Netlogo是一種基于現(xiàn)代教育教學(xué)思想的新型教學(xué)軟件，其特點(diǎn)在于運(yùn)用多種表征方式，并且強(qiáng)調(diào)各表征之間的聯(lián)系，使學(xué)生可以利用特定的可視模型系統(tǒng)學(xué)習(xí)特定的概念，并在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行記憶，最終達(dá)到靈活運(yùn)用、解決問題的目的。本文以化學(xué)教學(xué)為例介紹該軟件的使用方法。
　　
　　一、Netlogo簡(jiǎn)介
　　
　　Netlogo軟件是由Uri Wilensky于1999年首次提出的，此后由美國(guó)Northwestern University的“關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)中心”不斷對(duì)其進(jìn)行完善和發(fā)展，使用Java語言編寫，提供了一個(gè)針對(duì)多領(lǐng)域的系統(tǒng)建模的仿真平臺(tái)。Netlogo先后推出的版本已達(dá)十幾個(gè)，最新版本是2007年12月推出的4.0.2版。
　　（一）Netlogo界面
　　1．交互界面（Interface Window）
　?。?）組成：插入相關(guān)變量控件的按鈕；人機(jī)交互的“black box”可視屏幕，其主要功能是根據(jù)用戶設(shè)置的相關(guān)變量數(shù)值顯示相應(yīng)的結(jié)果（如在溫度、壓強(qiáng)等因素變化的情況下，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)情況等）。
　　（2）功能：提供給教師和學(xué)生一個(gè)可以自己設(shè)計(jì)并構(gòu)建針對(duì)特定知識(shí)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)模型界面，幫助設(shè)計(jì)者掌握各變量對(duì)某特性的影響。
　　2．信息界面（Information Window）
　?。?）功能：闡述模型相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)及使用方法。
　　（2）組成（一般包括）：What is it：簡(jiǎn)單闡述與模型相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)；How to use it：介紹模型的使用方法；Things to notice 、Things to try：設(shè)計(jì)者提出一些由淺入深的問題，使用者通過對(duì)模型的操作，并且觀察模擬現(xiàn)象，思考解答，從而加深對(duì)概念的理解；Extending the model：引導(dǎo)使用者在掌握模型的基礎(chǔ)上對(duì)模型進(jìn)行衍生修改或者自行設(shè)計(jì)新的模型；Credits and references：提供模型制作的參考書籍、網(wǎng)站以及鳴謝。
　　3．程序界面（Procedures Window）
　　該界面用于顯示設(shè)計(jì)者編寫的Java語言。Netlogo專門設(shè)置了這個(gè)界面讓設(shè)計(jì)語言可視化，這是為了方便用戶修改和學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)語言。
　?。ǘ㎞etlogo的使用方法
　　1．初學(xué)者應(yīng)首先閱讀信息界面中的各個(gè)主題，從而了解模型設(shè)計(jì)的原理和使用方法。使用者建立或者進(jìn)入某模型后，可以修改交互界面中的變量數(shù)值，觀察數(shù)值變化對(duì)模型模擬結(jié)果的影響，從而建立各變量和某特定概念之間的關(guān)系。
　　2．對(duì)于有一定基礎(chǔ)的學(xué)生，可以先對(duì)模型的模擬結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，再通過觀察模擬結(jié)果對(duì)自己的預(yù)測(cè)進(jìn)行判斷、修正，還可以進(jìn)一步對(duì)模型添加、刪除變量，再進(jìn)行預(yù)測(cè)、驗(yàn)證。這種學(xué)習(xí)模式鼓勵(lì)學(xué)生利用發(fā)散思維對(duì)概念進(jìn)行理解和思考，并且最終獲得解決問題的能力。
　　3．Netlogo鼓勵(lì)使用者修改設(shè)計(jì)代碼，并且在修改后觀察模型中粒子的運(yùn)動(dòng)受到了怎樣的影響，從而在學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)語言的同時(shí)對(duì)概念有深刻的認(rèn)識(shí)。
　　4．通過操作交互界面和程序界面觀察模擬結(jié)果之后，使用者可以根據(jù)“Things to notice”中的問題，邊模擬邊觀察模擬結(jié)果，試著解答問題。接下來，使用者可以嘗試解答“Things to try”中的問題，這些問題的難度較“Things to notice”中的問題有所加深，使用者通常不能從模型中直接模擬出答案，可能要求學(xué)習(xí)者引入新的變量，或者與其他知識(shí)相聯(lián)系來解決。當(dāng)完成以上活動(dòng)后，可以根據(jù)“Extending the model”中的要求修改模型，從而做出有關(guān)特定概念的新模型。
　　
　　二、Netlogo的特點(diǎn)
　　
　　以Chemlogo為例，Netlogo提供的學(xué)習(xí)環(huán)境是一個(gè)可視的粒子世界，學(xué)生可以利用特定的可視模型系統(tǒng)學(xué)習(xí)特定的概念。Netlogo的另外一個(gè)特色在于其提供了一個(gè)儲(chǔ)量豐富的模型庫（可通過主菜單“File”進(jìn)入模型庫Model Library）。模型庫中主要包括設(shè)計(jì)完成的、針對(duì)某些特定化學(xué)概念的學(xué)科示例模型、課堂模型和一些代碼示例。課堂模型中包括許多可以相互結(jié)合運(yùn)用于課堂教學(xué)的模型實(shí)例。代碼示例中則包括一些模型代碼片段，主要是用于簡(jiǎn)單地介紹Netlogo的特性和其編寫代碼過程的一些技巧。
　　
　　三、Netlogo在化學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例介紹
　　
　　進(jìn)入Netlogo界面（如下圖），在Model Library中打開“buffer”（緩沖溶液）模型。使用者首先需要通過閱讀信息界面中的相關(guān)內(nèi)容對(duì)該模型所介紹的化學(xué)概念以及操作方法有所了解。
　　
　　1.信息及設(shè)置區(qū)
　　該區(qū)域中包括的控件及其主要作用是：starting-acid、starting-conj-base（分別用于設(shè)置初始的酸及其共軛堿的粒子數(shù)目）、add-acid、added-acid、add-base、added-base（使用者通過控制add-acid和added-acid來設(shè)置加入酸的分子數(shù)目，從而觀察加入酸后對(duì)緩沖溶液PH值的影響；通過控制add-base、added-base觀察加入堿對(duì)緩沖溶液PH值的影響），同時(shí)使用者可以通過調(diào)節(jié)開關(guān)控件see-starting-water選擇是否觀察模擬開始時(shí)水分子的情況。位于信息及設(shè)置區(qū)最上方的兩個(gè)控件的作用是設(shè)置控件變量數(shù)值(setup)和微觀粒子反應(yīng)區(qū)開始運(yùn)行粒子模擬反應(yīng)(go)。
　　2.微觀粒子反應(yīng)區(qū)
　　在信息及設(shè)置區(qū)中完成各變量數(shù)值的設(shè)定之后，按下控件“GO”，該模型開始模擬。在微觀粒子反應(yīng)區(qū)中，使用者可以看到，反應(yīng)時(shí)溶液中各粒子的高速運(yùn)動(dòng)以及反應(yīng)粒子相互碰撞生成新產(chǎn)物的整個(gè)過程。
　　Netlogo還提供了3D 視圖的功能控件，即把微觀粒子反應(yīng)區(qū)中的模擬結(jié)果用3D的效果展現(xiàn)出來，同時(shí)使用者還可以控制該3D界面中粒子運(yùn)動(dòng)的速度，方便使用者觀察和理解。
　　3.即時(shí)反應(yīng)曲線區(qū)
　　在模型模擬的同時(shí)，該區(qū)域?qū)⑾鄳?yīng)顯示對(duì)應(yīng)的PH變化曲線和分子數(shù)變化曲線。曲線趨勢(shì)會(huì)隨著溶液中模型粒子的碰撞反應(yīng)發(fā)生相應(yīng)的改變，并用不同顏色的曲線表示。
　　Netlogo一個(gè)突出的功能就是提供了進(jìn)行探究學(xué)習(xí)和問題解決的環(huán)境。在熟練掌握該模型之后，使用者可以回到信息界面。“Things to notice”針對(duì)模擬的結(jié)果提出了三個(gè)注意點(diǎn)，引導(dǎo)他們研究改變模型變量對(duì)最終模擬結(jié)果產(chǎn)生的影響。接下來使用者可以嘗試回答“Things to try”中的問題，這些問題往往有一定的難度。例如：“為什么當(dāng)加入大量的強(qiáng)酸或者強(qiáng)堿時(shí)，溶液的pH值會(huì)超出緩沖范圍”等。在此基礎(chǔ)上使用者還可以進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)，進(jìn)入信息界面中的“Extending the model”，軟件給使用者提供了一些模型設(shè)計(jì)的提示和建議，鼓勵(lì)使用者充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，探索出更完善的關(guān)于緩沖溶液的創(chuàng)新模型，由此提高使用者在學(xué)習(xí)中的發(fā)散思維。最后，軟件還提供了“Related models”、“Credits and references”作為信息支持，其中包括與該模型主題知識(shí)相關(guān)的網(wǎng)站和書籍，利于使用者充分借助信息技術(shù)手段拓展視野。
　　使用Netlogo學(xué)習(xí)化學(xué)是一種基于問題解決的教學(xué)活動(dòng)，在這種活動(dòng)中學(xué)生可以在自由的情境中探究假設(shè)，并可以得到及時(shí)的反饋，從而在人機(jī)交互中充分體現(xiàn)和享受探究的樂趣。該軟件已經(jīng)在國(guó)外廣泛使用，并獲得良好效果。已有研究表明，通過該軟件的使用，學(xué)生以往依靠死記的事實(shí)概念，可以得到有意義的理解，依靠機(jī)械訓(xùn)練獲得的知識(shí)可以轉(zhuǎn)化成有效的邏輯推理。
　　
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