| 标题 | 互动学习工具PhET发展综述 |
| 范文 | 陈江涛 计晗芬 摘 要：互动学习工具PhET自2002年诞生以来，因其具备良好的互动性、仿真性、直观性和专业性，受到了国内外一线教师的喜爱。同时，伴随着计算机技术和互联网技术的不断发展，PhET也加速了与教学平台以及信息化教育资源的深度整合，在该整合过程中，PhET也有了一些新的发展。从网页化（HTML5）、应用化（APP）、社交化、开源化等4方面对PhET的最新发展进行综述，以期为PhET的深度应用提供参考。 关键词：互动学习工具；PhET；HTML5；APP DOIDOI：10.11907/rjdk.151202 中图分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2015）007-0018-03 0 引言 PhET（Physics Education Technology——物理教育技术）的诞生最初源于诺贝尔物理学奖得主卡尔·威曼在2000年启动的physics2000项目，该项目的主要目的是发明一种能够通过软件来模拟演示真实物理世界各种原理和现象的电脑模拟系统[1]。该系统自发布应用以来，因其具备良好的互动性、仿真性、直观性和专业性，受到了教师和学生的广泛好评，卡尔·威曼在此项目的基础上于2002年发起了物理教育技术（PhET）计划[2]。 随着计划的不断发展以及越来越多教育工的全面参与，化学、生物、地理及数学等学科的互动仿真程序开始出现，PhET已经超出了最初的构想，但是为了维持名称的一致性，并没有因学科不同而改名[2]。截至2015年2月，发布在PhET官方网站（http：//phet.colorado.edu/）上的互动学习工具共计130个，有78种语言的翻译版本出现，官方网站也有37种语言的翻译版本[3]。 作为工具类资源，互动学习工具自身并不具备保存在教学过程中产生的“动态过程资源”的功能，在涉及在线测试、在线讨论等网络化互动需求时，显得有心无力，需挂接其它一些专业网络软件开发的互动模块。因此，需要与探究学习支持平台（例如WISE、Moodle）进行整合，利用平台来记录学习、交流与思考的过程，让这些动态资源在平台中慢慢沉淀下来，逐渐转化为经验性资源。这样的整合能有效促进学生开展课外自主探究学习，也有利于提升学生综合能力[4]。在该整合过程中，PhET也有了一些新的发展。本文将从网页化（HTML5）、应用化（APP）、社交化（分享论坛）以及开源化等4个方面对PhET的最新发展进行综述，以期为PhET在教学中的全面、深度应用提供参考。 1 PhET的网页化发展 PhET的大部分程序最初都是Java Applet，采用Java Network Launching Protocol（JNLP）——一种可以通过浏览器直接执行Java应用程序的途径，用户可以直接通过一个网页上的URL连接打开一个Java应用程序。Java桌面应用程序以JNLP 的方式发布，如果版本升级，不需要再向所有用户发布新版本，只需要更新服务器的版本，这相当于让Java应用程序具备了Web应用的优点。但需要预先安装好Java相关执行环境，这对于普通用户而言有一定难度。同时还有少部分程序通过Flash技术实现，需要使用Flash 8以上的播放器才能运行。 为了提升运行效果并优化用户体验，PhET团队从2013年开始就采用HTML5来开发新的仿真程序，自此PhET开始向网页化发展。HTML5是开放Web标准的基石，它是一个完整的编程环境，适用于跨平台应用程序、视频和动画、图形、风格、排版，以及其它数字内容发布工具，具有广泛的网络功能[5]。HTML5拥有更好的语义特性、本地存储特性、设备兼容特性、连接特性、网页多媒体特性、三维与图形及特效特性、性能与集成特性、CSS3特性。HTML5本身由W3C而来，其开发是基于谷歌、苹果、诺基亚、中国移动等几百家公司一起酝酿的技术，该技术可以进行跨平台使用。同时，HTML5拥有良好的自适应性，可以让同一个网页自动适应不同大小的屏幕，根据屏幕宽度，自动调整布局[5]。截至2015年2月，PhET团队已经开发出25个基于HTML5的网页应用程序，这些程序不需要进行任何额外的运行环境配置，可以在浏览器内直接运行，降低了用户使用难度。 2 PhET的应用化发展 根据市场研究公司eMarketer估计：2015年，全球互联网用户的数量将会超过30亿，占全世界人口的百分比将增长6.2%，增长至42.4%。在发达国家，互联网用户的渗透率已接近饱和；而在新兴国家，互联网用户的渗透率还有极大的增长空间[6]。例如，从现在到2018年，印度和印度尼西亚的互联网用户数量将会出现两位数字的逐年增长率。而在中国，2015年2月3日，中国互联网络信息中心（CNNIC）在京发布的第35次《中国互联网络发展状况统计报告》（以下简称《报告》）显示，截至2014年12月，中国网民规模达6.49亿，手机网民规模达5.57亿，较2013年底增加5 672万人[7]。网民中使用手机上网人群占比由2013年的81.0%提升至85.8%[7]。平板电脑的娱乐性和便捷性特点使其成为网民的重要娱乐设备，2014年底使用率已达34.8%，并在高学历（本科及以上学历网民使用率51.0%）、高收入人群（月收入5 000元以上网民使用率43.0%）中拥有更高使用率[7]。 互联网尤其是移动互联网的快速发展也带来了智能手机和iPad等移动终端设备的普及，人们逐渐习惯了使用应用客户端的上网方式。APP在移动终端中是Application的简称，也即应用的意思，通常用于苹果、安卓及Windows phone等智能手机以及iPad、surface等平板电脑中。因为智能手机和平板电脑的流行，现在APP一般代指第三方应用软件。APP可整合LBS、QR、AR等新技术，带给用户前所未有的用户体验；APP基于移动终端的随时随身性、互动性特点，容易通过微博、SNS等方式分享和传播，实现裂变式增长；APP的开发成本，相比传统营销手段成本更低；通过新技术及数据分析，APP可实现精准定位企业目标用户，使低成本快速增长成为可能。PhET团队除了使用HTML5技术让新开发的工具应用能够更好地适用各种浏览器外，还针对iPad及iPad MiNi进行特别优化，让自己的应用能够在类似于iPad这样的移动客户端上流畅运行。另外，开发出单独的移动客户端的APP应用也在PhET团队的下一步发展规划中。 3 PhET的社交化发展 PhET作为发展了十余年的互动学习工具集，已经积累了大批用户，据不完全统计，这些工具已经被传播使用超过2亿次。然而，工具类应用存在其局限性，还是不可避免地会遇到停留时间短、使用频次低的问题；而如果无法解决这些问题，哪怕用户再多，该工具的价值也很容易遇到瓶颈[8]。解决该问题的关键是要增加用户黏性：让用户停留时间变长，让用户使用频次变高，社交化是工具类应用提升自身价值的必经之路。 社交网络的快速发展正推动人类从工业化时代迈入到社交化时代，而且也深刻地影响并重塑着个人的行为习惯，包括人与人之间的沟通、知识的创造获取和分享、工作的团队协作、营销和服务渠道的变革。社交网络具有用户增长快、内容产生快的特点，社交化已经深入生活的各个方面，包括沟通、娱乐、购物、图文分享等。微博、论坛、团队空间等工具具有天生的扁平化、平等化特点，可以让任何人发表任何观点，大大激发个人参与的热情和主动性，使用户对事物的看法更为全面深入，而且这些观点可以直达任何人，不存在任何筛选和截留，真正做到上情下达、360度视角参与[9]。这种沟通模式还有记录可追寻、多向、受众多、可选择、非干扰的特点。社交化平台还可以与统一通信系统整合，比如动态呈现个人状态、点击进行音视频通话和文字聊天、一键进入电话会议等功能，随时随地进行更为深入的点对点的实时交流。 社交网络的最大特点是为个人提供了一个自由开放的知识创造平台，任何人都可以在知识百科维护某个知识主题；专家可以将自己的博客建设成自己擅长的专业领域的主题空间，分享专业知识。这些创造的知识可以通过推送和搜索扩大受众，同时这些知识在使用过程中可以进行评分、刷新和转发，从而扩大其使用范围，实现知识价值最大化。不同的用户在使用工具类应用时有着不同的需要，除了简单的学习或娱乐需要外，用户还存在着各种各样的社会化需要。而动机是在需要的基础上产生的，自我内在需求与行为的外在诱因相协调，从而形成激发、维持行为的动力因素，即动机。通俗来讲，就是用户需要，再加上奖励、兴趣、比拼排名等外界诱因，激发了他们活跃在应用上的动机[10]。PhET团队对所开发的工具类应用增加了社交属性：首先是每一个应用都有单独的论坛供用户进行讨论，这样可以延长停留时间；其次是允许用户将相关评论或消息分享到社交媒体上（如Facebook、Twitter、Pinterest、Reddit等），这样可以提升使用频次。 4 PhET的开源化发展 开放源码软件运动是计算机科学领域的一种文化现象，源自黑客对智慧成果共享、自由的追求。目前，这种能够积极促进人类文明发展的文化已经渗透到信息、教育、健康等领域，并融入了哲学范畴。开源被很多黑客认为是计算机科学的一种文化复兴，是计算机科学真正成为科学并能够与其它科学同步发展的手段。当前，不仅仅有数以万计的黑客在积极地参与，像IBM、HP、CA、SUN等一些软硬件厂商也正加大在开源方面的投入并积极向开源社区贡献优秀开源软件，因为开源催化了软件业快速向服务业蜕变的速度，并为IBM这样的硬件和集成服务提供商提供了新的商机。 以开源软件为代表的开源文化思想作为近20年来的新文化潮流，不但对软件行业内的生产力发展进步起到了相当大的积极作用，而且在一定的社会群体中对人们意识的进步作出了贡献，是社会发展与革新中有代表性的进步力量。开源模式源于自由软件，秉承了使用自由软件的黑客文化，即对自由的追求和对垄断与强权的反抗，通过了解开源文化，人们可以获得道德层面的正面暗示，增强分享与合作的意识，减少保守与自私的负面思想。开源模式在各国都有完整的协议体系，以法律作为支撑，所有作品的版权都得到保留与保护，通过对开源文化的传播，可以增强人们的版权意识，有助于抵制盗版的泛滥，宣传、弘扬法治精神。 开放软件源码可免费获取，但对所获取源码的使用却需要遵循该开源软件所作的许可声明。开源软件常用的许可证方式包括BSD、Apache Licence、GPL等，其中GNU的GPL被最多的开源软件组织所采用。开源软件许可模式主要分为两类：一类是copyleft，一类是non-copyleft。Copyleft许可，比如GNU GPL类型，坚持认可在开源软件基础上作出修改后的软件，仍旧是自由软件[11]。PhET团队所开发的诸多工具应用采用了Creative Commons Attribution 3.0 United States License以及Creative Commons GNU General Public License 这两种开源协议；任何人都有资格获取源代码并修改它；允许第三方（如学生、教育者、学校单位、博物馆、出版商等）进行非商业用途的免费使用或分发；所有的使用都必须有作品的署名标示。PhET加入开源化进程可以利用社会力量有效降低生产成本，同时免费让第三方传播或使用以提高生产效率、降低内耗，有力地促进了生产力发展。 5 结语 来自美国科罗拉多大学的PhET团队不断利用新技术来扩展用户访问工具应用的渠道、增加用户的自定义选项功能、提升数据共享能力以及为与不同教育产品进行整合集成提供支撑[12]。近两年来，PhET团队采用HTML5技术推动其网页化发展，针对移动客户终端进行特别优化来推动工具的应用化发展，增加工具类应用的社交属性来推动其社交化发展，采用最广泛使用的开源共享协议来支持其开源化发展。通过诸多方面的努力，PhET改善了工具的用户体验，提升了自身的教育价值与社会价值。 参考文献： [1] CU nobel laureate carl wieman launches project to improve physics and science education[EB/OL]. http：//www.colorado.edu/news/releases/2002/10/28/cu-nobel-laureate-carl-wieman-launches-project-improve-physics-and-science. [2] 陈江涛.互动学习工具PhET的发展进程分析与本地化改造[J].软件导刊，2014，13（4）：196-198. [3] PhET[EB/OL].http：//phet.colorado.edu/. [4] 陈江涛.互动学习工具与探究教学支持平台及信息化教育资源整合研究.软件导刊，2014，13（3）：15-17. [5] 百度百科.HTML5[EB/OL].http：//baike.baidu.com/view/951383.htm. [6] 腾讯科技.全球网民数量明年突破30亿大关[EB/OL]. http：//tech.qq.com/a/20141121/003210.htm. [7] 中国互联网络信息中心.第35次中国互联网络发展状况统计报告[EB/OL]. http：//www.cnnic.net.cn/hlwfzyj/hlwxzbg/hlwtjbg/201502/t20150203_51634.htm. [8] 简书网—非人.工具类APP的社交化之路[EB/OL]. http：//www.jianshu.com/p/16714f5b13c8. [9] eNet硅谷动力.拥抱社交化时代，激发“人 3.0”的力量[EB/OL]. http：//www.enet.com.cn/article/2013/0627/A20130627293374.shtml. [10] 希赛网.从用户心理行为解读APP的社交化[EB/OL]. http：//www.educity.cn/develop/1381671.html. [11] 百度百科.开源文化[EB/OL].http：//baike.baidu.com/view/1072914.htm. [12] The future of PhET [EB/OL].http：//phet.colorado.edu/2013/the-future-of-phet. 责任编辑（责任编辑：孙 娟） |
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