当因特网刚开始震撼美国教育的时候,一位化学教授就拍摄了数千幅盛有不同溶液的试管照片,并与电子游戏设计师一道创建了一个能让学生在虚拟烧杯中混合各种化学物质并观察其反应的模拟实验室。

在此后的几年中,虚拟化学实验室——一些能让学生解剖虚拟动物或到潮水坑里观察虚拟海葵的模拟装置——便成为广泛应用的科学教学工具。仅仅是虚拟化学实验室这一项,全美国就有15万名学生可以坐在计算机终端前尝试做那些因费用太高或危险性太大而无法做的实验。

然而,因特网替代传统实验室却引起了反响强烈的争议。在持怀疑态度的教授们的促动下,全美大学理事会(美国教育界最有影响力的组织之一)提出了质疑:网络虚拟实验室到底能否取代长久以来作为实验科学最重要内容的亲自动手和通过显微镜直接观察等做法。

作为中学课程的大学预修课程(AP)的更广泛督查工作的一部分,全美大学理事会已经组建了由大学教授和网络专家组成的专门小组,来详细考察网络AP科学课程所使用的虚拟实验室的质量。

该理事会的大学预科AP项目常务理事特雷弗 · 帕克(Trevor Packer)说:“教授们认为,模拟确实可以做得很好(他们也用模拟来补充自己的实验工作),但他们更关注把学分给予那些从未亲自动手操作的无实验经历的学生。”

美国有25个州开办公共网络学校,如全美最大的佛罗里达虚拟学校拥有40000名学生。马萨诸塞州梅纳德的一所名为虚拟中学的非赢利性学校有学生7600名,他们来自美国的30个州和许多其他国家。美国前教育部官员、现任北美在线学习委员会主席的苏珊 · 帕特里克(Susan Patrick)女士估计,有60000名公立学校学生有过注册学习某一门在线科学课程的经历。

教育顾问约翰 · 沃森(John Watson)去年写过一个有关虚拟教育发展的评估报告。他指出网络学校曾一度因融资问题而面临法律诉讼和地方学校董事会的阻挠。“这一挑战以前所未有的方式威胁着在线教育在全国范围的发展。”

全美大学理事会在一封于今年4月给网络学校的信中说:“大学理事会的理事们坚持认为,大学水平的实验室科学课程如果没有物理实验室就不应贴,上AP标签。在线科学课程只有在课程提供者保证“学生有一个在老师指导下亲手操作(而不是虚拟)的实验经历才可以标以AP。

帕克在一次访谈中指出,该理事会已经组建了3个由生物学、化学和物理学教授及网络教育工作者构成的5人小组,于今年11月在纽约对由网络学校为AP课程提供的虚拟实验室进行评判。该理事会的评判将决定中学是否可以将AP标志用于明年秋季报考大学的学生在线科学课程成绩报告单。

帕克说,在最近与大学科学教授的交谈中看出,该理事会抱有相当大的疑虑,即虚拟实验室到底能否取代动手操作的实践经历。但几所著名网络学校的教育工作者以他们的学生在AP考试中取得高分这一事实作为回应。佛罗里达虚拟学校负责学习的官员帕姆 · 伯托罗(Pam Birtolo)说:“证据就在“布丁”中。”

例如2005年的AP生物学考试,全美国范围有61%的学生在AP的5分制中获得了合格分3分及以上的成绩。而通过佛罗里达虚拟学校和通过虚拟中学参加AP生物学考试的学生中,分别有71%和80%的人获得了3分及以上的成绩。

由《高等教育大事记》资深作家文森特 · 基南(Vincent Kierman)汇编的2005年版《在线中学指南》中罗列了113所网络学校,其中32所提供至少一门AP科学课程。在线课程绝非一成不变,新的在线实验室在以令人眼花缭乱的速度不断涌现。美国西北大学计算机科学教授凯米 · 约纳(Kemi Jona)博士认为:“这不是一道一蹴而就的风景线。”

由一些网络学校提供的科学课程利用众多提供数据的网站,然后通过分析来引导学生。如在一个由亚利桑那大学运行的网站上,学生收集洋葱根细胞的数据并用它计算细胞分裂时各阶段的持续时间。

许多网络学校的化学课等科学课程包括常常被称为“厨房科学"的实验室,学生在其中利用家用物件——冰、食用油、玻璃缸等——来做实验。

佛罗里达勒堪托的梅尤里 · 沙(Mayuri Shah)说,他的女儿索尼亚(Sonia)打算通过佛罗里达虚拟学校参加AP生物学考试。今年16岁的索尼亚注册学习在线课程,因为她所在的中学没开设这门课程。

帕特里克说,这是学生注册学习在线课程的最常见原因之一。“在农村地区的数千所学校没有科学实验室,但有想要上大学并需要科学探究经历的孩子,虚拟科学实验室是他们唯一的选择。”

新罕布什尔州彼得伯勒的康伐尔中学提供12门以上的科学课程,但动物学不在其中。因此,中学生凯瑟琳 · 兰兹(Katherine Lantz)就上网学习。晚上,她在自己家里上网浏览猪的虚拟解剖过程。其中一幅画面显示猪的一只肾脏,并由一连串的黄点勾勒出来。她点击鼠标,让虚拟解剖刀把猪的肾脏剖开,肾脏的内部组织就由闪烁的标记突现出来。凯瑟琳不禁感叹:“哇!真是太精彩了!”“将它放大很好,如果我们在学校的实验室里进行解剖,这是很难看到的。我在网上学到很多”东西——跟我上物理课一样多。

猪的虚拟解剖是由生物学教授厄尔 · W · 福雷克(Earl W. Fleck)博士首先创建的。他于1997年开始创建虚拟解剖来帮助华盛顿州沃拉沃拉市的惠特曼学院的学生复习迎考,并向那些因反对拿活的动物进行解剖的人提供一种替代方法。

现任弗吉尼亚州汉普登-悉尼学院教务长的福雷克说,世界各地的学生觉得虚拟解剖很有用,但在他看来仍“明显逊于”实际的解剖。他说:“你没有享受到那种视觉,那种手感,那种气味。

凯瑟琳·兰兹在网上进行猪的虚拟解剖