你還記得初中教的生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)嗎?
相信大多數(shù)人都不記得了。這種知識，考試一過就從記憶中煙消云散了。
這是因?yàn)?，大多?shù)人當(dāng)初學(xué)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的時(shí)候，僅僅是坐在教室里，看著課本上的圖畫和文字，呆呆地聽著老師的講解。這是一種被動的學(xué)習(xí)，學(xué)生們接收者著填鴨式的教育，記憶難以持久。
與被動式學(xué)習(xí)相對的，就是主動式學(xué)習(xí)。主動學(xué)習(xí)的核心內(nèi)涵，就是讓學(xué)生進(jìn)行自我管理，為自己的學(xué)習(xí)負(fù)責(zé)，主導(dǎo)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)程。學(xué)生們回答自己提出的問題，不斷地反思自己的學(xué)習(xí)狀況。這就意味著，教師只起輔助角色，教師要學(xué)會放權(quán)給學(xué)生。
美國國家科學(xué)院有一項(xiàng)綜合了上百項(xiàng)研究的元研究，結(jié)論是，主動學(xué)習(xí)的效果顯著高于被動學(xué)習(xí)。
用模型來學(xué)習(xí)
模型是對復(fù)雜系統(tǒng)和過程的抽象模擬，它會簡化掉一部分現(xiàn)實(shí)特征，也能真實(shí)反映一部分現(xiàn)實(shí)特征。科學(xué)家們建構(gòu)起一個又一個理論模型，來理解復(fù)雜的自然現(xiàn)象和社會現(xiàn)象。由此可見，掌握模型對于學(xué)生們來說是十分重要的。
既然科學(xué)家就是用模型來思考世界，那么，如果我們期待學(xué)生能擁有和科學(xué)家一樣的思考方式，那么為何不直接讓學(xué)生們利用模型來學(xué)習(xí)呢?
接下來，我們來看一個具體的實(shí)例：如何用模型讓學(xué)生們更高效地學(xué)習(xí)遺傳學(xué)知識。
Geniverse的登錄界面
Geniverse就是這樣一款產(chǎn)品，它是一個為高中生學(xué)習(xí)生物學(xué)知識而設(shè)計(jì)的在線網(wǎng)頁游戲。在這個游戲中，你所扮演的角色養(yǎng)了一條寵物龍，但是這條龍生病了，你需要掌握足夠的遺傳學(xué)知識，正確地操作基因變量，真正理解微觀的基因與宏觀的生物性狀之間的模型關(guān)系，才能治好你的寵物龍。
整個游戲就像是一個沉浸式的小說，非常有趣，所以學(xué)生們有很高的學(xué)習(xí)主動性。同時(shí)，我們也能用這種操作基因模型的能力來評價(jià)學(xué)生是否真正掌握了遺傳學(xué)知識。相比傳統(tǒng)的紙筆考試，這種用實(shí)踐操作的形式考察學(xué)生對模型的理解會更好。因?yàn)榭茖W(xué)家們正是以模型的視角來理解整個世界。
此類產(chǎn)品很適合科學(xué)課和數(shù)學(xué)課。StarLogo Nova是一個可視化的計(jì)算機(jī)模擬工具，可以表達(dá)數(shù)學(xué)幾何模型，傳染病模型，熱傳播模型，森林野火模型等等。學(xué)生們操作變量，然后程序可以給出即時(shí)的反饋。比如學(xué)生改變風(fēng)向和風(fēng)速以及地形，就能立即看到野火蔓延的差異。此時(shí)，學(xué)生可以深刻地理解自然現(xiàn)象背后的自然規(guī)律。
我們可以操縱模型的變量來預(yù)測真實(shí)系統(tǒng)的情況，通過建構(gòu)模型來理解真實(shí)系統(tǒng)的運(yùn)作。但在學(xué)生使用模型來學(xué)習(xí)的過程中，必須要讓學(xué)生主導(dǎo)自己的學(xué)習(xí)，否則又變成了老師填鴨式地教學(xué)生怎樣操作模型，應(yīng)付模型操作考試。
從建構(gòu)中學(xué)習(xí)
樂高機(jī)器人
建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)生在建構(gòu)東西的同時(shí)，也在建構(gòu)知識。在搭建樂高積木時(shí)，學(xué)生們主動地創(chuàng)建了一個建筑，一個機(jī)器人，一頭恐龍。此時(shí)，他們也在自己的頭腦里創(chuàng)建了關(guān)于建筑、機(jī)器人以及恐龍的知識。
許多編程機(jī)器人背后的教學(xué)理念就是這種建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理念。一方面，學(xué)生在現(xiàn)實(shí)的物理世界中用積木、電線、馬達(dá)、電池、齒輪等等部件建構(gòu)了一個可以行動的機(jī)器人。學(xué)生們在建構(gòu)機(jī)器人的過程中能理解機(jī)器人的結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)所能實(shí)現(xiàn)的功能。不過，不同的學(xué)生，設(shè)計(jì)機(jī)器人的水平會不一樣。有些學(xué)生只會搭建那種帶輪子的小車型簡單機(jī)器人，而有些學(xué)生就能設(shè)計(jì)出帶有雙足和雙手的復(fù)雜人形機(jī)器人。
同時(shí)，學(xué)生還要在計(jì)算機(jī)中為機(jī)器人建構(gòu)一個行為模型，通俗地說，就是為機(jī)器人編程，設(shè)計(jì)軟件。不同的學(xué)生，編程水平也不一樣。有些學(xué)生只能用幾行簡單的代碼實(shí)現(xiàn)簡單的功能，而有些學(xué)生則能用復(fù)雜的代碼讓機(jī)器人完成更精細(xì)的任務(wù)。
但隨著學(xué)生們不斷地進(jìn)行著這種建構(gòu)式學(xué)習(xí)，幾乎所有的學(xué)生都能實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的機(jī)器人設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)。這是兩種不同層面的建構(gòu)和創(chuàng)造力。一種是現(xiàn)實(shí)的物理層面，一種是虛擬的模型層面。它們沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)答案，每個學(xué)生可以自由地發(fā)揮自己的創(chuàng)造力，主動地建構(gòu)自己想要的東西，同時(shí)建構(gòu)印象深刻的知識。
