网络环境下的研究性学习

北京师范大学网络教育实验室黄荣怀
一、研究性学习概述
1999年6月，中共中央发布的“关于深化教育改革全面推进素质教育的决定”指出“素质教育要以培养学生的创新精神和实践能力为重点”。江泽民总书记在第三次全教会上指出：“面对世界科技飞速发展的挑战，我们必须把增强民族创新精神提到关系中华民族兴衰存亡的高度来认识。教育在培育创新精神和培养创造型人材方面肩负着特殊的使命”。江总书记把“创新”与民族的兴衰，国家的存亡联系起来，“创新”已不再仅仅关系到我们国家的发展速度，而是决定着我们国家的生死存亡。
为此，国家教育部2000年1月颁布的《全日制普通高级中学课程计划(试验修订稿)》中决定要在普通高级中学教学中开展研究性学习活动。进一步，教育部[2001]6号文件印发了《普通高中“研究性学习”实施指南（试行）》（以下简称《指南》），其中将研究性学习定义为：“学生在教师指导下，从自然、社会和生活中选择和确定专题进行研究，并在研究过程中主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。”这是我国高中课程改革的一项重大举措。
《指南》中给出了研究性学习的两大类型：课题研究类和项目(活动)设计类；三种主要组织形式：小组合作研究、个人独立研究、个人研究与全班集体讨论相结合；四个主要步骤：指导确定选题、制订研究计划、实施研究、撰写研究成果；五个主要特性：整体性、实践性、开放性、生成性、自主性；六个主要目标：获得亲身参与研究探索的体验、培养发现问题和解决问题的能力、培养收集分析和利用信息的能力、学会分享与合作、培养科学态度和科学道德、培养对社会的责任心和使命感。毫无疑问，实施研究性学习对于改变学生的学习方式、促进教师教学方式的变化、培养学生的创新精神和实践能力具有重要的作用。
但是，如果教师处于缺乏创造性思维的状态，要让学生形成创造性思维是不现实的。同时，如果没有一个鼓励学生发展创造性思维的社会环境，不考虑社会环境的现实特征，学生在学校学得再好，也是不可能对社会的发展起多大作用的。特别是在信息技术如此发展的今天，创新能力是与信息的获取、加工、分析、处理等方面的能力密不可分的。因此，研究信息技术背景下，特别是网络环境下的研究性学习，探讨如何培养学生在网络环境下的创新能力与实践能力尤为重要。
二、网络环境下研究性学习的三要素
在二十一世纪这个信息化的社会，人类的生活越来越离不开数字化、信息化，信息决定着我们的生存，这已是不争的事实。信息技术在教育领域的运用是导致教育领域彻底变革的决定性因素，它必将导致教学内容、手段、方法、模式甚至教学思想、观念、理论，乃至体制的根本变革。
信息化教育最根本的特征是教育信息资源的利用和信息技术特别是多媒体网络技术在教育教学中的应用，因此，网上资源与多媒体网络环境也是实施研究性学习的重要条件：
首先，因特网上的关于自然、社会、生活以及各学科的教育教学资源为研究性学习提供了研究、探索、实践的材料。即网上资源是研究性学习的重要研究探索材料。
其次，基于网络的搜索引擎、相关的计算机软件工具如几何画板等为研究性学习提供研究、探索、实践的辅助工具。即工具软件是研究性学习的辅助研究工具。
第三，基于网络的教学支撑平台，特别是基于Web的协作学习平台，为研究性学习提供了交流、协作和项目（活动）管理工具。即网络平台是研究性学习的交流管理工具。
综上所述，网上资源、工具软件、网络平台是网络环境下研究性学习的三个要素。这三个要素也是教育信息化的主要内容，即信息资源的利用与信息技术的应用。因此，一方面网上资源、工具软件、网络平台三要素为实施研究性学习提供了重要条件，另一方面实施研究性学习旨在适应信息时代要求的人才，符合教育信息化与教育现代化的潮流。
三、创新思维培养与网络环境下的研究性学习
“创新”是指能为人类社会的文明与进步创造出有价值的、前所未有的全新物质产品或精神产品。创新过程就是创造性劳动的过程，没有创造就谈不到创新。人类要生存、要发展就必须创新。因为创造了生产工具才使人类脱离动物界；因为创造了语言文字才使人类脱离原始人的蒙昧状态逐渐发展成为有高度智慧的现代人。人类与自然作斗争的每一次胜利都离不开创新。创造性思维是创新人材最基础的素质，培养创新人材的核心就是要培养创造性思维。
按照何克抗教授的观点，创造性思维结构由发散思维、形象思维、逻辑思维、辨证思维和横纵思维等六个要素组成[9]。在创造性思维结构的六个要素中，发散思维主要解决思维目标指向，即思维的方向性问题；辨证思维和横纵思维为高难度复杂问题的解决提供哲学指导思想与心理加工策略；形象思维、直觉思维和逻辑思维则是人类的三种基本思维形式，也是实现创造性思维的主要过程（即主体）。在此基础上，何克抗教授又提出了培养创造性思维的五个环节，即：[9]
环节1：重视发散思维的培养
环节2：重视直觉思维的培养
环节3：重视形象思维的培养
环节4：重视逻辑思维的培养
环节5：重视辨证思维的培养
网上资源、工具软件与网络平台的综合应用可以更好地促进创新思维的培养。
首先，在互联网环境下开展研究性学习，可以更好地促进创造性思维环节，即发散思维的培养。发散思维也叫求异思维、逆向思维或多向思维。发散思维强调思维内容和思维成果应与传统观念或原有概念不同，甚至相反，其思维目标事先不能确定，可以是一个也可以是多个。互联网的最大特点是其资源极其丰富，在互联网上可以是学生接触到各式各样、方方面面的信息，从而使学生的视野不再局限于书本的内容，这样可以培养学生在掌握了充分的知识之后，敢于大胆提出自己观点的创新精神。
其次，在互联网环境下开展研究性学习，有利于培养学生创造性思维环节二和环节三，即直觉思维和形象思维。人类思维的基本形式通常就有逻辑思维、形象思维和直觉思维三类。事实上，创造性活动中的关键性突破（即灵感或顿悟的形成）主要靠形象思维（尤其是创造想象）或直觉思维。直觉思维具有整体把握、直观透视与空间整合、快速判断的特点，形象思维的基础是观察能力、联想能力和想象能力（包括再造想象和创造想象），在这方面工具软件，典型的如几何画板可以辅助学生对一些几何问题和力学问题进行研究与探索，电子表格软件可以帮助学生从大量的数据中发现问题、研究问题并寻找结论；此外，网络虚拟实验环境也可以提供一些学生在现实中无法体验的情景，通过网络进行一些虚拟的科学实验，辅助学生进行探索与思考，使学生通过亲身体验培养直觉思维和形象思维。
最后，在互联网环境下开展研究性学习，有利于培养学生创造性思维环节五，即辩证思维。辨证思维（即辩证逻辑思维）是指“能运用唯物辩证观点来观察、分析事物尊重客观规律，重视调查研究，一切从实际出发，实事求是；能用对立统一观点看问题，既看到事物之间的对立，也看到事物之间的统一，还要看到不同事物在一定条件下可以互相转化，即既要看到事物的正面，也要看到反面，能从有利因素中看到不利因素，也能从不利因素中看到有利因素，总之是两点论不是一点论”。网络平台使得学生与学生之间、学生与教师之间、学生与相关专业人事进行交流，互相从问题的不同侧面进行辩论与探讨，可以使学生进行充分的调查研究、探索事物的来龙去脉，更加全面的认识问题。
另外，需要提到的一点是，在网络环境下开展研究性学习并不排斥非网络环境下的研究性学习，而是网络环境下研究性学习能更好地培养学生的创新精神，并适应信息时代的人才要求。
四、研究性学习网络环境
1．网上资源是研究性学习的重要知识源泉
《指南》中关于研究性学习内容的选择和设计，要因地制宜，发掘资源。“选择研究性学习的内容，要注意把对文献资料的利用和对现实生活中‘活’资料的利用结合起来。要引导学生充分关注当地自然环境、人文环境以及现实的生产、生活，关注其赖以生存与发展的乡土和自己的生活环境，从中发现需要研究和解决的问题。”
这些需要研究的问题从哪里来？文献资料从哪里来？解决问题的思路从哪里来？当然，它们可以来自于书本、图书馆、博物馆等。但决不可放弃网上资源。目前国内的科普网站有科普之窗、伊文科普、中国科普、北京科普、科普社团、大科普网、趣味科普站、中国科普城、中国科普博览、前沿科学科普网等近百个。它们均含有丰富的资源。比如：中国科普城(http://www.stcity.net.cn/)，内容上分为交通运输、环境保护、军事天地、电脑时代、地球科学、空间科学、海洋科学、生命科学、风土人情和文学艺术等十大类，近千个小类。已收录了近百册图书500万字的文字资料，图片近3000张，文章近1万篇，并且每天以100-200篇文章的速度增加。中国科普（http://www.cpus.gov.cn/）由科学技术部政策法规与体制改革司主办，旨在让公众理解科学。栏目有政策法规、科普动态、科普基地、科技前沿、科普论坛、科学与生活、科技史话、科学人物、少年科技乐园等。
国际上也有许多科普资料，如位于硅谷的SanJose现代技术革新博物馆，由旧金山市政府投资1亿美元、博物馆自筹5000万美元而建成。博物馆中的计算机可用于设计自行车、机器人、电子软件、人体科学、自然科学、计算机实验室，绝大部分是参与式设计，还专门设计了竞赛项目。馆长认为，这本身就是博物馆的精神。博物馆设有学习中心，有计划地组织学校教师来中心接受培训，全力为提高教师的科技素养服务。给学生安排的观摩活动更是丰富多彩，各专题的活动月月更新。洛杉矶市郊Getty艺术博物馆于1995年开馆，藏品都输进可以互动查询的联网计算机。每年有4万名学生、1.5万名教师前来参观学习。博物馆介绍了各种活动和计划，其议题都提供给教师参考。这些高质量的博物馆为启发学生的创造性思维与学习、帮助教师在职进修提供了很多便利条件。
2．工具软件是研究性学习的重要辅助工具
研究型学习可分为文献研究、实验或观测、调查研究、建摸概括、畅想论证、思辩探究等，都是在教师的指导帮助下学生独立从事某项课题研究，包括学生自己提出问题，确定研究课题，独立开展研究，最后提交研究报告，其一般程序分为指导确定选题、制订研究计划、实施研究、撰写研究成果等四个步骤。其中每一个步骤都可以用计算机辅助完成。比如，在实施研究阶段，“学生在教师的指导下，对收集到的资料、信息、数据等进行分析、整理、加工，提取有用的信息进行课题研究，得出结论。”此时字处理软件(如：MSWord97/2000和WPS2000等)与电子表格软件(如：MSExcel2000等)就是最好的辅助工具。在撰写研究成果，“学生将研究结果以报告或论文的形式展示出来，通过交流研讨，分享成果，进行思维碰撞，使认识和情感得到提升。研究成果的展示方式可以是大字、模型、小品、漫画、图片、声像、多媒体等丰富多彩的形式，此时字处理软件(如：MSWord97/2000和WPS2000等)与电子简报软件(如：MSPowerpoint97/2000等)就是最好的辅助工具。”
有一些工具软件可以直接辅助学生进行探索和研究，典型的有“几何画板”。几何画板是人民教育出版社和全国中小学计算机教育研究中心（以下简称“中心”）于1995年联合从国外引进的工具平台类优秀教学软件。自93年“中心”推出几何画板的汉化版以来，很快受到数学教师的欢迎，经过“中心”近几年举办多期有关几何画板的应用培训班及部分学校的积极试验，目前运用几何画板进行数学教学革新的思想已开始为教师们所接受，并已逐渐在全国不少中学的教学中应用和推广。几何画板可以帮助学生从动态中去观察、探索和发现对象之间的数量变化关系与空间结构关系。例如，为了让学生较深刻地理解两个直角三角形全等的条件，可以让学生利用几何画板做一次这样的数学实验：在该实验中，学生可通过任意改变线段的长短和通过鼠标拖动端点来观察两个三角形的形态变化，学生从中可以直观而自然地概括出直角三角形全等的判定公理。目前几何画板可以用作数学和物理相关研究性学习内容的重要辅助研究性工具。
网络虚拟实验环境也可以提供一些学生在现实中无法体验的情景，可以帮助学生就一些需要进行实验而缺少实验条件和实验环境的研究性学习内容提供帮助。网络虚拟实验是在Web中创建出一个可视化的三维环境，其中每一个可视化的三维物体代表一种实验对象。通过鼠标的点击以及拖曳操作，用户可以进行虚拟的实验。网络虚拟实验室实现的基础是多媒体计算机技术、网络技术与仪器技术的结合。虚拟仪器技术与认知模拟方法的结合也赋予虚拟实验室的智能化特征，无论是学生还是教师，都可以自由地、无顾虑地随时进入虚拟实验室操作仪器，进行各种实验。不但为实验类课程的教学改革及远程教育提供了条件和技术支持，还可以随时为学生提供更多、更新、更好的仪器。通过网络虚拟实验室，能够通过计算机在网络中模拟一些实验现象。它不仅仅能够提高远程教育的教学效果，更加重要的是对一些缺乏实验条件的学生，通过网络同样能够“身临其境”的观察实验现象，甚至和异地的学生合作进行实验。[10]
3.网络平台是合作研究与项目管理的重要工具
研究性学习的组织形式主要有三种类型：个人独立研究、个人研究与全班集体讨论相结合、小组合作研究。
个人独立研究可以采用“开放式长作业”形式，即先由教师向全班学生布置研究性学习任务，可以提出一个综合性的研究专题，也可以不确定范围，由每个学生自定具体题目，并各自相对独立地开展研究活动，用几个月到半年时间完成研究性学习作业。这么长时间的“作业”，教师如何对其进行监控？其它同学如何了解其进展？如何共享研究成果？在网站上定期发布其研究进展或用Email不定期的通报相关情况应是一种较好的解决办法。
采用个人研究与全班集体讨论相结合的形式，全班同学需要围绕同一个研究主题，各自搜集资料、开展探究活动，取得结论或形成观点。再通过全班集体讨论或辩论，分享初步的研究成果，由此推动同学们在各自原有基础上深化研究，之后或进入第二轮研讨，或就此完成各自的论文。显而易见，网络是其最好的交流和共享平台。比如，开始时，每个同学的搜集的资料和自己取得结论或形成的观点可以在网上发布；可以全班集中讨论，也可以通过Email或BBS异步讨论；将初步的成果公布在网上，再继续通过网络进行讨论，如此反复。
小组合作研究是经常采用的组织形式。学生一般由3-6人组成课题组，聘请有一定专长的成人(如本校教师、校外人士等)为指导教师。研究过程中，课题组成员各有独立的任务，既有分工，又有合作，各展所长，协作互补。此时，小组的合作非常紧密，更需要共享资源、共享思想、协调任务进度，因此更离不开网络的支持。目前，北京师范大学网络教育实验室在教育部现代远程教育关键技术的支持下已成功开发出一套完整的协作学习系统WebCL（www.webcl.net.cn），该系统除了支持资源共享、不同分组策略和互动协作等功能外，还具有任务调度、项目（活动）管理等功能。同时，北京师范大学与北京泰盛德公司开发的新纪元因特网协同教学系统是在学校局域网上进行合作学习和研究性学习的有利工具。该系统具有Internet教学平台、资源库管理平台、电子阅览室平台和学校Intranet应用平台，可以优化教学过程，创建开放试资源建设机制，在国内处于领先地位。
五、结论
施乐公司首席科学家和副总裁、PaloAlto研究中心(PARG)主任约翰•布朗博士认为，知识有两种，一种是外显的，另一种是内显的。外显知识与概念有关，而内隐知识与实际知识、技能、诀窍有关。隐性知识在行为、做事情和参与社会活动时就展现出来，因此，内隐知识会以一种慢慢出现的共享的理解形式在一起工作的人群中传播。在物理上教给学生概念、概念化的框架以及物理事实，这些都是物理的外显知识，这并不能使学生成为物理学家。要想成为物理学家，他们必须学习这门知识的惯例，在内隐知识和外显知识的交互作用下形成一个平台，这种相互作用是以认知为特点的，并存在于深思熟虑的调查行为中。
展望数字时代的潮流，人们有机会创造一种新的学习方阵，这一网络方阵中将包括大量具有某些特殊交叉兴趣的成员（甚至小孩）。布朗博士曾观察过一个纽约的7岁孩子和一个宾夕法尼亚大学的专家谈论企鹅，相信这个专家绝对没有想到他在和一个7岁孩子对话，而这个孩子的学校没有一个人对企鹅感兴趣，但这个孩子通过网络搜索找到了兴趣团体。
研究性学习使学生的内隐知识与外显知识发生相互作用，以增长学生自己的创新能力和实践能力。通过网络，学生可以跨时空地与不同年龄、不同性别、不同知识背景甚至不同种族的人们相互交流、相互学习。因此，网络环境下的研究性学习应成为学习的主流，它不只是目前我国高中学生的一种学习方式和一门课程，还应是终生学习的一种主要方式。
参考文献:
《普通高中“研究性学习”实施指南（试行）》，国家教育部，2001.04.11
《试论研究性学习》,张肇丰
《运用网络技术开展研究性学习》，荆孝民
《基于网络应用的研究性学习课程目标思考》，柳栋、王天蓉(执笔)、陆爱民、张来春、汪佳敏，维存教育实验室，2001.05
《基于网络应用的研究性学习模型思考》。陆爱民，2001.05
《略谈“研究性学习”》，胡世良，丰县中学
《建构信息技术支持下的研究性学习》，魏薇，天津十七中学
《研究性学习的时代意义》，张肇丰
《现代教育技术与创新人材培养》，何克抗，2000.01.18
《构建基于WEB的虚拟实验室》，车皓阳、余胜泉、何克抗，2000.03
《关于协作学习的结构化模型研究》，黄荣怀，2000.04
《教育文摘周报》
《基于网络应用的教师角色以及研究性学习辅导》，柳栋、王天蓉、汪佳敏、陆爱民、张来春，维存教育实验室，2001.05
《美国中小学研究型多媒体教学模式述评》，林莉，《全球教育展望》
《美国创造性人才的培养与教师培训的新趋势》，《教育参考资料》，2001.20