，如蝴蝶圖片、生態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)和相關(guān)信息等。之后學(xué)習(xí)者就可以很容易地學(xué)習(xí)他們觀察到的蝴蝶的詳細(xì)信息和數(shù)據(jù)。此YQKe1ACZie9WqROyRDmuJxpBybFdp616y8M4+cAUvSE=外與最匹配的蝴蝶相似的蝴蝶數(shù)據(jù)還會(huì)提供給學(xué)習(xí)者用于區(qū)分和辨別。
　　“自我決策”的目的是培養(yǎng)學(xué)習(xí)者從提供的所有類似的蝴蝶信息中獨(dú)立選擇最精確答案的能力。在系統(tǒng)的圖片數(shù)據(jù)庫中，有許多蝴蝶具有相似的特點(diǎn)。學(xué)習(xí)者隨機(jī)選擇感興趣的蝴蝶種類后，基于蝴蝶圖片內(nèi)容的檢索子系統(tǒng)檢索出最相似的圖片，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)從提供的所有類似的蝴蝶信息中獨(dú)立選擇精確答案（如下頁圖3）。
　　
　　如果學(xué)習(xí)者沒有從圖片檢索子系統(tǒng)獲得正確的信息，可以使用日志子系統(tǒng)做注釋，描述他們觀察的結(jié)果以及蝴蝶觀察的過程和體驗(yàn)，之后將注釋傳到服務(wù)器，教師就會(huì)對每個(gè)學(xué)習(xí)者做出注釋和判斷（如圖4）。
　　
　　“自我修改”主要基于動(dòng)態(tài)評價(jià)。因?yàn)閷W(xué)習(xí)者在自我決策的時(shí)候可能選擇不正確的信息，為了避免學(xué)習(xí)者的錯(cuò)誤決策，需要幫助學(xué)習(xí)者快速地修改知識(shí)，訓(xùn)練學(xué)習(xí)者的獨(dú)立學(xué)習(xí)能力。在教師界面中，教師可以瀏覽所有學(xué)習(xí)者的日志和注釋，然后返回對學(xué)習(xí)者的評分和注釋。之后，學(xué)習(xí)者就可以從自己的PDA上看教師發(fā)來的注釋。通過注釋，學(xué)習(xí)者檢查他們之前的觀察結(jié)果，并動(dòng)態(tài)地調(diào)整知識(shí)。
　　“自我檢測”的目標(biāo)是實(shí)施動(dòng)態(tài)評估。為了實(shí)現(xiàn)自我檢測功能，首先設(shè)計(jì)了前測和后測子系統(tǒng)，協(xié)助教師幫助學(xué)習(xí)者確定自己的學(xué)習(xí)水平。在動(dòng)態(tài)評估過程中又設(shè)計(jì)了不同的評價(jià)表單評價(jià)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，包括問題、提示和答案在內(nèi)的所有數(shù)據(jù)都是從蝴蝶數(shù)據(jù)庫中自動(dòng)獲取的。此外，為了能加深學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)對象蝴蝶的印象，測試題采用帶有圖片的問題形式提供給學(xué)習(xí)者閱讀和測試。
　　通過系統(tǒng)這樣支架式的設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)者能真正擁有探究式學(xué)習(xí)所培養(yǎng)的自主、自立、自信的學(xué)習(xí)精神。實(shí)驗(yàn)初期，由五年級的24名學(xué)生參加用戶實(shí)驗(yàn)。學(xué)生被隨機(jī)分成兩組進(jìn)行對比，其中一組有BWL系統(tǒng)支持，另一組有書籍支持。學(xué)生兩人一組進(jìn)行活動(dòng)。所有的蝴蝶觀察活動(dòng)在一個(gè)蝴蝶養(yǎng)殖農(nóng)場進(jìn)行。觀測任務(wù)被分成了四項(xiàng)。每一個(gè)學(xué)習(xí)者都必須觀測到三個(gè)新的需知的蝴蝶種群和三個(gè)已知的蝴蝶種群。這六種蝴蝶種群的知識(shí)被安排在前測和后測的系統(tǒng)中進(jìn)行測試。兩個(gè)小組前測和后測的成績?nèi)鐖D5所示。
　　通過學(xué)習(xí)活動(dòng)前測和后測的對比分析可知，與沒有BWL系統(tǒng)支持的小組相比，BWL組在學(xué)習(xí)活動(dòng)之后較之前呈現(xiàn)了很大的進(jìn)步。
　　BWL系統(tǒng)是在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域起步較早的將探究式學(xué)習(xí)模式與移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境結(jié)合的案例。整個(gè)項(xiàng)目為探究式學(xué)習(xí)模式、學(xué)習(xí)內(nèi)容與移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境整合提供了較完善的范例式框架。此外，在設(shè)計(jì)BWL系統(tǒng)支持科學(xué)探究式學(xué)習(xí)過程中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)抓住了關(guān)鍵的一點(diǎn)：分解學(xué)習(xí)活動(dòng)，確保學(xué)習(xí)者投入此項(xiàng)任務(wù)的各項(xiàng)子工作，然后在移動(dòng)設(shè)備上對每項(xiàng)工作給予指導(dǎo)和支援。這樣充分體現(xiàn)了以學(xué)習(xí)者為中心，又保障了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。下一步系統(tǒng)還將在學(xué)習(xí)者之間的協(xié)作上增強(qiáng)功能。