打开STEM教学的黑匣子

“

当前，全球各国都在如火如荼地开展STEM教育。STEM是实验科学，书本作为信息媒介，本身在教学上是不足的。学生需要动手做，而不是背定律、记公式。然而，实操试验往往容易僵化成流程化的“烹饪指南”。

来自美国的一项互动模拟实验程序革新了传统的STEM教学，打开了STEM教学的黑匣子。

”

2017 WISE AWARDS 入围项目之美国篇

PhET互动模拟程序

项目名称：PhET Interactive Simulations，PhET互动模拟程序

项目内容：作为一款免费在线互动模拟程序，PhET致力于推进世界范围内的科学和数学教学，支持更高效和更高参与度的教育

开展机构：美国科罗拉多大学波尔得分校，PhET互动模拟程序

总       部：美国科罗拉多州波尔得市

项目范围：全球

受益人数：每年超过8千万人使用

项目代表：Kathy Perkins 博士

网       站：https://phet.colorado.edu

PhET项目负责人Kathy Perkins 博士

传统科学教育

在这个越来越由科技主导的社会，如何培养更广泛的科学和数学能力，成为教育的关键。然而，无数研究表明，传统的K-12和高等教育的科学教学无法有效激发学生对科学学习的兴趣和动力，更不能发展他们对科学更深层次的概念性理解、科学过程技能的获得以及对科学的专业视野。

传统的电路实验（直流和交流）

PhET：打开STEM教学的黑匣子

PhET由诺贝尔物理学奖获得者卡尔·威曼于2002年创立，是一款免费的在线物理、化学、生物、地理及数学仿真程序。通过创新的交互模拟，帮助学生在一个个生动的交互游戏式的学习环境中进行探索式学习。

PhET创始人、诺贝尔物理学奖获得者卡尔·威曼

亮点1: 抽象概念的可视化

PhET整合了信息技术与科学课程实验教学，把抽象的科学概念和不可见的微观事实（如电流）可视化，同时提供了增强理解的动态视化模型，学生可以随时随地探索、操作并测试实验，体验直观、逼真的实验过程。

PhET：电路实验（直流和交流）模拟程序

PhET：能量的形式和转化

PhET项目利用研究和严格的质量把控测试，保证STEM教学资源的质量。针对学生在学习课堂内容和练习时出现的普遍问题，每一个模拟程序都发展出一套具体的学习目标。在研发过程中，每个模拟程序都经过反复的测试和修改，确保界面设计和反馈能够激发学生进行建设性的探索学习，多问假设性问题，理解科学和数学的核心概念。

亮点2: 使用可在线，也可离线

对于缺乏实验设备或网络的课堂来说，这是个太大的福音。整个PhET模拟程序非常灵活，不限于用户的年级，可用于线上、线下不同的环境中（课堂、实验室、家庭作业）。

亮点3: 不同语言版本

PhET软件已被翻译成89种语言，网站被翻译成40种语言，其中被翻译的模拟程序已达到7000多个。同时，PhET网站还为译者提供了翻译程序界面，可进行自行翻译。

亮点4: 丰富的教师资源

科罗拉多大学波尔得研究中心明确指出，PhET始终是一项工具，关键还是学生要学会使用。因此，他们进一步为用户提供丰富的教师资源，帮助老师更好地把PhET融入课堂，发挥其工具的作用，真正落实探索式学习。

亮点5: 免费，免费，免费！

PhET的影响

目前，PhET模拟程序已在国际上被广泛使用，每年使用量超过8千万次，包括30%左右的国际使用率和每年25%的增长率。

PhET模拟程序2011年被美国科技创新博物馆（Tech Museum of Innovation）授予“微软教育科技奖”，2014年获得美国宾夕法尼亚大学沃顿商学院与分析数据提供商QS（QS 世界大学排名的发布者）联合评选的 “重新想象教育·创新教学奖”。

未来发展

PhET的创新步伐从未停止。目前，PhET正在研发能够为残疾学生服务的模拟程序，于2017年5月发布了第一个可用程序。同时，PhET也在进行可以加强交互操作性的研发活动，包括模拟软件定制、基于API的跨科技控制、活动互动后端数据流等。

图片来源：Science Bits

独家编译：21世纪教育研究院实习生梁楚颖

美术编辑：林铿蓥

延伸阅读：

关于WISE教育项目奖：

从2009年设立起，WISE教育项目奖已收到来自150多个国家的超过3000份申请，并产生了48个获奖项目。这些项目从世界各地、各领域评出，因其创新性、影响力和可规模化的潜力而受到WISE的表彰。2017年获奖的6个项目将于今年9月揭晓，并将会被邀请出席于2017年11月14-16日在卡塔尔多哈召开的第八届世界教育创新峰会。

关于世界教育创新峰会(WISE)：

在卡塔尔基金会主席谢赫•莫扎•宾特•纳赛尔殿下的倡议下，世界教育创新峰会(WISE) 于 2009 年正式开幕。WISE 是一个为激发创新思维、辩论和行动而创办的国际性、跨领域平台。第八届世界教育创新峰会将于2017年11月14日至16日在卡塔尔多哈举办，其主题为：“共存共创：学习共处与合作” 。

关于LIFE教育创新：

LIFE教育创新是一个集研究、倡导和行动于一体的大型公益项目。LIFE寓意着教育关乎生命、融于生活和贯穿终身。通过持续研究和传播全球范围内的教育创新经验， LIFE致力于成为引领和推动教育创新的跨界合作公共平台。