知识整合教学理论解读：将碎⽚化知识转化为连贯性想法——访学习科学国际
著名专家马西娅·C·林教授
本⽂由《现代远程教育研究》杂志授权发布
作者：赵国庆、张丹慧、陈钱钱
编者按
马西娅·C·林（Marcia C. Linn）是国际科学教育领域的著名学者，现任美国加州⼤学
伯克利分校教育学院教授，技术增强的科学学习中⼼（Technology Enhanced
Learning in Science，简称TELS）主任。她系统提出了知识整合教学理论，并在知
识整合教学理论的指导下，研发出WISE科学探究学习平台和⼤量体现探究式学习特
⾊的科学探究项⽬。林教授团队的学术成果颇丰，在《科学（Science）》《科学研
究杂志（Journal of Research in Science）》《学习科学杂志（Journal of the
Learning Science）》等顶级杂志或学术会议发表论⽂300余篇。她主持开发的
WISE科学探究平台吸引了来⾃全球超过15000名科学教师、研究者和课程开发⼈
员，超过25万名中、⼩学⽣通过在线⽅式体验了科学探究活动。
摘要
过去30多年的学习科学研究发现，知识告知型教学的效果⾮常不理想。意义学习等
体现建构主义学习理论的主流学习理论都认为，学⽣已有的想法（知识）应该成为
他们学习新知识时的⾸要资源。知识整合教学理论是马西娅·C·林教授基于科学教育
与计算机教育研究中发现的共性问题发展出来的⼀套教学理论，其核⼼⽬标是帮助
学习者形成连贯性的科学理解。知识整合教学理论认为，与主要聚焦于新想法相
⽐，尊重学习者的已有想法并将新旧想法进⾏对⽐，学习者能够取得更⼤的成功。
知识整合教学正是通过诱出想法、添加想法、辨分想法、反思和整理想法等环节将
学习者碎⽚化的知识转化为连贯性想法的过程。实施与评价知识整合教学理论时，
要按照让科学触⼿可及、让思维看得见、帮助学⽣向他⼈学习和促进学习⾃主四⼤
核⼼原则，关注学⽣是否形成了连贯的科学理解，以及能否应⽤证据在不同的想法
间建⽴连接。
关键词：马西娅·C·林；知识整合教学理论；连贯性理解；科学教育；技术增强学习编程小学生有必要学吗
马西娅·C·林于1965年在斯坦福⼤学获得⼼理与统计学学⼠学位，1967年和1970年在斯坦福⼤
学分别获得教育⼼理学硕⼠和博⼠学位。博⼠期间师从著名统计学家克隆巴赫（Lee J.
Cronbach）和著名⼼理学家希尔加德（Ernest R. Hilgard），1967-1968年到瑞⼠⽇内⽡访学⼀
年，师从著名教育⼼理学家⽪亚杰（Jean Piaget）。林于1996年⼊选美国科学促进会理事会
（American Association for the Advancement of Science， Board of Directors），2003年⼊选
国际学习科学学会理事会，2005年当选美国科学促进会教育分会主席（Chair of the Section on
Education），2007年当选国际学习科学学会主席（President of International Society of the
Learning Sciences），同年⼊选美国教育科学院院⼠（Member of the National Academy of
Education）。
林是国际科学教育领域的著名学者，在学习科学领域，特别是在技术增强的科学学习领域有杰
出贡献。她的重要贡献有：系统提出了知识整合教学理论，并在知识整合教学理论的指导下，
研发出WISE科学探究学习平台和⼤量体现探究式学习特⾊的科学探究项⽬。林教授团队学术成
果颇丰，在《科学（Science）》《科学研究杂志（Journal of Research in Science）》《学习
科学杂志（Journal of the Learning Science）》等顶级杂志或学术会议发表论⽂300余篇，代表
性著作包括：《计算机、教师和同伴——科学学习的伙伴（Computers, Teachers, Peers:
Science Learning Partners）》（2000年）、《科学教育的⽹络环境（Internet Environments
for Science Education）》（2004年）、《设计连贯的科学教育（Designing Coherent Science
Education）》（2008年）、《学科学和教科学：利⽤技术促进知识整合（Science Teaching
and Learning：Taking Advantage of Technology to Promote Knowledge Integration）》（2011年）。林教授团队不仅在教育理论研究上成果颇丰，在教育实践领域也有着强⼤的影响⼒。她主持开发的WISE科学探究平台吸引了来⾃全球超过15000名科学教师、研究者和课程开发⼈员，超过25万名中、⼩学⽣通过在线⽅式体验了科学探究活动（Linn et al.，2010）。如今，以WISE为核⼼的科学探究学习研究与实践共同体已经形成。研究团队的这些成果不仅在科学教育领域，还在学习科学和教育技术等领域产⽣了重要影响。
⼀、知识整合教学理论诞⽣的历史背景
访谈者：尊敬的林教授，您好！⾮常荣幸能有机会采访您。从您的简历来看，您在本科阶段修读的是⼼理与统计学，硕⼠和博⼠阶段修读的是教育⼼理学，但您的研究⼯作⼤都聚焦在科学教育领域，更确切地说是技术增强的科学学习领域。请问您为何选择科学教育作为您的研究领域呢？这与您的个⼈成长或学习经历有关系吗？
马西娅·C·林教授：选择科学教育这⼀研究领域对我来说是⼀条⾃然⽽然的路。我对科学学习的浓厚兴趣源⾃于我出⽣在⼀个热衷科学学习的家庭，这也使得我成为了⼀名终⾝的科学学习者。
我是家中的长⼥，我的⽗亲（George Cyrog）坚信每个⼈都可以学习科学和⼯程的⽅⽅⾯⾯，⽽且他本⼈就是这⼀信念的践⾏者。他对科学学习的热爱⽆处不在。他收集岩⽯和矿⽯，在西南地区的沙漠中勘探以寻⽊化⽯（Petrified Wood）或绿玛瑙（Green Agate），他还把我们收集到的材料加⼯成宝⽯并制作成珠宝。我们全家定期去美国西部的沙漠收集岩⽯和矿⽯并勘探新的地点。我跟⽗亲⾛在旱溪上，寻着玛瑙、黄⾦（我时刻期待着能到）、⽊化⽯或⿊曜⽯（Obsidian）存在的蛛丝马迹。我常常能够准确地识别这些标志并到我要收集的岩⽯。幸运的是，我的⽗亲⾮常愿意收集那些我认为有趣的东西。我学会了如何切割⼀些⽯头并把他们做成宝⽯或书镇。在这个过程中，我学会了维修损坏的东西，理解了机器⼯作的原理以及如何在花园⾥种植植物。这些经历让我相信⾃⼰能够随时学习新的科学知识（Linn，2000）。
⽗亲激发了我对科学本⾝的浓厚兴趣，母亲则帮助我成为终⾝的阅读爱好者。我的母亲（Frances Cyrog）是⼀名⼩学校长。在从⼩学教师成长为校长的过程中，她在个别化阅读教学⽅⾯形成了⾃⼰的哲学。另外，母亲还帮我形成了我对学习和教学的信念。在我什么都不懂的时候，她就开始热情洋溢地给我读书。在我⾼中⽣病的时候，她常常坐在我的床边给我读我最喜欢的⼩说。她认为让学⽣⾃⼰选择要读的书⾮常重要，⽼师应该给学⽣提供必要的帮助。母亲甚⾄精细地计算出学⽣在选择他们能够理解的书以及理解他们当时并不能⽴即理解的内容时需要⽼师多⼤程度的帮助（Linn，2000）。
⾮常庆幸，我有这么伟⼤的“学习伙伴”。我的⽗亲是⼀个伟⼤的引领者和导师，他坚信我能学习任何知
识，并⿎励我去探索⽽⾮直接告诉我答案。他为我提供探索岩⽯和矿⽯、勘探旱溪时需要的必要⼯具，如镐、收纳包和地图。母亲则激发了我对书籍的热爱，培养了我对所读书籍和所经历的事情进⾏反思的品质。在后来的⽣活中，我的孩⼦们也让我懂得学习者在求知的过程中需要采⽤不同的⽅法和途径。回顾往事，我认为，我在学习矿⽯、修理旧机器以及帮助孩⼦们学习阅读等⽅⾯的经历为我在多个领域中建构新的理解打下了坚实的基础。这些经历也让我相信，学⽣可以学习新的复杂知识，只要这些知识和他们的⽣活密切相关，并在学习过程中得到合适的⽀撑和指导（Linn， 2000）。
访谈者：您的经历正是“⽗母是孩⼦最好的⽼师”这句话的最佳印证！可以看得出，正是您的⽗母激发了您对科学和学习研究的强烈兴趣，并最终⾛上了科学教育的研究道路。但我依然好奇的是，⼜是什么原因让您选择了从计算机或技术的视⾓来研究科学学习的呢？
马西娅·C·林教授：在我开始科学教育与计算机的相关研究之前，早期在计算机编程教学、学⽣学习以及课程变⾰上的研究深深地影响了我。选择从技术增强学习的⾓度来做科学学习研究的主要原因有两个：⼀是20世纪70年代初到80年代中期我在劳伦斯科技馆（Larence Hall of Science）的⼯作经历，⼆是90年代在计算机编程教学⽅⾯的研究经历（Linn， 2000）。
从20世纪70年代初到80年代中期，我在劳伦斯科技馆⼯作。我在那⾥亲⾝体验了如何基于学⽣⾃⾝想法来设计课程以帮助他们重构知识。在劳伦斯科技馆和卡普拉斯（Bob Karplus）的紧密合作中，我看
到了创造性的课程观是如何被运⽤到科学学习项⽬当中的。这种运⽤使原本枯燥的科学课程变得引⼈⼊胜，改变了学⽣对科学的看法并让学⽣对科学知识形成了深刻的理解。卡普拉斯是⼀位对⼩学科学教育有着浓厚兴趣的物理学家。他在劳伦斯科技馆开展了⼀项长达10年的“科学课程提升研究（Science Curriculum Improvement Study）”。在我去劳伦斯科技馆之前，研究正处于最后的试验和改进阶段。我的任务是为特定⼈（包括聋⼈学⽣和盲⼈学⽣）定制课程材料，并设计能够帮助教师发掘学⽣已有想法的课堂评价体系。卡普拉斯有⼀套完善的课程开发和课程材料提炼程序：（1）研究⼩组通过头脑风暴产⽣想法；（2）⼩组成员（都曾做过教师）在各种各样的情境中试验这些想法；（3）通过访谈学⽣了解他们的理解⽔平
并获取他们的反馈；（4）研究组再次会⾯，讨论课程材料取得了多⼤的成功以及下⼀步如何改进；（5）再次测试修改后的材料，形成最终版本（Linn， 2000）。随着“科学课程提升研究”在越来越多的学校中开展，成本也逐渐降低。尽管在后来的商业化过程中遇到了困难，但那不是因为学⽣学习科学⽅⾯失败了，⽽是因为在全美⼩学中使⽤复杂材料进⾏科学课程教学是极为困难的。尽管如此，“科学课程提升研究”的很多创造性活动被进⼀步提炼、修改和应⽤到更多的新项⽬中，卡普拉斯开辟的活动设计流程被很多其他项⽬采⽤。实际上，我们的“计算机作为学习伙伴”（Computer as Learning Partner，简称CLP）项⽬的课程设计就深受卡普拉斯的启发。
在开始CLP项⽬之前的1983年，我正在进⾏⼀个美国国家教育学院（National Institute of Education）
项⽬的总结收尾⼯作。那个项⽬研究使⽤聚焦于计算机编程教学的教学技术对学⽣认知的影响。我在总结时发现，当时的教学模型和实践并没有充分挖掘计算机这⼀新兴⼯具的潜⼒。为了开展计算机编程教学研究，我和计算机科学家、认知研究者、本科⽣、中⼩学程序课教师、学习编程的中⼩学学⽣等建⽴了伙伴关系。在当时，每个⼈都是编程教学⽅⾯的新⼿，所有⼈都渴望到更好的解决⽅案。这种伙伴关系的好处显⽽易见。例如，⼀些中⼩学教师设计出的教学技术也很适⽤于⼤学的教学，⼤学教师也极好地实施了这些创造性想法。作为⼀个模型，伙伴式的课程开发⽅法显得⾮常有前途（Linn， 2000）。
作为编程教学研究的⼀部分，我也⾮常关注科学课程的材料，特别是那些为中学⽣开发的科学课程材料。我发现中学⾥使⽤的科学课程材料和我上⼤学时的⼤学课本差不多，难度和复杂性都⾮常⾼（例如，中学教材⾥关于热和温度的章节⾮常难以理解），为此我感到⾮常沮丧。教师和学⽣都不是科学家，我想知道他们在使⽤这些材料时会遇到哪些困难。所以，我想开发⼀门可以让更⼴泛的学⽣体使⽤的课程。基于编程教学研究的经验，我知道我需要和科学家、任课教师以及技术⼈员组建⼀个团队，这个团队中的每个⼈都要做出⼀些重要的贡献。对计算机技术的强烈兴趣驱使着我去寻相关的技术。同时，我们也需要和学⽣合作，清晰理解他们的真实想法。只有这样我们才不会因⾃⾝对要讲授的知识越来越熟练⽽变得⾃满（Linn，2000）。
访谈者：在您的诸多著述中，知识整合可以说是出现频率最⾼的词了。根据我的理解，知识整合应该
是您开展科学教育研究的最重要的理论基础。在中国，⼤多数学者对知识整合教学理论都还不太了解。您能对知识整合教学理论做个简要介绍吗？
马西娅·C·林教授：过去30多年的学习科学研究发现，知识告知（Knowledge Telling）型教学的效果⾮常不理想。在这种教学中，学⽣遭遇的是来⾃教材和课堂的⼀连串信息的轰炸。这些信息显然与他们的已有想法相距甚远，最终的结果是⼤多数⼈都把它们遗忘了
（Vygotsky，1977；Bransford et al.，2000）。实际上，每个学⽣都不是⼀张⽩纸，他们都是带着⾃⾝的想法来到课堂的，这些想法源⾃于他们的⼤量经验以及⽇常的学习和思考。意义学习等体现建构主义学习理论的主流学习理论都认为，学⽣已有的想法（知识）应该成为他们学习新知识时的⾸要资源（Ausubel & Fitzgerald，1961）。
知识整合教学理论可⽤于指导学习和教学，知识整合型教学旨在提升学⽣科学理解的连贯性和精确性（Coherence and Accuracy of Scientific Understanding）。每个⼈都渴望去理解与⾃⾝密切相关的科学难题（Dilemmas），如：如何做出节能的选择，如何选择符合⾃⾝需要的保健⽅案等。知识整合式教学充分利⽤每个⼈的这种渴望，以及每个⼈收集和解释与科学现象有关的证据的能⼒。知识整合教学理论认为，学习者在个体经验、观察⾃然世界、⽂化信仰、社会情境和教学的基础上构建了⼀组不连贯的、碎⽚化的想法，知识整合教学正是通过诱出已有想法（Elicit Ideas）、增加新想法（Add Ide
as）、辨分想法（Distinguish Ideas）、反思和整理想法（Reflect and Sort out Ideas）等环节将这些碎⽚化的想法转化为连贯性想法的过程（Linn，2012）。
利⽤学⽣的已有想法是知识整合型教学的最本质特征（Slotta & Linn，2009）。与知识告知型教学形成鲜明对⽐的是，知识整合型教学尊重和⿎励学⽣的已有想法，帮助学⽣发现他们知识间的空隙（Gap），⽀持学⽣使⽤新想法去解决复杂问题。通过尊重学⽣带⼊课堂的各式各样的想法，并将其置⼊教学的中⼼位置，我们可以确保学⽣能够形成对任何学习材料的连贯性理解（Clark & Sampson， 2008）。使⽤知识整合型教学，⽽⾮提供被动吸收的信息，学⽣可以成为学习的主⼈，主导他们⾃⾝的学习。
访谈者：请问您是什么时候提出知识整合教学理论的？⼜是什么因素促使您建构这⼀理论呢？
马西娅·C·林教授：知识整合框架（Knowledge Integration Framework）是在20世纪80年代应运⽽⽣的（Linn，1995）。当时我正在研究学⽣如何学习计算机科学，同时也在研究学⽣如何学习热动⼒学（Thermodynamics）领域的科学概念（Bell et al.，2016）。通过⽐较和对⽐这两种情境中的成功教学⽅案，我发现了⼀些共性的东西，这直接促使了知识整合框架的诞⽣。在这两个领域的学习中，我都发现当⿎励学⽣尊重他们⾃⼰的已有想法并将新旧想法进⾏⽐较时，学⽣会⽐主要聚焦于新想法时取得更⼤的成功（Songer & Linn，1991）。此外，在努⼒加
⼯（Grapple with）那些与已有想法相关联的新想法时，学⽣学习效果要远远好于加⼯那些抽象的想法，即使这些抽象想法更为精确和完整。例如，在讲授热动⼒学时，使⽤热量流模型会⽐使⽤分⼦动⼒学模型让中学⽣①取得更⼤的进步。类似地，在计算机科学领域，⽤类⽐的⽅法（譬如迷宫中的“⼀直往右搜索”算法）来解释递归也要⽐聚焦于基础案例和重复相同规则更为有效。知识整合型教学通过这样的⽅式让学⽣参与到辨分新旧想法中，这个过程依赖于新想法的呈现⽅式。2011年，我们对知识整合⽅⾯的研究进⾏了综合整理，描述了知识整合的指导原则，出版了《学科学和教科学：利⽤技术促进知识整合》⼀书（Linn & Eylon，2011）。该书中⽂版也已于2016年出版。
我们将知识整合描述为“学习者基于对科学现象持有的众多不完整、相互冲突和混淆的想法建构和整理知识时遵循的过程”（Linn & Eylon，2011）。⼈们常常认为学⽣会全盘吸收课堂或教材中呈现的精确信息并抛弃他们的已有想法，但这种⽅法⼏乎从未成功过（King，1992）。学⽣通常在观察和会话交谈中发展⾃⾝的想法，但这个过程会持续很长⼀段时间。例如，基于经验，学⽣通常认为“运动的物体会慢慢停下来”。在科学课上，学⽣会被告知运动的物体会永远保持运动状态，他们⼜会总结出“运动的物体在科学课上会永远运动下去，但在操场上会停下来”这⼀错误结论。积极的学⽣会记住这些新信息以应对下⼀次考试，但更多的学⽣不会这么做，绝⼤多数学⽣甚⾄在课程⼀结束就忘记了这些知识，很多物理课程教学研究都报告了这⼀点（Bell et al.，2016）。知识整合框架利⽤学⽣在某⼀科学主题上产⽣的各种想法，⿎励他们使⽤新的证据去让他们的想法更连贯。
访谈者：您曾经到瑞⼠⽇内⽡访学⼀年，师从20世纪最伟⼤的教育⼼理学家⽪亚杰先⽣。请问⽪亚杰的学术思想都给您带来了哪些影响？知识整合教学理论与⽪亚杰的认知发展理论都有哪些联系呢？
马西娅·C·林教授：1967-1968年，我有幸到瑞⼠⽇内⽡的卢梭研究所（Institute Jean Jacques Rousseau）访学，从⽽获得了与⽪亚杰以及其他研究者们共事的机会。在与⽪亚杰共事的过程中，我收获了观察学⽣学习的全新视⾓，这与我终⾝的科学学习者⾝份产⽣了共鸣。在那⾥，我把⼤量的时间花在学习⽪亚杰的临床访谈法并去学校访谈学⽣。这些访谈与1967-1984年间我⾃⼰研究中的访谈⼀起构成了知识整合教学理论的重要基础。在⽇内⽡，聆听研究者们如何探查学⽣想法（Probe Students’Ideas）的过程激发了我想要近距离倾听学⽣带到学习场景中的已有想法的兴趣。我认识到学⽣对科学主题有着各式各样的想法，这些想法往往还有着很好的关联性（Linn，2000）。
我的研究涉及到对⼤量学⽣的访谈，访谈的问题要⽐⽪亚杰的研究更为丰富，不仅更加贴近实际，也与学⽣本⼈更为密切。我注意到，学⽣在想法间建构连接时⽤到的情境似乎要⽐⽪亚杰想象的单调得多。他们对⼀个主题（如光）可能有4~5个想法，每个想法都和⼀个不同的情境相联系（如墨镜、影剧院的灯光或望远镜）。我看到了学⽣获取这些联系的价值，但我也认识到他们需要帮助才能更好地整合和组织这些想法。例如，让学⽣带着⼀系列关于热和温度的想法来到课堂，他们可能认为，既然⾦属摸起来⽐⽊头凉，那么⾦属就能更好地让物体保持低温，因为⾦属能够传递寒冷。在不同的教学⽅法中，这个想法可能被当作知识建构的基础，也可能会成为冷嘲热讽的对象。教学能够帮助学⽣学
会辨分物体给⼈的感觉（“它摸起来很冷”）和物体本⾝的隔热性能（“它能保持低温”）。
在研究的基础上，⽪亚杰总结出：在⽤⼀种抽象或形式化的⽅式形成理解之前，学⽣要先⽤某种具体⽅式形成结构良好且深刻的理解（A Well Integrated，Robust Understanding）。⽪亚杰⼒图去证明这是⼀个普遍现象，甚⾄还指出这⼀现象可能发⽣于某个特定年龄阶段
（Piaget，1930）。我对⽪亚杰的观点进⾏了拓展，⽬的是在各式各样想法的基础上建构和辨分想法，从⽽帮助学⽣发展出更为稳固和连贯的想法。同样，其他研究者也从⽪亚杰的观点出发开展各⾃的研究，有些研究者寻求识别出学⽣误解的种类，如认为⾦属帮助保冷的错误想法；还有些研究者寻求从学⽣的想法库中消除这些错误的想法（Reiner et al.，2000）。通过研究观察以及和学⽣的讨论，我认为更为有效的⽅法是⿎励学⽣在已有想法的基础上拓展想法，让他们⽣成更⼴阔、更连贯的情境。教师可以⽤这种⽅法催⽣（Promote）预测性想法和有价值的想法。
在⽇内⽡以及在美国对学⽣进⾏的访谈让我确信，⿎励学⽣就任何给定主题中的众多不同想法进⾏探究都是⾮常有益的。这种探究能够帮助他们整合和重构这些想法，使得他们可以对这些问题形成连贯、综合的想法。⽀持这种建⽴猜想、获得新想法和重构想法的过程正是“计算机作为学习伙伴”项⽬的⽬标。
⼆、知识整合教学理论的实施与评价
访谈者：在您的著作中，您提出了知识整合的四⼤原则：让科学触⼿可及（Making Science Accessible），让思维看得见（Making Thinking Visible），帮助学⽣向他⼈学习（Helping Students to Learn From Others）和促进学习⾃主（Promoting Autonomy）。请您给我们简要说
说这四⼤原则的具体涵义。
马西娅·C·林教授：我们从CLP项⽬和计算机科学课程中确定了有效教学材料的共同要素，进⼀步整理形成知识整合的四⼤原则。“让科学触⼿可及”就是使科学通俗易懂。这⼀原则基于我们对学⽣带⼊课堂的已有想法库的研究，要求通过给学⽣介绍更为丰富的、相关的、熟悉的场景来拓宽学⽣的科学视野。为了实现这⼀原则，教师需要对科学课程内容进⾏设计，包括选定教学内容的范围、分析视⾓（宏观或微观）、范例等，并考虑课程资料与先前教学以及学⽣已有想法之间的联系（Linn et al.，2010）。把教学材料嵌⼊到学⽣熟悉的场景是实现这⼀⽬标的有效⼿段。“让科学触⼿可及”的原则从多⽅⾯引导我们的课程开发：⼀是引导我们设计出连接科学原则和相关科学问题的探究活动；⼆是提醒学⽣⽤科学原则去解释他们遇到的科学问题；三是给学⽣提供理解科学探究过程的机会（Linn，2012）。“让科学触⼿可及”的原则可以贯穿整个探究过程，包括让学⽣做出预测，开展⼀个简单实验，基于预测解释实验结果等。
“让思维看得见”是指在课堂中任何可能的地⽅实现思维的可视化。学⽣思维的可视化是让教师看到学⽣
的想法。在传统课堂中，学⽣只在家庭作业或考试中可视化他们的想法，在课堂上这么做的机会并不多；技术增强的学习环境为学⽣思维的可视化提供了更多机会和多样化的⽅式。同时，思维可视化也帮助学⽣更好地理解他们⾃⼰的想法并加以反思。促进学⽣思维可视化的⽅法有：对研究结果进⾏预测、对研究写反思论⽂、记⽇记、使⽤在线讨论区等。另⼀种重要的思维可视化的⽅法是通过使⽤模拟仿真、虚拟实验、交互可视化技术让科学现象可视化。有些可视化可能是令⼈困惑的或者容易误导别⼈的。但WISE和CLP中使⽤的可视化取得了成功，主要是由于可视化允许学⽣分析控制的试验，帮助学⽣建⽴起与熟悉场景之间的联系，允许学⽣对研究结果进⾏叙述。可视化把学⽣的注意⼒指向关键和实质的信息（Linn et al.， 2010）。
“帮助学⽣向他⼈学习”指要让学⽣之间相互学习。学⽣在与同伴进⾏讨论交流的过程中可以拓展⾃⼰的想法，为科学现象提供来⾃不同⾓度的、更加全⾯的例⼦，从⽽加深对复杂科学知识的理解。传统课堂上，有很多⿎励学⽣之间进⾏交互的活动，但能促进相互学习的并不多。课堂讨论总是遵循着⼀个陈旧的模式，⼀部分学⽣已经知晓⽼师问题的答案，另⼀部分学⽣却跟不上讨论从⽽⽆法受益。在这种常规的课堂讨论中，学⽣和同伴间的信息交换很少，那些持有不规范想法的同学也难有机会建⽴起他们想法之间的联系。为了促进同伴学习，我们组织学⽣开展调查，进⾏在线讨论，他们可以通过考虑同伴的想法⽽拓展⾃⾝的想法库，进⽽通过建⽴⼀定的标准辨分出好的想法。
“促进学习⾃主”即培养学⽣终⾝学习科学的意识，掌握⾃主学习的能⼒，使他们在遇到新的科学⼯程问
题时能够根据已有知识和经验做出响应并解决问题。为了实现这条原则，应该设计能够促进学⽣⾃主地整合和评估⾃⼰观点的教学活动，促进学⽣的⾃我反思。⾃我反思不仅可以培养学⽣对科学主题的连贯理解，还可以锻炼学⽣对科学的⾃主推理能⼒。WISE项⽬通过探究地图、提⽰、线索和数据分析⼯具等来⽀持学⽣的⾃主学习。其中探究地图可以给学⽣提供科学探究的概况，学⽣再次遇到类似的问题，可以采⽤这样的形式开展探究活动。学⽣根据提⽰所做的笔记反映了他们对科学问题的理解，可以此来判断他们的知识整合情况。在设计WISE项⽬时，选择那些学⽣在⽣活中会遇到的事例和现象，以便他们再次遇到时能够回忆起已学的知识，并解决问题。另外，WISE学习环境⽀持学⽣⾃定步调地学习，参考新的信息，批判性地看待论据以及构建知识，这种环境能帮助学⽣掌握终⾝学习的技巧（Petra et al.，2016）。因此，WISE项⽬中的活动可以促进学⽣学习的⾃主性。
访谈者：“思维可视化”是WISE科学探究的特⾊之⼀。在中国，也有很多学者和教师关注思维的可视化，他们⼤多采⽤概念图或思维导图来可视化他们的思考。但在WISE项⽬中，概念图或思维导图并不常见。请问您的“可视化”指的是什么？
马西娅·C·林教授：在我们的研究情境中，思维可视化分为三种不同的类型：学⽣思维可视化、教师思维可视化和科学思维可视化。学⽣思维可视化旨在让学⽣清晰地表达出⾃⼰的想法，便于教师了解学⽣的想法，从⽽针对学⽣存在的问题更好地改善课堂教学，同时对学⽣的学习情况和进步情况给出客观全⾯的评价。教师思维可视化即展现出教师的想法，⽬的之⼀是帮助学⽣理解教师是如何解决科学
问题的。例如，Linn和Clancy （1992）通过案例教学给学⽣提供专家解决问题的过程从⽽让学⽣学习专家是如何设计程序解决问题的。科学思维可视化是指通过创建模型、仿真、数据图形等⽅式使科学现象可视化。概念图或思维导图只是学⽣或教师思维可视化的⼀种图形化⼯具，并不是唯⼀的形式，在WISE中有很多功能可以实现上述三种类型的思维可视化。技术的运⽤使思维可视化变得更加⽅便快捷。
为了使学⽣思维可视化，WISE项⽬中运⽤多种不同的提⽰语引导学⽣表达他们的想法，这些提⽰语通常出现在“笔记”（Note Window）、“讨论”（Discussion Tools）和“展⽰与表达”（Show and Tell）模块中。通过对25个WISE项⽬中450条提⽰语的分析，我们发现可分成三类：认识论提⽰、元认知提⽰和促进知识整合的提⽰（Linn et al.，2010）。认识论提⽰让学⽣思考科学本质问题。元认知提⽰⼀⽅⾯提醒学⽣对他们在活动中的表现进⾏检测和评价，另⼀⽅⾯提醒

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