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[摘要]《2012-2017科学教育技术前瞻》是NMC继发布《基础教育系列地平线报告》和《博物馆系列地平线报告》之后的又一新突破。新突破是指NMC清楚地预见新技术将会对科学教育带来的深远影响，并且在科学教育中暗示，持续地、创新地运用新技术将根本改变科学教育的现状。同时，NMC在该报告中第一次对不同研究报告中的新技术、前沿发展趋势以及面临的挑战进行了比较。通过研究该报告，不仅可以密切地关注新技术的发展动向，还可以从中把握新技术的应用，促使科学教育的研究取向发生根本性的转变。
[关键词]科学教育；技术前瞻；新技术；根本性转变；研究取向
[]A [文章编号]1672-0008（2013）03-0030-07
科学教育成为学校教育的一门课程，是时怎么发表展和社会需求的产物。科学技术的迅猛发展以及二战后两大阵营的军备竞赛直接催生了科学教育的再次兴起。同时，科学教育的发展也高度依赖科学技术的发展。可以说，科学技术的进步深刻地影响着科学教育的发展方式。新媒体联盟首次发布的《2012-2017科学教育技术前瞻》正是以科学技术发展为切入点研究美国科学教育的范例。
由此可见，上世纪80年代初美国科学教育的复兴与科学技术发展直接相关。而与之相似的《K-12科学教育的框架：实践，跨学科概念与核心概念》在2011年7月19日的正式发布，是对新型国际形势、国家发展战略以及科学技术发展趋势给予及时、有效的回应。
通过检索我国现有的美国科学教育研究文献发现。我国的美国科学教育研究主要集中在：美国科学教育的新动向；《K-12科学教育的框架：实践，跨学科概念与核心概念》报告的出台背景。主要内容及对我国科学教育的启示：美国科学教育发展的实质性变化：美国科学教育高中发展与启示，等等。值得注意的是，上述研究文献都关注到了美国科学教育兴起、转变的重要历史背景——科学技术发展以及科学技术的巨大影响力。然而。由于研究者研究兴趣与取向的不同，应用在美国科学教育中的相关科学技术并没有成为上述研究文献的关注点。同时，我国本身“关于信息技术与科学课程的整合研究，地区差异很大，一些地区由于硬件匮乏，软件缺失，在这方面的研究及应用相对较少。”然而。在信息社会中，“科技塑造了我们的关系，我们的关系也塑造了科技。科技确实以深刻的方式影响了社会和文化。”
在2001年到2010年间，美国通过《变革美国教育：技术推动学习》相继发布的2010美国国家教育技术计划、《美国的未来。我们的教师——奥巴马政府的教师教育改革、促进计划》、《K-12科学教育的框架：实践，跨学科概念与核心概念》这三个国家层面的教育发展计划认为。无法回避的挑战和机遇是前所未有的，科学技术发展为教育转型带来了绝好良机。故而，研究《2012-2017科学教育技术前瞻》报告，将会为我们研究美国科学教育提供新的研究视角，更重要的是能为我国科学教育实践带来新启示。
从每年发布的报告主题显示。尤其从2010年起。除了传统总括式和高等教育系列的报告外，还涵盖了基础教育、博物馆系列的《地平线报告》。这表明新媒体联盟已经将研究触角逐渐从传统的学校教育领域伸向非正式教育/学习领域，即关注一切已经或者将会深入运用新技术的教育领域（如图1）。《2012-2017科学教育技术前瞻》是针对科学教育发布的首份报告，“其报告发布的目的是要系统地描述在全球范围内，将会对教育产生重大影响的不断出现的新技术。”
（2）合作环境（collaborative Environments）。社会个体始终都在一个合作环境中生活和学习，他们之间存在多样的合作关系。网络技术的出现。促使个体间的合作关系和合作环境获得了空前拓展。第一，“合作环境实质就是在线空间，这种空间主要基于云。合作环境试图使身处不同物理空间的参与者更容易进行合作和小组工作。”出于促使学习者身处一个多元视角环境中的目的，使得加入到基于班级为单位的异校、异地、异国合作项目将会变得愈加常态化。可以说，合作环境的最大优势在于人们分享兴趣和想法变得更简单：在合作环境中，能够考察得知想法是如何在过程中形成的。无论合作环境的操作性还是在购写设备的费用方面都具有相当的吸引力。第二，合作环境对科学教育的影响。①由不同性质组成的联合实验团队将会通过合作而受益。在合作环境中，研究者可以轻松分享虚拟实验课本、共同实验方案或开展实验的核心技术。②简单、易操作以及经常性的免费视频会议工具，例如Skype，通过邀请同行或者不同专业的专家参与科学教育主题讨论使得设想变为现实。③基于团队的学习环境将会在科学教育实践中普遍存在。通过合作环境中的各种工具，将促使团队充分实现头脑风暴，共同观察记录，提出解决办法，并为课后陈述答辩准备各种材料。在科学教育中，不断挖掘合作环境下的教育潜力。将会促使建立一种开放、包容的新型师生关系和学习环境。
（3）社会性网络（Social Networking）。社会性网络是社会存在的基础。个体都在社会性网络中确定自身的角色。第一。社会性网络及其功能。概言之，社会性网络就是指在人与人之间建立起来的彼此联系。社会性网络情境中的对话极为简短，受多种媒体形式支持，并且能够直接被多人分享。在这一交流系统中，由于每一个个体都被置于网络的中心，其搜索、运用、理解信息的方式都产生了变化。第二，社会性网络对科学教育的影响。①运用Facebook或是Twitter，教师布置作业与通知的方式更加快捷，同样，学生也能够通过以上社会性网络获得与作业相关的及时反馈。②越来越多的高校借助于社会性网络进行招生。③无论身处何地。社会性网络都会为非正式学习者提供一个便捷的媒体。社会性网络为学生的学习建立起相对稳定的关系网，如何在科学教育中发挥社会性网络的积极作用还有待于进一步研究。
（2）物联网（Internet of Things）。物联网是新一代信息技术的重要组成部分。第一，物联网是一种具备网络意识的智能物体的速记方式，即通过信息连接物质世界。智能物体有四个基本特征：一是所占的物理质量和空间都很小，易于附着在任意物件上：二是具备独特的识别码：三是具备存储信息和数据的小容量：四是具备根据需求向外在设备传输信息，实现交流的功能。物联网既丰富了运用TCP/IP作为传输信息方式的概念的内涵，又拓展了其外延。智能物体是TCP/IP的换代产品。它能够获取一系列明确的信息，诸如、年龄、温度、颜色、压力或者湿度。而这些信息又能够通过电子需求指令而及时更新、上传。它们是数字化管理物质、生物的理想产物。它们能够监控物质的状态、跟踪其发展轨迹、当监控事物遭到破坏或濒临崩溃时，可进行及时预警。甚至还可以通过描述、防御、辅助、图像等形式进行记录。第二，物联网对科学教育的影响。①将物联网附着于科学样本上，能够识别TCP/IP地址的智能物体随时提醒相关研究者关注、调整样本的质量和功能。②通过药片形状的迷你照相机可用于医学诊断和教学。诸如穿过人体消化道，将拍摄的照片回传到针型病症存储器中。③运用TCP/IP传感器和信息存储，使地理专业和考古专业的学生能够随时在网络上发布最新研究进展，甚至能够进入一系列人类本身无法进入的遗迹进行探究。物联网将引领学习者进入一个微观、从未涉足的学习环境，促使学生形成一种对常见事物的全新理解，为学生理解事物的发展过程提供新的学习体验。
（3）自然用户界面（Natural User Interfaces）。信息技术的不断发展，将最大限度地接近人类自然学习的习惯和本质——触摸，感知，理解。可以说，人们对于完全借助于自然动作和手势与新一代设备进行交互已经习以为常。自然用户界面即是无需键盘和鼠标，通过最自然的语言和触控的方式与机器进行互动。智能手机、平板电脑、游戏控制台及智能电视的出现，都进一步完善自然用户界面的接触方式，如敲击、重击方式、手臂动作、身体接触、逐渐增加的自然语言，等等。自然用户界面为使用者提供一种只有在真实物质世界中才能感受到的肢体感受。自然用户界面技术的再次兴起是由其能够捕捉、模拟手势、面部表情、语音识别等高度逼真的系统开始的。第二，自然用户界面对科学教育的影响。①自然用户界面具备识别面部细小变化的功能，并改善用户的反馈。在科学教育中应用这一技术，将及时地捕捉到学生在学习和实践过程中的任何细微变化。②自然用户界面促使设备变得更容易使用和进入。交互也变得更依赖直觉，从而激发探索和专注科学教育学习过程。运用自然用户界面使学生摆脱与机器交互的繁琐过程。为学生提供最自然地学习方式，使学生能够最大限度地沉浸于学习过程中，享受学习乐趣。
（4）可穿戴技术（Wearable Technology）。试想。当信息技术能够穿戴于身，随时随地记录我们的所见、所感，学习将由此变得有生命力。可穿戴技术的出现再次突破了学习的传统视域。第一，可穿戴技术指能够将应用设
科学教育的本质是什么？科学教育的本质是科学的本质在具体教学实践活动中的体现。因而。循着“科学的本质不在于已经认识的真理而在于探索真理”的要义。科学教育的本质自然就不会是传授不容试错、不容质疑的科学知识。在此背景下，世界上有许多国家或地区提出了科学探究的倡议。虽然我国也积极倡导科学探究，但总体而言，受知识中心论的长期影响，中小学的科学教育课程所进行的科学探究，形式远远大于内容本身。此外，我国无论在科学教育与信息技术的整合研究上，还是在科学教育与信息技术整合的案例研究上都相对薄弱。究其原因。还是普遍没有意识到科学技术与科学教育之间的内在必然联系以及在科学教育中运用科学技术的必然性和重要性。在深入分析该报告后，我们发现新技术的运用是与科学教育的终极目标相一致的。
四、结语
通过介绍、分析《2012-2017科学教育技术前瞻》后发现，新媒体联盟在介绍、推广新技术在科学教育的运用的同时，更重要是在传达一种教育方式转变的信号。科学教育具有依托新技术转变教学理念和教学模式的诸多优势。新技术的运用渗透在学习者个体整个学习过程始终，只有当教师充分理解新技术的本质，并有效运用到科学教育实践中，一种以培养科学方法和科学怀疑精神的，可持续的科学教育形式才有可能存在。
[关键词]科学教育；技术前瞻；新技术；根本性转变；研究取向
[]A [文章编号]1672-0008（2013）03-0030-07
科学教育成为学校教育的一门课程，是时怎么发表展和社会需求的产物。科学技术的迅猛发展以及二战后两大阵营的军备竞赛直接催生了科学教育的再次兴起。同时，科学教育的发展也高度依赖科学技术的发展。可以说，科学技术的进步深刻地影响着科学教育的发展方式。新媒体联盟首次发布的《2012-2017科学教育技术前瞻》正是以科学技术发展为切入点研究美国科学教育的范例。
一、问题源起
我国针对美国科学教育的研究由来已久。有研究文献可考的记录可以回溯到上世纪80年代初。著名英国史学家王觉非编译的《美国科学家谈美国科学教育》一文，明确阐述了自上世纪中期起美国倡导科学教育的历史背景以及当时美国科学教育的发展状况。“芝加哥大学数学系的艾萨克·沃泽普认为。为了科学界自身的生存，为了国家的生存，我国的高级科研机构。包括全国科学院和各科学家专业协会，应当帮助重建美国的中等教育。”而蔡振生撰写的《美国科学教育新动向》一文。则简要介绍了美国科学教育的早期发展动向。“许多教育家认为，要使普通公民更好地掌握科学，其关键是承认自然科学课是学校的‘基础课’。”以此为基础，美国科学与教育家提出了解决这一问题的一些方法。第一，今天美国中学自然科学课的范围有所扩大。它已不再局限于化学、物理和生物等学科，而且拓展到生态学、海洋生物学、人类学源于：毕业论文致谢www.udooo.com
等领域。第二，许多教育家还相信，未来科学教育的大部分任务将由诸如科学博物馆等校外机构来承担，美国教育局也为此发起了儿童电视工作讨论会。为促进初中学生对科学的理解制订电视教学计划。从当时美国科学与教育学家提出的解决方案看，他们已经开始关注科学教育实施方式的多种可能，尤其是借助校外、非正式的学习环境以及当时繁荣的儿童电视等形式为学习者提供掌握默会知识的机会。由此可见，上世纪80年代初美国科学教育的复兴与科学技术发展直接相关。而与之相似的《K-12科学教育的框架：实践，跨学科概念与核心概念》在2011年7月19日的正式发布，是对新型国际形势、国家发展战略以及科学技术发展趋势给予及时、有效的回应。
通过检索我国现有的美国科学教育研究文献发现。我国的美国科学教育研究主要集中在：美国科学教育的新动向；《K-12科学教育的框架：实践，跨学科概念与核心概念》报告的出台背景。主要内容及对我国科学教育的启示：美国科学教育发展的实质性变化：美国科学教育高中发展与启示，等等。值得注意的是，上述研究文献都关注到了美国科学教育兴起、转变的重要历史背景——科学技术发展以及科学技术的巨大影响力。然而。由于研究者研究兴趣与取向的不同，应用在美国科学教育中的相关科学技术并没有成为上述研究文献的关注点。同时，我国本身“关于信息技术与科学课程的整合研究，地区差异很大，一些地区由于硬件匮乏，软件缺失，在这方面的研究及应用相对较少。”然而。在信息社会中，“科技塑造了我们的关系，我们的关系也塑造了科技。科技确实以深刻的方式影响了社会和文化。”
在2001年到2010年间，美国通过《变革美国教育：技术推动学习》相继发布的2010美国国家教育技术计划、《美国的未来。我们的教师——奥巴马政府的教师教育改革、促进计划》、《K-12科学教育的框架：实践，跨学科概念与核心概念》这三个国家层面的教育发展计划认为。无法回避的挑战和机遇是前所未有的，科学技术发展为教育转型带来了绝好良机。故而，研究《2012-2017科学教育技术前瞻》报告，将会为我们研究美国科学教育提供新的研究视角，更重要的是能为我国科学教育实践带来新启示。
二、《2012-2017科学教育技术前瞻》的基本内容
从2003年始，新媒体联盟（NMC）每年都发布了深刻影响教与学、教育和学习创新的技术报告。随着新技术以人类难以预见的速度发展，教育、教学也由此发生了静悄悄的变化。新媒体联盟发布的《地平线报告》覆盖了多个教育领域，从高等教育到基础教育，从博物馆教育到科学教育。从每年发布的报告主题显示。尤其从2010年起。除了传统总括式和高等教育系列的报告外，还涵盖了基础教育、博物馆系列的《地平线报告》。这表明新媒体联盟已经将研究触角逐渐从传统的学校教育领域伸向非正式教育/学习领域，即关注一切已经或者将会深入运用新技术的教育领域（如图1）。《2012-2017科学教育技术前瞻》是针对科学教育发布的首份报告，“其报告发布的目的是要系统地描述在全球范围内，将会对教育产生重大影响的不断出现的新技术。”
(一)本报告的新亮点
本文借用《从技术视角看高等教育信息化——历年地平线报告内容分析》一文中的技术分类方法，以时间和功能为维度，对该报告中的12项核心技术进行时间和功能分类（如图2）。由此可见。互联网技术和智能技术是科学教育未来发展的核心技术。从科学教育的本质人手，互联网技术和智能技术为学生提供了解、探索自然和未知事物的条件和工具。与此同时，上述两类技术通过创设虚拟学习环境，为学生提供了一种在真实学习环境中难以实现的学习机会，为试错和探究积累感性经验。此外，移动技术、知识管理＼共享、数据分析＼挖掘技术都带有明确地为个性化学习怎么写作的价值取向。 与以往报告不同的是，在《2012-2017科学教育技术前瞻》报告中，新媒体联盟首次将2012年初发布的《地平线报告（高等教育系列）》和同年6月发布的《地平线报告（K-12）》进行了比较。其内容包括核心技术、影响教育领域发展的关键趋势、教育领域将会面对的机遇和挑战。通过比较发现，云计算（cloud Computing）和移动应用软件（Mobile Apps）将会在未来一年内成为教育运用的主流，并且在全球范围内，所有教育领域将兴起一股应用云计算和移动应用软件的浪潮。同时，委员会成员们也一致认为，学习分析（Learning Analytics）作为正在兴起的科学，在未来二至三年内将以独特的方式介入到大、中学的教育中。此外，还有自然用户界面（NaturalUser Interfaces）也得到成员的一致认同。自然用户界面将会在未来的四至五年内运用到教育实践之中。更值得重视的是。“STEM+咨询委员会”的成员还选出集体智慧、大量广泛的在线公开课、社会性网络及可穿戴技术，这四项技术只出现在科学教育的研究报告中（如图2）。在系列地平线报告中，可穿戴技术的上榜尚属首次。这一技术将成为又一新兴研究主题。(二)技术前瞻（见表1）
科学教育的发展与科学技术息息相关，这种紧密联系不仅意味着科学技术将会带来的全新教学环境和教学手段，而且还意味着通过充分、有效地运用科学技术。通过科学教育以培养科学精神和掌握科学方法。该报告承袭了以往地平线报告的撰写方式，以介绍核心技术的基本内容和功能为始，主要关注在具体教育领域中核心技术的运用前景，最后简要介绍3-4个已经投入教育实践的具体教学案例。本部分将分别以核心技术的定义、功能、影响为视角，对12项核心技术进行简要介绍。1.互联网技术
（1）云计算（Cloud Computing）。我们生活在无处不在的云计算世界中。目前，业界对云计算的定义尚未形成统一的认识与规范。各研究机构和专家都试图从不同角度对云计算进行定义。第一，笔者采用了美国商务部标准与技术协会（NIST）对云计算所下的定义。“云计算是一种能够无处不在的，便捷的。根据需求写作的网络模式。只需通过最小化的管理措施和与源于：毕业设计论文总结{#GetFullDomain}
怎么写作供应商的简短交流就能够进入可配置的计算资源共享中心（诸如网络、怎么写作、存储、运用、怎么写作），获取相应怎么写作。”云计算支持合作、文件存储、可视化及获取计算周期。第二，云计算对科学教育具有一定的影响。①基于云的合作工具将促使学生更易于就研究问题组成讨论小组，展开交流和讨论：并且通过使用云计算，支持同地或异地的合作和讨论。②通过网格计算的方式。使基于云的怎么写作器被广泛地组织起来。通过与庞大的数据库相连，研究者的研究能力被大幅度提升。可以说，研究者完全按需求索取怎么写作。显然，在这一情况下。学校资源将根据实际需要不断扩大容量（ca-pacity）和效能（Efficiency）。诚然，依托云计算的不断完善和发展，学生能够完全根据自己的兴趣与需求进行学习探究，充分体现学习个体的差异性。（2）合作环境（collaborative Environments）。社会个体始终都在一个合作环境中生活和学习，他们之间存在多样的合作关系。网络技术的出现。促使个体间的合作关系和合作环境获得了空前拓展。第一，“合作环境实质就是在线空间，这种空间主要基于云。合作环境试图使身处不同物理空间的参与者更容易进行合作和小组工作。”出于促使学习者身处一个多元视角环境中的目的，使得加入到基于班级为单位的异校、异地、异国合作项目将会变得愈加常态化。可以说，合作环境的最大优势在于人们分享兴趣和想法变得更简单：在合作环境中，能够考察得知想法是如何在过程中形成的。无论合作环境的操作性还是在购写设备的费用方面都具有相当的吸引力。第二，合作环境对科学教育的影响。①由不同性质组成的联合实验团队将会通过合作而受益。在合作环境中，研究者可以轻松分享虚拟实验课本、共同实验方案或开展实验的核心技术。②简单、易操作以及经常性的免费视频会议工具，例如Skype，通过邀请同行或者不同专业的专家参与科学教育主题讨论使得设想变为现实。③基于团队的学习环境将会在科学教育实践中普遍存在。通过合作环境中的各种工具，将促使团队充分实现头脑风暴，共同观察记录，提出解决办法，并为课后陈述答辩准备各种材料。在科学教育中，不断挖掘合作环境下的教育潜力。将会促使建立一种开放、包容的新型师生关系和学习环境。
（3）社会性网络（Social Networking）。社会性网络是社会存在的基础。个体都在社会性网络中确定自身的角色。第一。社会性网络及其功能。概言之，社会性网络就是指在人与人之间建立起来的彼此联系。社会性网络情境中的对话极为简短，受多种媒体形式支持，并且能够直接被多人分享。在这一交流系统中，由于每一个个体都被置于网络的中心，其搜索、运用、理解信息的方式都产生了变化。第二，社会性网络对科学教育的影响。①运用Facebook或是Twitter，教师布置作业与通知的方式更加快捷，同样，学生也能够通过以上社会性网络获得与作业相关的及时反馈。②越来越多的高校借助于社会性网络进行招生。③无论身处何地。社会性网络都会为非正式学习者提供一个便捷的媒体。社会性网络为学生的学习建立起相对稳定的关系网，如何在科学教育中发挥社会性网络的积极作用还有待于进一步研究。
2.移动技术
移动技术主要指移动应用软件（Mobile APPS）。“可以说。软件发展正在经历一场革命。这一革命恰恰与近年来音像业、出版业、零售业发生的变化相一致。”大众市场将让路于有无限机会的移动应用软件市场，而高价大块头的组合软件时代也将被新软件时代所取代。诸如Iphone、三星Galaxy系列、安卓已经重新定义移动计算。第一，移动应用软件是指为了完成手机中某项或某几项特定任务而被开发运行于操作系统之上的应用程序。第二，移动应用软件对科学教育具有一定的影响。移动应用软件在教育方面的影响极为显著。例如当学生身处陌生环境时，通过多种设备，学生能够获得全新环境的信息，并将信息转化为一种有情境的知识，从而建构一种与课堂学习不同的知识体系。①在移动应用软件中，交互性和社会性特征愈加显著，科学家也可以随时分享研究成果，应用软件有可能成为一个无限增长的信息仓库。②移动应用软件为学生提供虚拟学习体验和实践活动的机会。这种体验可以是动物解剖程序，也可以是元素周期表的分子结构3D视图。操作和实现一系列在传统课堂教学中难以实现的学习活动或教学环节都变成了可能。③学生的需求最大限度地在移动应用软件中得以体现，将更加激发学生对科学教育各科目的兴趣。伴随着智能手机的普及。移动应用软件将占有计算机应用程序的半壁江山，无所不包的移动应用软件将为学生带来前所未有的学习体验。并冲击正式的学校教育。教师和教育研究者必须尽快对此做出回应。借助移动应用软件转变学习、教学的理念与方式。3.智能技术
（1）增强现实（Augmented Reality）技术。这一技术的发展已经将近半个世纪。从最初应用的小玩意转变为蕴含无限潜力的工具。其通过在3D空间中叠加信息层生成感知的新体验。即“混合现实”。当下。增加现实技术正处于空前活跃的发展阶段。其关键的特征就是具备较强地响应用户的输入指令的能力，这也成为促进学习的一个新机遇。这种交互过程对学习和评价具有显著影响力。通过增强现实技术，基于与虚拟事物的交互，学习过程与知识的可视化促使学生养成新的学习理解力。第二，增强现实技术对科学教育的影响。①增强现实技术能够提供情境。在情境空间中，培养学生探索虚拟环境和模拟状态下的真实世界。②教育者通过应用基于真实世界的游戏以及增强的网络数据，获得一种展示计算机科学问联系与衔接的有效方式。③学生进行田野学习时，可以通过运用增强现实设备进行周边环境的地理信息叠加。与此同时，学生还能够获取自动生成的田野观察数据。增强现实技术从学习的视觉感官体验出发。为学习者提供了立体、真实的学习体验。在此基础上，科学教育的学习遵循从具体到抽象、从感性知识到理性知识的学习规律。（2）物联网（Internet of Things）。物联网是新一代信息技术的重要组成部分。第一，物联网是一种具备网络意识的智能物体的速记方式，即通过信息连接物质世界。智能物体有四个基本特征：一是所占的物理质量和空间都很小，易于附着在任意物件上：二是具备独特的识别码：三是具备存储信息和数据的小容量：四是具备根据需求向外在设备传输信息，实现交流的功能。物联网既丰富了运用TCP/IP作为传输信息方式的概念的内涵，又拓展了其外延。智能物体是TCP/IP的换代产品。它能够获取一系列明确的信息，诸如、年龄、温度、颜色、压力或者湿度。而这些信息又能够通过电子需求指令而及时更新、上传。它们是数字化管理物质、生物的理想产物。它们能够监控物质的状态、跟踪其发展轨迹、当监控事物遭到破坏或濒临崩溃时，可进行及时预警。甚至还可以通过描述、防御、辅助、图像等形式进行记录。第二，物联网对科学教育的影响。①将物联网附着于科学样本上，能够识别TCP/IP地址的智能物体随时提醒相关研究者关注、调整样本的质量和功能。②通过药片形状的迷你照相机可用于医学诊断和教学。诸如穿过人体消化道，将拍摄的照片回传到针型病症存储器中。③运用TCP/IP传感器和信息存储，使地理专业和考古专业的学生能够随时在网络上发布最新研究进展，甚至能够进入一系列人类本身无法进入的遗迹进行探究。物联网将引领学习者进入一个微观、从未涉足的学习环境，促使学生形成一种对常见事物的全新理解，为学生理解事物的发展过程提供新的学习体验。
（3）自然用户界面（Natural User Interfaces）。信息技术的不断发展，将最大限度地接近人类自然学习的习惯和本质——触摸，感知，理解。可以说，人们对于完全借助于自然动作和手势与新一代设备进行交互已经习以为常。自然用户界面即是无需键盘和鼠标，通过最自然的语言和触控的方式与机器进行互动。智能手机、平板电脑、游戏控制台及智能电视的出现，都进一步完善自然用户界面的接触方式，如敲击、重击方式、手臂动作、身体接触、逐渐增加的自然语言，等等。自然用户界面为使用者提供一种只有在真实物质世界中才能感受到的肢体感受。自然用户界面技术的再次兴起是由其能够捕捉、模拟手势、面部表情、语音识别等高度逼真的系统开始的。第二，自然用户界面对科学教育的影响。①自然用户界面具备识别面部细小变化的功能，并改善用户的反馈。在科学教育中应用这一技术，将及时地捕捉到学生在学习和实践过程中的任何细微变化。②自然用户界面促使设备变得更容易使用和进入。交互也变得更依赖直觉，从而激发探索和专注科学教育学习过程。运用自然用户界面使学生摆脱与机器交互的繁琐过程。为学生提供最自然地学习方式，使学生能够最大限度地沉浸于学习过程中，享受学习乐趣。
（4）可穿戴技术（Wearable Technology）。试想。当信息技术能够穿戴于身，随时随地记录我们的所见、所感，学习将由此变得有生命力。可穿戴技术的出现再次突破了学习的传统视域。第一，可穿戴技术指能够将应用设
源于：毕业总结范文www.udooo.com
备穿着于身的技术。如珠宝、太阳镜、背包等首饰的形式，或者是具体服装的形式，如鞋子或是夹克。可穿戴技术的优势在于方便地将工具、设备、电力需求与用户日常生活和活动融为一体。Coogle设计的“Project Glass”未来眼镜就是可穿着技术的代表性产物。该项技术依然还不成熟，但是可以想象的是诸如手套一类的配件能够让你获得以往从未有过的直接触碰物体的感受。第二，可穿戴技术对科学教育的影响。①诸如作为自然研究路径的可伸缩屏幕或是新型绝缘体材料都将激发学生对嵌入在其服饰上的设备和所使用的材料产生兴趣。②智能珠宝和其他装饰品将具备提醒穿着者进入危险环境的功能，例如置身于一氧化碳环境中。可穿戴技术为科学教育的跨学科整合提供了一套极具吸引力的设计方案并接受相应的工程挑战。4.知识管理＼共享
（1）个性化学习环境（Personal Learning Environments）。个性化学习环境（PLEs）的定义是不断变化的。围绕支持个体正式或非正式学习所收集的个体工具和资源的讨论是近期主要议题之一。第一，个性化学习环境实质上是一个相对松散的概念，用于描述支持学习者主导和基于团队学习的工具总称。在关注个体的学习目标与需求方面，个性化学习环境具有很强的适应性和个性化的写作性。近两年，个性化学习环境的概念基础发生了明显转变。如智能手机、平板电脑，应用程序都正在取代基于搜索引擎实现的个性化学习环境。与此同时，一种相对集中、基于怎么写作的学习解决方案正在向分布式、便携式方向转变。甚至基于个人喜好而收集在平板电脑系统中的应用程序，已经能够极为方便地支持个体的社会、专业、学习活动。换言之，当一切学习所需的工具和技术唾手可得时，学习才变得更具有吸引力。“虽然。个性化学习环境的概念还没有最终确定，但显而易见的是，一个个性化学习环境已经不单纯是技术本身，而是一种新的范式和过程。一种彻底的个性化设计，充分尊重人与人之间的个体差异。”第二，个性化学习环境对科学教育的影响。①移动应用软件中“我的图书馆”，将使诸如研究摘要、顶级研究论文及其他研究资源都能够轻松获得。②与学生通过课业学习取得进步相似的是，每一个体的个性化学习环境也将经历由新手型应用程序向专家型应用程序的转变。③个性化学习环境为学生提供收集资源、特殊分类以及工具的框架。诚然，借助分布式、便携式技术的平台。个性化的学习环境正在逐步形成。深入了解个性化学习环境的特征，将更加有效地掌握学生的学习兴趣、学习习惯和学习方式。摘自：毕业论文范例www.udooo.com
(四)科学教育教师即将面临的挑战
在该报告中，关键趋势与挑战密切相连。关键趋势是指对学生的学习而言，挑战则是教育者必须回应的课题。从培养教师数字素养到形成教师TPAcK（中文可译为“整合技术学科教学法”），从校级网络资源共享到新教师评价考核体系的建立，所有挑战都是围绕如何在充盈的新技术环境中更有效地教的核心主题展开（如图4）。三、对我国科学教育发展的启示
“科学知识学习得越多，就越背离科学本质和科学精神。用反科学的方式学习科学，在众多的科学学习中迷失了科学。这是对我国中小学科学学习现状的基本写照。”“我国的科学教育，长期以来一直存在着鲜为注意的重大缺陷——这就是只重视科学知识教育而忽视科学方法教育。目前的科学教育完全没有把科学方法置于特别重要的位置，这表现在课程标准、教科书、课堂教学等方面，这就使得我们的学生虽然掌握了某一学科的许多知识，却不懂得该门学科的科学方法及其价值。”科学教育的本质是什么？科学教育的本质是科学的本质在具体教学实践活动中的体现。因而。循着“科学的本质不在于已经认识的真理而在于探索真理”的要义。科学教育的本质自然就不会是传授不容试错、不容质疑的科学知识。在此背景下，世界上有许多国家或地区提出了科学探究的倡议。虽然我国也积极倡导科学探究，但总体而言，受知识中心论的长期影响，中小学的科学教育课程所进行的科学探究，形式远远大于内容本身。此外，我国无论在科学教育与信息技术的整合研究上，还是在科学教育与信息技术整合的案例研究上都相对薄弱。究其原因。还是普遍没有意识到科学技术与科学教育之间的内在必然联系以及在科学教育中运用科学技术的必然性和重要性。在深入分析该报告后，我们发现新技术的运用是与科学教育的终极目标相一致的。
(一)运用新技术从结构上转变科学教育的课程结构、师生关系结构以及学习评价体系
新技术的发展早已打破了学科分离的格局，科学教育的课程内容发展趋势必然是以解决劣构、复杂的现实问题为导向。借助于新技术进行跨学科方法和内容的重组：转变教师传授知识、学生接受知识的传统师生关系，借助于新技术构建新的师生学习、教育生态系统；转变以知识习得为主的学习评价方式。借助于新技术构建多维度、全过程的学习评价体系。(二)运用新技术。深入科学教育的每一个学习环节。实现技术运用与科学方法习得同步
在多种新技术支持的学习环境中，运用不同功能的技术。将使学习者的学习体验变得可视，变得形象。换言之。学习者能够清楚地掌控自身学习的整个过程。在此基础上，学习者获得了反思科学方法的路径。通过运用新技术。学习者能够清楚地了解认知事物的全过程：运用新技术，学习者可以进行多次证伪性试验。(三)运用新技术。尽快转变科学教育教师培养方式
毋庸置疑的是，在学校场域中，教师始终是决定学生成就的关键因素。因此。试图根本改变科学教育的现状，必须转变教师的方式。在新技术的适应性和应用能力方面，学生总强于教师，而新技术也正在促成教育文化逐步从“前喻文化”向“后喻文化”转变。为了真正实现科学教育教师与学生间的有意义对话，科学教育教师的培养方式亟待改进。其改进重点不在于教师的教学方法或是教学策略，而是要转变教师对科学教育的已有观念。四、结语
通过介绍、分析《2012-2017科学教育技术前瞻》后发现，新媒体联盟在介绍、推广新技术在科学教育的运用的同时，更重要是在传达一种教育方式转变的信号。科学教育具有依托新技术转变教学理念和教学模式的诸多优势。新技术的运用渗透在学习者个体整个学习过程始终，只有当教师充分理解新技术的本质，并有效运用到科学教育实践中，一种以培养科学方法和科学怀疑精神的，可持续的科学教育形式才有可能存在。
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