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教育中的变革性应用/NetLogo

来自维基教科书,开放世界中的开放书籍


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NetLogo 由 Uri Wilensky 于 1999 年创作,[1] 是一种多智能体编程语言和建模环境,用于模拟自然和社会现象。它特别适合于模拟随着时间推移而演变的复杂系统。[2] NetLogo 基于 Logo 编程语言设计,可供新手和高级用户使用。它拥有跨越多个内容领域的庞大模型库。

社会研究和地球科学课堂上的 NetLogo 简介

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NetLogo 是一种模拟。模拟是对某些现实生活情况或过程的抽象或简化。在模拟中,参与者通常会扮演一个角色,让他们参与与其他人的互动或与模拟环境的元素互动。[3] 你可以通过点击以下链接下载该程序:http://ccl.northwestern.edu/netlogo/download.shtml 下面的部分描述了 NetLogo,如何将 NetLogo 用于社会研究和地球科学,NetLogo 如何成为一种变革性应用,以及 NetLogo 的一些示例活动。


社会研究

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学习社会研究是一项复杂的工作,尤其是在研究社会演变时。学生可能很难理解这个概念的庞大性。这就是 NetLogo 可以帮助建立联系并阐明理解和评估社会研究的复杂性的方法。学生如何破译社会研究的复杂性?过去的事件如何教会学生关于行为模式?

地球科学

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地球科学的研究包括对大气、海洋和生物圈的研究,以及对固体地球的研究。理解这些地球系统和地球的演化通常涉及物理学、化学和生物学等学科。这些领域的概念通常很抽象,学生难以想象。由于 NetLogo 特别适合于模拟随着时间推移而演变的复杂系统,因此它提供了一种独特的方法来展示这些学科中的各种原理。


应用描述

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将 NetLogo 下载到你的计算机后,你可以启动程序并选择补充你正在教授的课程的模型。在激活其中一个模拟之前,每个模拟都有简要的说明。打开其中一个模拟后,会出现一个带有三个选项卡的新窗口:界面、信息和过程。界面页面展示了所需程序的实际视觉模拟。界面提供了一个设置,你可以在其中控制和设置变量、速度,并提供有关模拟的用户评论。信息页面提供模拟的物流支持。此页面中的部分包括:它是什么(模拟)?如何使用它?需要注意的事项?尝试的事项?以及扩展模型。这是 NetLogo 对教师来说最关键的部分,因为它提供了有关如何正确使用模拟以及将模拟与课堂课程联系起来的方法的背景信息。界面页面提供了运行模拟的伪html代码。你可以更改代码以满足你的需求,例如更改模拟的颜色、符号和尺寸。

变革潜力

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NetLogo 具有变革性,因为它为教师和学生提供了一个途径,让他们通过模拟环境来发现科学、社会研究和社会概念的真实和动态的视角。为了增强这种变革潜力,教育工作者必须将 NetLogo 中的模拟与实际课堂教学联系起来。模拟本身就是一种积极的学习方式,它不是一项旁观者的运动。模拟在真实的背景下提供真实的实践和反馈。大多数模拟都包含社会互动。[4] 这种真实的成分能够为学生提供有意义的学习。在所有模拟的使用中,重要的是让学生提出并论证他们的预测。最糟糕的事情是提供一个学生应该完成的程序化行动列表,以获得正确答案。让学生尝试不同的选项并失败。当实验失败时,真正的有意义的学习就开始了。[5] 为什么?简单地说,为了得到学生想要的结果,他们必须分析并认真地操纵模拟,直到他们达到期望的结果。这就是 NetLogo 的本质。

Sharon Smaldino(2005)解释了在课堂环境中使用模拟的优势和局限性。优点是:真实性 - 模拟的主要优势是它们允许练习现实世界中的技能。安全性 - 学习者可以练习危险的活动,而不会对自己或他人造成伤害。简化 - 模拟旨在捕捉情况的本质特征。Smaldino(2005)还说明了在使用模拟时,教育工作者面临的两个局限性。它们是:耗时 - 学习如何有效地运行和整合程序可能需要时间才能完善。过度简化 - 担心的是,模拟可能会让学生对现实生活中的情况产生错误的理解。在了解优势和局限性的前提下,教育工作者可以找到创造性的方法来增强优势并创造出限制劣势的技术。

将技术融入课堂是教师必须不断练习的一项技能,因为技术的性质一直在不断变化。作为一种模拟,NetLogo 非常适合整合到社会研究课程中。教学模拟特别适合以下情况:决策技能的培养、了解社会互动和人际关系、以及在现实生活中可能过于危险或昂贵的复杂技能的训练。[6] 总之,模拟为学生提供了一个实验室,让他们探索超越传统教科书使用的社会研究问题。

示例活动

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NetLogo 模拟

有一个模型库文件,其中包含 16 个社会研究模拟。这些模拟是:艾滋病、利他主义、合作、埃尔法罗尔、民族中心主义、政党、叛乱、谣言工厂、散布、隔离、简单出生率、团队组建、基本交通、交通网格、投票和财富分配。在生物学、化学和物理学领域,有许多模型模拟,其中 6 个专门针对地球科学。地球科学模型包括:气候变化、大陆分界线、侵蚀、火灾、大峡谷和渗透。

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http://jmvidal.cse.sc.edu/netlogomas/ - 该网站包含多个 NetLogo 模型

http://www.youtube.com/watch?v=OijZ105J2eo - Youtube 上的 NetLogo 教程

http://ccl.northwestern.edu/netlogo - NetLogo 主页

参考文献

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^ Jonassen, D., Howland, J., Marra, R.M. 和 Crismond, D. (2008)。有意义的学习与技术,第 3 版,新泽西州上鞍河:皮尔森教育公司。

^ Smaldino, S, Russell, J, Heinich, R, & Molenda, M (2005)。教学技术和媒体学习,新泽西州上鞍河:皮尔森教育公司。

^ Wilensky, U. (1999)。NetLogo,http://ccl.northwestern.edu/netlogo。2009 年 4 月 24 日检索。连接学习和基于计算机的建模中心。西北大学,伊利诺伊州埃文斯顿。

^ Tisue, S., Wilensky, U. (2004) NetLogo:用于建模复杂性的简单环境,在波士顿国际复杂系统会议上发表,马萨诸塞州。

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