你還記得初中教的生物細胞結構嗎?
相信大多數人都不記得了。這種知識，考試一過就從記憶中煙消云散了。
這是因為，大多數人當初學細胞結構的時候，僅僅是坐在教室里，看著課本上的圖畫和文字，呆呆地聽著老師的講解。這是一種被動的學習，學生們接收者著填鴨式的教育，記憶難以持久。
與被動式學習相對的，就是主動式學習。主動學習的核心內涵，就是讓學生進行自我管理，為自己的學習負責，主導自己的學習進程。學生們回答自己提出的問題，不斷地反思自己的學習狀況。這就意味著，教師只起輔助角色，教師要學會放權給學生。
美國國家科學院有一項綜合了上百項研究的元研究，結論是，主動學習的效果顯著高于被動學習。
用模型來學習
模型是對復雜系統和過程的抽象模擬，它會簡化掉一部分現實特征，也能真實反映一部分現實特征?？茖W家們建構起一個又一個理論模型，來理解復雜的自然現象和社會現象。由此可見，掌握模型對于學生們來說是十分重要的。
既然科學家就是用模型來思考世界，那么，如果我們期待學生能擁有和科學家一樣的思考方式，那么為何不直接讓學生們利用模型來學習呢?
接下來，我們來看一個具體的實例：如何用模型讓學生們更高效地學習遺傳學知識。
Geniverse的登錄界面
Geniverse就是這樣一款產品，它是一個為高中生學習生物學知識而設計的在線網頁游戲。在這個游戲中，你所扮演的角色養了一條寵物龍，但是這條龍生病了，你需要掌握足夠的遺傳學知識，正確地操作基因變量，真正理解微觀的基因與宏觀的生物性狀之間的模型關系，才能治好你的寵物龍。
整個游戲就像是一個沉浸式的小說，非常有趣，所以學生們有很高的學習主動性。同時，我們也能用這種操作基因模型的能力來評價學生是否真正掌握了遺傳學知識。相比傳統的紙筆考試，這種用實踐操作的形式考察學生對模型的理解會更好。因為科學家們正是以模型的視角來理解整個世界。
此類產品很適合科學課和數學課。StarLogo Nova是一個可視化的計算機模擬工具，可以表達數學幾何模型，傳染病模型，熱傳播模型，森林野火模型等等。學生們操作變量，然后程序可以給出即時的反饋。比如學生改變風向和風速以及地形，就能立即看到野火蔓延的差異。此時，學生可以深刻地理解自然現象背后的自然規律。
我們可以操縱模型的變量來預測真實系統的情況，通過建構模型來理解真實系統的運作。但在學生使用模型來學習的過程中，必須要讓學生主導自己的學習，否則又變成了老師填鴨式地教學生怎樣操作模型，應付模型操作考試。
從建構中學習
樂高機器人
建構主義認為，學生在建構東西的同時，也在建構知識。在搭建樂高積木時，學生們主動地創建了一個建筑，一個機器人，一頭恐龍。此時，他們也在自己的頭腦里創建了關于建筑、機器人以及恐龍的知識。
許多編程機器人背后的教學理念就是這種建構主義的學習理念。一方面，學生在現實的物理世界中用積木、電線、馬達、電池、齒輪等等部件建構了一個可以行動的機器人。學生們在建構機器人的過程中能理解機器人的結構以及結構所能實現的功能。不過，不同的學生，設計機器人的水平會不一樣。有些學生只會搭建那種帶輪子的小車型簡單機器人，而有些學生就能設計出帶有雙足和雙手的復雜人形機器人。
同時，學生還要在計算機中為機器人建構一個行為模型，通俗地說，就是為機器人編程，設計軟件。不同的學生，編程水平也不一樣。有些學生只能用幾行簡單的代碼實現簡單的功能，而有些學生則能用復雜的代碼讓機器人完成更精細的任務。
但隨著學生們不斷地進行著這種建構式學習，幾乎所有的學生都能實現優秀的機器人設計和程序設計。這是兩種不同層面的建構和創造力。一種是現實的物理層面，一種是虛擬的模型層面。它們沒有固定的標準答案，每個學生可以自由地發揮自己的創造力，主動地建構自己想要的東西，同時建構印象深刻的知識。
