ARCS动机模型视角下的“厨房热力学”案例解析及启示

吴婷婷 吴 伟

(南京师范大学教师教育学院 江苏 南京 210000)

ARCS动机模型视角下的“厨房热力学”案例解析及启示

吴婷婷 吴 伟

(南京师范大学教师教育学院 江苏 南京 210000)

ARCS动机模型整合了多种学习动机，它包括注意、关联、信心、满意4大要素，旨在维持和激发学生的学习动机.WISE项目是基于网络的探究，通过问题探究方式实现探究思维的可视化.运用ARCS模型对WISE项目中热学案例“厨房中的热力学”进行解析,发现该案例的教学设计内容以及WISE平台自身特色对ARCS模型的4要素都有较充分的体现.说明WISE项目除培养学生探究能力外还具有维持和激发学生学习动机的教育价值.

ARCS模型WISE学习动机

1 ARCS动机模型理论

ARCS动机设计模型由美国佛罗里达大学的约翰·M·凯勒教授在1987年首次提出.ARCS模型主要包括4大要素，即注意(Attention)、关联(Relevance)、信心(Confidence)和满意(Satisfaction),旨在维持和激发学生的学习动机，如图1所示.

图1 ARCS动机模型下的教学设计

教师可以围绕学生的注意、关联、信心、满意这4个方面进行教学设计：首先赢取学生对学习任务的注意力，并向学生解释该学习任务与学生本人具有密切的关联，然后要激发学生对能成功完成该学习任务的信心，并在任务完成后使学生产生对自己的满意之情.ARCS动机模型整合了多种学习动机模型，提出的目的是通过强化教学设计激励学习者的参与和互动.

2 WISE“厨房中的热力学”案例及运用ARCS模型解析的意义

2.1 案例简介

由美国国家自然科学基金赞助、加州大学伯克利分校等大学联合研发的WISE(Web-basedInquiryScienceEnvironment)项目，是基于网络的科学探究平台.WISE平台于1998年进入使用，目前包含39个项目，涉及多个学科，适用于4～12年级的师生使用.在物理学科项目里，平台所设计的教学过程多是以问题探究的方式呈现学习内容，包括猜想、预测、实验、收集数据、反思等探究步骤，从而实现探究思维的可视化.同时，平台提供了学生界面和教师界面，师生可以在该平台享受在线图书馆资料和系统已设置的真实环境实验模拟.教师可以在管理区实时监控、指导、评价学生的探究活动.

“厨房中的热力学”是WISE中有关热学知识的一个案例，英文全称为“TheModynamicsInTheKitchen:FoodForThought”，适用年级为6～8年级，在计算机上学习所需要的时间为4～5个小时.该案例旨在让学生通过实验和可视化处理热传导问题来掌握热平衡相关知识.其中涉及的实验有用探针探测教室环境温度、热杯冷柜热传导仿真实验、金属条融化巧克力仿真实验等4个实验.另外，该案例包含一个可供学生自我设计的系统，以及编写能量故事的在线编辑窗口，多道检测学生对传导、热传递、能量守恒知识理解的选择题.

2.2 运用ARCS模型解析WISE案例的意义

在ARCS模型视角下，动机的激发不是最终目标，能够有效地维持学习者的学习动机，让学习者体验学习的满足感从而促进学习者的学习迁移才是最终目标.凯勒设计了ARCS各动机要素在教学过程中渗透的教学策略.如涉及注意要素的教学问题有，如何捕获学生的注意与兴趣？如何激励学生的探究能度？在关联中涉及的教学问题有，如何在学习过程中，提供学生适当的责任、自我训练的表现机会？如何让学生了解课程能满足其需求？等.目前，关于ARCS模型与网络和电脑辅助教学的设计非常多，而WISE项目环境平台因其具有探究可视化、探究合作化与探究终身化的特征也带给网络教学设计许多的引领与启发.用ARCS模型来分析WISE项目是以一种新的视角来解析其教学设计过程，发掘其在“探究”光环下的其他教育价值，如WISE案例更能激励学习者参与和互动，使学生产生持续的学习动机.同时，WISE环境平台下开发的案例以其自身的特色设置，如显著的问题情境背景等为ARCS动机模型提供丰满的支撑，是对该模型进行贴切的“意义的诠释”.

3 启示

(1)通过知觉唤醒、激发探究和变化教学要素赢取学生的注意力.

与传统课堂教学有别，WISE平台提供了包括师生、生生、人机交互多种交互模式，来促进学习者进行知识自主建构和合作建构.学生可以与同学形成伙伴关系，在教师的引导下在计算机上跟随“厨房中的热力学”案例进行上课.这种与以往不一致的、新奇的教学情境冲破了学生在传统课堂中拿着课本等待老师进来上课的习惯感和舒适感.新型的交互模式唤醒学生的感知觉，吸引并维持着学生的课堂注意力.

在“厨房中的热力学”案例中共有6个课时，包括最初的点子、感受温度、移动中的热量、导热系数、测试理解程度以及进一步的考虑.在每个课时结束后或者下个课时开始前会有一个“驱动性问题”来启发学生主动思考以推动下一个探究活动的展开.例如，在“感受温度”课时，教师指导学生用探针测量周围物体温度，系统会呈现学生预测值与实际值的对比表格，并且抛出“为什么我们对物体感觉不一样，即使它们具有相同的温度”这个问题驱动学生对实验结果进行积极思考，并能自然衔接热传导的知识点.这些驱动性问题符合学生的认知进阶，激发了学生的探究欲望，对现象背后的知识产生主观的接纳情感.帮助学生自然地将注意力转移到下一学习内容，激发学生的学习动机.

同时，作为网络课件，WISE的课程案例使用多种形式呈现教学材料，包括文字、图表、动画、声音等，在图像、色彩、空白处的设计均具有合理的安排.通过教学要素的变化来维持学生的兴趣.

(2)通过问题情境熟悉化、目标定向将教学与学生的生活经验和个人需求联系起来.

ARCS中的关联要素具体体现为从学生已有的知识、态度和兴趣出发，设计能够为学生提供经验的情境，使学生新获取的知识与学生已有经验发生积极的整合，让学生在情感上觉得学习任务与学生本人具有紧密联系.在“厨房中的热力学”案例初始，通过一道选择题：一个金属勺子，一个木头勺子和一个塑料勺子放在热水中，15s后，哪一个勺子摸起来最热？引出热传递的概念.学生通过回忆生活中相似的经验，就能轻松给出正确答案.WISE项目擅长将问题情境熟悉化以搭建学生前概念与新知识之间的桥梁，使学生产生所要接受的新知识不是凭空出现的而是原本熟悉领域的深化与整合的意识.

WISE案例教学设计的一个典型特点是每个实验都严格按照探究步骤进行，实验前期有猜想和预测环节，后期有记录和反思环节.每个环节联系得十分紧密，环环递进，学生通过跟随项目中给出的实际任务能够清楚自己在做什么，为什么要这样做.“厨房中的热力学”中第3课时是以一个探究热杯放在冷柜上两物体温度变化实验来讲解热传导相关知识.从要求学生思考热量如何移动引入热杯冷柜实验，经学生预测实验结果后进入模拟实验阶段，待得到热杯和冷柜接触15min后温度变化曲线，与之前所做的预测值进行比较，进入反思环节，教师依据学生反思内容进行适当引导和归纳.学生置身于这样的探究实验中，更容易明白学习与现在所进行的每一具体任务之间的关联，能够体验到自己是学习的主体，而不是被动地接受灌输.

(3)通过创设挑战性问题和反馈机制来增强学生的学习信心.

WISE项目的案例中的“驱动问题”包括一类发展性教学原则下设计的问题，即这些问题在符合学生认知水平的前提下又具有一定的难度，需要学生努力思考才能解决,也称之为“挑战性的问题”.如该案例第3课时做完热杯冷柜实验后学生将会遇到的挑战性问题：热杯里的热能转移到哪里去了？学生通过回想实验过程和实验反思能够成功解答这样一类问题.系统会对学生的答案进行反馈，表示学生“挑战成功”，增强了学生的学习信心，感觉自己“能力非凡”.若学生没有答对这类挑战性的问题，WISE系统设置的反馈机制会为学习者提供及时的帮助信息，系统会提示学生回到该课时或前课时的某一确定的章节复习，如图2所示，增强了学生的学习成功率，WISE项目的反馈机制提高了学生学习的自我效能感，达到激发学生学习动机的目的.

图2 WISE帮助信息窗口

(4)通过提供知识应用的机会和积极的评价反馈增强学生的学习满足感.

“厨房中的热力学”案例第1课时实验前的预测木头桌子和金属椅子的温度与第5课时的预测题比较金属碗和木质碗的温度，二者形式非常类似.学生经过5个课时的学习可以轻松给出答案.这种设计意图旨在为学生提供运用新习得知识的机会，使学生能够在应用知识的过程中体验成功的喜悦之情，从而维持学生的内在动机.同时WISE评价系统的典型特色是它反馈给学生的评价窗口永远是表扬、鼓励的评语，即使是经系统多次提醒才选对正确答案的学习者也能获得表扬.这种反馈机制在很大程度上满足了学生对成功的期望，让学生感受到学习所带来的快乐体验，培养学生在学习过程中面对困难不轻易放弃的良好品质，以及不懈努力终会成功的学习信念，促进了学习者外部动机的内化.

4 结束语

总之，通过ARCS模型对WISE项目“厨房中的热力学”案例进行解析，我们发现WISE案例的教学设计在ARCS4要素注意、关联、信心和满意中都有较充分的体现，说明WISE项目除培养学生探究能力外还具有维持和激发学生的学习动机的教育价值，这对于我们国家的物理教学具有一定的启发意义.

1 吴伟, 赵阳阳, 熊耀华. 基于网络的科学探究教学:来自WISE的启示. 外国中小学教育, 2011(2):33～37

2 吴伟, 吴成娟, 杨清华. 国外物理探究教学案例及其启示:以WISE为例. 物理教师, 2010, 31(11):44～46

3 张静仪.国小自然科学个案研究——以ARCS动机模式解析.科学教育学刊，2005,13(2)：191～216

4 刘爽, 郑燕林, 阮士桂.ARCS模型视角下微课程的设计研究. 中国电化教育, 2015(2):51～56

5 罗刚. 网络课件的ARCS策略设计. 电化教育研究, 2004(12):73～76

6 卢强, 张屹. 远程学习中交互策略对激发和维持学习动机的作用研究. 中国电化教育, 2007(06):48～51

7 庞维国.教学中的动机设计——ARCS模型[OL].(2008-07-01).http://blog.sina.com.cn/s/blog_572afe400100 9mpj.html

AnalysisandRevelationontheKichen ThermodynamicsfromthePerspectiveofARCSMotivationModel

WuTingtingWuWei

(CollegeofTeacherEducation,NanjingNormalUniversity,Nanjing,Jiangsu210000)

ARCS motivation model integrates a variety of learning motivation, which includes four factors:attention, relevance, confidence and satisfaction. The model is designed to maintain and stimulate students′ learning motivation. Through the exploration of the problem, WISE project is based on the network platform to realize the visualization of thinking.This paper uses the ARCS model to analyze the thermal case in the WISE project named "the thermodynamics in the kitchen". It is found that both the teaching design content of the case and its own characteristics of the WISE platform are fully embodied in the four elements of the ARCS model. It shows that the WISE project plays a role in the cultivation of students′ inquiry ability, but also has the educational value of maintaining and stimulating the students′ learning motivation.

ARCS model; WISE；learning motivation

吴婷婷(1993- ),女,硕士在读，研究方向为学科教学(物理).

指导教师：吴伟(1964- ),男,博士，教授，硕士生导师，主要研究方向为课程与教学论(物理)、教育技术学(物理).

2016-08-30)