STEM教育视域下虚拟学习环境Omosa项目分析及应用启示

Omosa是澳大利亚悉尼大学基于STEM理念开发的虚拟学习环境,模拟星球生态系统关系,用于培养学生的知识建构与创新能力。利用模型构建的方法分析了Omosa虚拟学习环境的内部结构模型和外部结构特征,其学习者模块、环境模块、代理模块、事件模块和干预模块协调有序地配合,构筑了浸润式的类似于真实的学习环境,使学生在参与科学探究过程中有意义地建构科学、工程等学科知识。基于Omosa三维环境和二维环境的实现机制、个体代理推理机制和算法机制,实现了一个开放的、复杂的和适应性的智能学习环境,学生可主动地探索虚拟世界中事物之间的关系,寻求解决问题的策略,使学习转变为一个意义建构的生态过程。以Netlogo环境为例,设计了教师教和学生学的双重过程模型,基于5E学习循环模型开展项目活动,通过学习效能量表调查发现学生在自我效能、动机、元认知意识、技能等方面均有提升。此外,虚拟学习环境的认知工具和可视化学习工具及学习资源帮助学生提升了问题解决能力,促进了学习者计算性思维和高阶思维的发展,有助于MOOC学习和创客教育。