选择这一章作为阅读的内容，是因为一眼看上去，就对这一章所涉及到的点还挺感兴趣的。由于我的能力有限，加之对这一方面的内容的知识了解甚少，初读时就觉得其中一些概念十分晦涩难懂；但在看过几遍之后，对这一章有了大致的理解，大体上明白了这一章所表达的文字意思以及传递的观念性的一些认识。

       这一章主要讨论了以（计算机）模型为中心的三种方式：

       ①根据模型的学习中（learning from models），主要通过改变学生的输入变量的值并观察输出变量的值，来探究模型本身。在学习的过程中学时通过探究学习收集隐藏在模拟背后的知识。

       ②二是通过建模的学习（learning by modeling）中，学生按照要求构建一个外部模型，可以用来模拟重建审视系统可观测到的现象。学生通过创建模型来学习。

       ③三是在基于模型的探究性学习中（model-based inquiry learning），即前面两种方式结合起来的学习方式。学生可以通过改变输入变量和观察输出变量的值来研究它，然后重建模型。此时，这两个模型作用是相似的。这产生了一个探究的整合过程。

一、根据计算机模型学习

       根据计模型学习即学生用给定模型做实验，在改变模型表现的基础上，试图构建一个心智模型。学生通过模型界面与计算机模型交互，在交互过程中允许他们改变模型变量的值，允许用不同的方式显示操作的计算结果。

        根据模型学习分为以下几个步骤：

        目标确定——确定一个总的研究问题，学生对该领域进行广泛分析；

        假设生成——选择这个领域的某个具体陈述来思考；

       实验——学生设计和执行一个检验这个假设或模型有效性的测试，进行预测并解释实验结果；

       结论——学生提出关于假设的有效性结论或形成新的观点；

       评价——反思学习过程，习得该领域知识。

       这些过程直接产生知识，因为它反映了信息到知识的转换，又称为“转换性探究过程”。因为探究性学习是伴随许多活动和反复的复杂学习，包括了以计划和检测学习过程为目的的程序。同时，转换性过程和调节性过程形成了探究学习的主要过程。

       其中，评价占据很特殊的位置，它处在转换过程和常规过程之间。在评估（或反思）过程中，学生检验探究过程及其结果，并试图回溯一步，从自己的经验中学习。这种反思可以涉及到实验过程本身，也可以涉及正在研究的领域。评估活动可以发生在循环的任何阶段，而不只是在评估过程中，并且可以影响探究过程本身，因而对探究过程具有一种调节的作用。通过为学生提供足够的支架提高探究学习的有效性。最后来以几个事例说明，在一个探究型的环境所提供的情景中学习，相比于传统课堂，学生对知识的理解和掌握更有促进作用。

二、通过创建计算机模型来学习

       其与建构主义基本原理一致，建构主义认为知识建构发生在学生从事创造客体的活动之时。这里，学生不是探究模型，而是主动创建模型。科学总是利用模型来认识一个领域。它们都遵循同一个原理，学生确定一个可执行的模型，这个模型是按照图表结构画的，所产生的结果是模型表现出来的理念的结果。

       建模活动始于科学问题。需要经常给学生提供让他们模仿某一现象的任务，学生的总体目标是以这种方式创造一个模型，该模型的行为是模仿理论模型或真实现象的行为。这样能使他们更好地进行这一方式的学习。

       Hestenes的“概念化”观点建议，学生需要通过是三类过程来复演它：.

      ①明确目标——在此过程中辨识和定义对象及变量。学生提取研究对象和变量，做出模型的最初轮廓。

     ②说明——在此过程中明确变量之间的关系和方程。变量之间的关系以定性或可计算的定量的方式加以确定，还可以引入其他变量。

       ③评价——根据真实世界的情况及其和预期相符的情况来解释模型的结果。对照预期评价模型结果，并与自己的观察作比较。

        一些研究还表明：通过建模学习对理解动力系统有积极的作用。建模能更好地理解概念性的内容和解决的方案，提高学习者解决问题的能力。建模能显著提高学生的探究技能。使用建模设施的学生在探究后侧和远迁移问题上有所提高。使用建模工具进行建模的同学，在建模技能方面要强于那些使用较传统的工作表的同学，而且他们还可以用较复杂的方法对领域进行建模。

三、基于模型的探究学习

       许多建模文献都认为，建模是一个独立活动，建模的过程发生在缺乏要建模的数据的情况下。所以建模仍是一个纯理论的活动。模型用于描述从给定模拟中生成的数据的研究工作，因此建模成为探究过程中的一个组成部分。

        这一节中，简要介绍了一个具体的学习环境——Co-Lab。 在这个环境中，学生组成小组来合作完成一个科学探究任务，他们有机会探究现有模型、借助系统动力学的专用建模语言来创建正式模型，并将自己所建模的结果与通过模拟所生成的数据或是从实验中收集的数据加以比较。

        一个典型的Co-Lab任务是，构建在该环境中发现的现象的一个模型，或将其作为一个模型，或作为一个可以远距离控制的远程实验室。例如学生可以连接到一个小型温室，里面有植物和测试CO₂、O₂、H₂O浓度、温度、光强的感应器。该环境的目标是构筑一个模型，用来描述作为有效光照量的函数的光合作用率。为了实现这一目标，学生可以利用从感应器读出的数据，并通过改变灯的位置或是否点亮来控制光的强度。学生可以制成图标来反应每种水平的光照所带来的光合作用率，综合这些结果能让他们把光合作用率建模成一个光照水平的函数。

       Co-Lab的主要特征是，它在一个环境里将通过在实验室里的模型学习和通过在研究室里的建模学习结合起来。这样做是为了使学习过程更加透明，作为模型或者模型的一部分，假设变的可视化；作为模型输出，假设所预测的结果也变的可视化，模型的有效性可以参照从实验室手机的域模型的数据来评估。把该模型与参考模型进行结构性对比，在此基础上评估学生的模型也是有可能的。

        因此具有任务型动机的学习者往往表现出更深入的学习过程，“过程合作者”的方式给学习者常规性支持，会使得学习者在建模任务上有更好的表现。

       在模拟环境中通过模型学习和通过建模学习二者主要的不同在于：在前者中，学生看不到模拟背后潜在的模型；而在建模学习中，模型的准确特征就是学习的重点，因此，知识类型越直观，越适合根据模型来学习；而在通过建模的学习中，比较明确的概念知识更容易获得。两种方法中，比较一般性的、过程导向的知识都应该被习得。

       学习过程还设计相似性，科学探究过程（明确目标、生成假设、实验、总结）和建模过程（明确目标、说明、评价）非常相似。然而二者存在根本区别：

①在根据模型学习中，一个（套）假设不必形成一个可运行的模型；②在通过建模的学习中，实验并不是构建模型时收集数据的必要手段，学生可以多渠道收集数据并将其作为创建模型的输入。

      如果没有支架，学生就无法展开探究和建模或者二者的结合，对此的启发就是支架式教学。在探究研究中，一整套探究的认知工具已经得到发展，用于建模的比较性支架也即将出现。在整合设计环境中，将不同的方法整合在一起，合作或多种认知工具为学习过程提供支架，这类环境能够为学生提供学习机会，帮助学生获得直观和正式的领域知识以及一般过程知识。

四、我的一点小感想

     通过对这一章内容的阅读，了解到了计算机模型（模拟）在学校中起到的一些作用，并对文中讨论的三种方式有了一定的认识，知道了这些方式发展的脉络以及大致实施的情况。我也认识到，模型促进的学习是基于建构主义学习理论之上发展为而来的，与计算机辅助教学有很大的关联性。模型促进的学习为学习者提过了一个模拟真实的学习环境，并为他们的学习提供了支架，促进了他们更加有效的学习，并使学习者在一个动态的学习过程中完成问题解决。

建构主义主张，世界是客观存在的，但是对于世界的理解和赋予意义却是由每个人自己决定的。我们是以自己的经验为基础来建构现实，或者至少说是在解释现实，每个人的经验世界是用我们自己的头脑创建的，由于我们的经验以及对经验的信念不同，于是我们对外部世界的理解便也迥异。所以，学习不是由教师把知识简单地传递给学生，而是由学生自己建构知识的过程。学生不是简单被动地接收信息，而是主动地建构知识的意义，这种建构是无法由他人来代替的。因此，模型促进学生就是在让学生在模型的基础上进行学习，让学生进行知识意义的建构。

学习过程同时包含两方面的建构：一方面是对新信息的意义的建构，同时又包含对原有经验的改造和重组。第一个方面与通过创建计算机模型来学习相一致，第二个方面与根据计算机模型学习相一致。因此，模型促进的学习更多是借鉴了建构主义学习理论的一些观点。

建构主义认为，学习者的知识是在一定的情境下，借助他人的帮助，如人与人之间的协作、交流、利用必要的信息等等，通过意义的建构而获得的。理学习环境中的情境必须有利于学习者对所学内容的意义建构。在教学设计中，创设有利于学习者建构意义的情境是最重要的环节或方面。在模型促进的学习当中，教学应使学习在与现实情境相类似的情境中发生，以解决学生在现实生活中遇到的问题为目标，为此学习内容要选择真实性任务，不能对其做过于简单化的处理，使其远离现实的问题情境。

模型促进的学习当中呈现的是整体性的任务，让学生尝试进行问题的解决，在此过程中学生要自己发现完成整体任务所需实现完成的子任务，以及完成各级任务所需的各级知识技能。学习者通过解决一个实际问题，基于任务或者是任务驱动式的学习。在创设的学习情景中探索，发现解决问题所需的基本知识技能，在掌握这些知识技能的基础上，最终使问题得以解决。