剑桥学习科学手册第一二部分

*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,剑桥学习科学手册第一二部分,？,这是一本什么类型的书？,1,这本书到底在谈些什么？,2,这本书说得有道理吗？,3,这本书跟我有什么关系？,4,构成要素,具体内容,一、起源,1991,年，以第一次国际会议的举办和,学习科学期刊,的创刊为标志。,二、发展,（,1,）认知科学角度研究意识的,高级心理现象,（知觉、记忆、推理,）；,（,2,）认知,神经,科学视角研究脑是如何实现,认知活动,的（自我意识、思维想象、语言）。,思维的变化：学习就是,新手,变为,专家,的过程。,三、研究领域,认知科学、教育心理学、计算机科学、人类学、社会学、信息科学、神经科学、教育学、设计研究、教学设计及其他领域。,四、研究目标,（,1,）为了更好地理解,认知过程和社会化过程,以产生最有效的学习；,（,2,）为了用学习科学的知识来,重新设计,我们的课堂和其他学习环境。,五、概念界定,研究多种,情境,下的学习（正式学习与非正式学习）；多学科、跨学科的新科学；为未来学校绘制发展蓝图。,本书目的：,通过展示不同的人设计学习环境和课堂的方式，来建立新的学习科学。,人员类型,学习后的转变,教师,在课堂教学中更有效率,家长,对学校教育有全方面的了解,管理者,引导学校教育走向,21,世纪,决策者,理解当前的课程、教师培训项目、标准化测试，并展望未来,技术人员,明白为何有许多人在科学、技术、国际关系、经济以及其他基于知识的学科方面信息如此匮乏,教育研究者,发现自身的研究与学习科学的关系，了解如何参与到未来学校的建设中,根底理论,方法论,知识的本质,可视化知识,共同学习,学习环境,1,2,3,4,5,6,CONTENTS,目 录,学习任务,基础理论（第二章至第七章）,方法论（第八章至第十三章）,导言（第一章）,C,B,A,导言,学习的新科学,1,知识经济时代,教授主义,out,维度,教授主义,知识社会,知识,有关世界的,事实,以及问题解决的,程序,的集合,整合的、可用的、情景化、可迁移,学校,传授陈述性知识和程序性知识,关注学生的,学习环境,、重视,实践,教师,把陈述性知识和程序性知识传授给学生,创设符合教学的,情境,，启发学生,思考,教学,专家研究决定，不根据学生实际情况（讲授）,基于学习者已有知识,经验,、关注教学,技巧,、学习,过程,、注重,反思,评价,测试,学生获得了多少陈述性和程序性知识,知识的,迁移,应用，解决实际问题,教育的目的,&,知识的性质,教授旨在促进智力开展的深层知识,知识是,情境性,的,当学生学习,深层知识,并且能清楚在真实世界和实际情况中,如何运用,这些知识时，知识才会在学生头脑中,保持的更持久,，他们也能够将这些知识运用到,更广泛的情境,中。,“情境性是指知识并非是学习者头脑中静态的智力构造，而是一个包括人、工具、环境中的其别人以及运用知识的活动内在的认知过程。,认知科学的发现,教授主义,在新旧知识、概念、经验间建立,联系,没有,在课程材料与原有知识之间建立,联系,将知识,归纳,到相关的概念系统中,将课程材料视为,不连贯,的知识碎片,要求学习者寻找,模式,和基本原理,记忆,陈述性知识和程序性知识，却不理解为什么要这么做，也不知道怎么做,评价,新的想法并能与结论联系起来,遇到不同于课本中所讲述的问题时，,不知如何解答,了解,对话的过程，即知识产生的过程；能够批判地检查论据的逻辑性,将陈述性知识和程序性知识视为,静态,知识，认为这些知识只来自于权威著作,要求学习者,反思,其理解及学习的过程,仅仅记忆知识，,没有,对目的和学习策略等进行反思,深层学习&传统课堂理论,学习科学的根底,建构主义,认知科学,教育技术学,社会文化研究,学科知识研究,科学知识是情境性的、理论性的、通过协作产生的。,解释学生通过听教师讲授和阅读课本不能深化学习的原因。,交融了心理活动实验研究与计算机建模的综合学科。,认知行为是在一个由工具、机器、合作者、伙伴等组成的复杂环境中发生的。,计算机的可视化功能和处理才能可以支持深层学习行为。,认知科学,认知科学中许多关键的概念已经成为学习科学的中心概念。,问题解决,反思,专家,智力活动是基于表征的；表征是指概念、信念、事实、模式等,知识结构,。,专家（熟练者）的,专门知识,是基于丰富的表征结构、丰富的程序性知识和计划、即时应用计划、反省的能力。,学习就是通过使,新手,掌握,专家,那样的反思能力。,取决于人的心理所具有的,问题空间表征,；问题解决被看作是在问题空间中进行搜索，直到达到目标状态的过程。,思维,儿童思维和成年人思维,存在区别,。,表征,学习中的过程,问题,学习是如何发生的？,不同的学习环境是怎样对学习产生影响的？,我们应当怎样改进学习环境来促进学习？,焦点,在一个学习环境中正在发生什么。,学习环境是如何提高学生的学习绩效的。,从新手到专家的转变,学习是如何发生的,原有知识的利用,新手是,怎样思考,的，,有哪些,迷思概念,？,学习总是在,原有知识,背景下发生的，学生进入课堂时，是带着对现实世界各种各样的半成型的,观点,和,迷思概念,。,设计课程，通过有效途径将,迷思概念,转为,专家概念,。,学习中的过程,学习中的过程,脚手架,外化和表达,反思,建构,促进更好的学习,当学习者外化并表达自己正在形成的知识时，学习,效果,会,更好,。,学习的正常过程始于较为,具体,的信息，进而逐渐变得较为,抽象,。,提供支持来促进学习者,有效,地学习、,意义建构,。,如何支持学生进行,有效,的教育,反思,。,跨学科的学习科学的根底和机遇,2,内隐学习与大脑,非正式学习,正式学习,有效学习？,达成一个完整、一致的对话,三条研究主线,内隐学习与大脑,内隐学习,Implicit Learning,内隐学习是认知心理学的一个重要概念，指的是在不知不觉中获得某种知识，学习了某种规那么。而这种学习的效果可以通过某种测试表现出来，但是意识层面却无法觉知这种规那么，不能外显的把这种规那么说出来。,内隐学习与大脑,认知神经科学纳入学习科学的原因,01,02,03,揭示学习的内在机制和生理基础，加深了我们对学习产生的认识,检测大脑活动的新技术揭示记忆与学习的脑机制,对理解学习的个体差异提供帮助,内隐学习与大脑,脑科学发现及其意义,01,02,03,资源,丰富的环境,（复杂环境）有助于大脑皮层,神经元的发展,严格的,学习关键期,假设不存在，其依赖于,时间,和,经验,神经束,扮演了一个影响后续处理的,过滤器,角色,04,神经,可塑性,婴儿能,自然地,从自然语言,情境中,学习,05,镜像神经元,的发现强调了,模仿学习,的重要性,正式学习,&,非正式学习,学习分类,特点,/,特征,正式学习,信奉,普适,的行为价值、准则和标准,教育和学习的主要媒体是,语言,教和学的发生,脱离境脉,非正式学习,是,个人取向,的，学习目标的设定取决于,个体本身,助长,传统主义,，年长者地位最高,情感,和,智力融合,，情感的参与和认知投入紧密结合在一起,整合正式学习和非正式学习的设计,利用学习科学来创立学习环境，并研究这些学习环境设计的效果如何推动理论的开展。,适应性专门知识,支持持续学习、即兴创作和自主扩大的专业知识,适应性专长,引导创新或创造过程,纯熟的流程获得效率,走向协同的学习科学,将来的学习科学将整合神经和行为层面的学习，并势必会导致内隐学习、非正式学习和正式学习活动及其成果的整合。,扩展“学到了什么这一概念,03,情感在学习中的作用,02,超越个人的研究,01,学习科学具有,生态学,、,情境化,以及越来越多的,文化取向,特点。,建构主义,32,建构主义,相关要素,具体内容,定义,建构主义是一种关于知识和学习的理论，强调学习者的,主动性,，认为学习是学习者基于,原有的知识经验,生成,意义、建构理解,的过程，而这一过程常常是在社会文化互动中完成的。,属性,将学习视为任何,情境下建构知识,的过程；,有意识的建构,时学习更容易发生；,关注知识在,个人和社会层面,相互联系的本质，注重,发现学习,；,以一种分布式的视角审视教学，强调师生、生生间的,互动,。,历史溯源,Logo,程序设计语言,相关要素,具体内容,优势,Logo,语言学习能确保学习的不仅仅是,编程,，还能让儿童学会自己,思考和学习,，以及用,全新的方法,学习数学和科学。,特点,学习者,与,计算机的互动方式,可视化,；,Logo,的小海龟能够作为正规数学的首选替代物来帮助儿童学习数学；,可以帮助儿童学会学习、学会思考,，或者说,反思,或,元认知,。,关键思想,知识建构与学习文化,学习过程中在,已有的心智实 体,和以微妙方式,脱离意识控 制,而出视的新心智实体之间,建立联系,的有意实践。,建构主义,把注意力集中在,社会境脉,如何提供机会帮助学习者对正在学习的知识建立,连结,。,Logo,微世界与建构组件,提供课本或课堂,无法接触到,的,观点和现象,；提供对学生的互动和操作进行,反馈,的环境；互动中学习者主动建构知识；作为建构主义学习环境的,原型,。,建构主义,乐高组件玩具与,Logo,程序设计语言,结合,在一起（,马达、传感器和控制语言的乐高,玩具,砖块,），创造出了用,计算技术,增强的建构组件，能让儿童,探索工程和建筑设计,。,学习导向的软件设计,一种建构主义学习环境,教学软件设计项目,创新,实践,目的,帮助低年级的学生学习分数,01,学生在笔记本上写下软件和教学的设计方案,02,在班上讨论分数的表征形式,03,邀请部分目标用户以获得反馈,04,在教师的引导下对软件试用进行评论,01,将程序设计学习与其他学科内容整合,02,要求用程序创造有意义的人工制品,03,编程活动安排在教室而不是计算机实验室,认知学徒制,42,认知学徒制,强调内容,认知学徒制主要针对,教学过程,，这一过程中专家通常是,处理复杂任务,的。,“认知”强调关注,认知技能,和,认知,过程,，而不是现实技能和过程。,设计认知学徒制是用来外显化认知过程内部思维过程，便于观察、参与、理论。,传统学徒制,&,认知学徒制,共同点,强调知识必须用来解决现实生活中的问题,既关注专家过程又关注情境学习,不同点,前者：任务和问题的解决源于,工作需要,，教学领域有限；,后者：为了说明,特定技术和方法的功能,，应用于多情境。,前者：强调在,应用境脉,中教授技能；,后者：强调,一般化的知识,，拓展了实践的应用范围。,认知学徒制的框架,内容,方法,顺序,社会学,专家技能需要的知识类型,促进专家技能发展的方法,安排学习活动,顺序的关键,学习环境的社会特征,领域知识,示范、辅导,增加复杂性,情景化学习,启发式策略,脚手架,增加多样性,实践共同体,控制策略,表达、反思,全局到局部技能,内部动机,学习策略,探索,合作,认知学徒制研究中的主题,1,情景化学习,关注完成任务,关注执行任务所需的潜在能力,2,共同体实践,成为核心成员,不同人聚在一起从事不同的活动,3,学习者共同体,提高机体知识并以此带动个体知识的增长,4,脚手架,活动的支持系统,构造任务，诊断不足,5,表达,提炼知识，表达出来，促进迁移,6,反思（三种形式）,突出关键因素，思考优秀绩效产生的原因并提高,认知导师,5,技术将学习科学带进课堂,认知导师,是什么？,1,做什么？,2,为什么？,3,怎么做？,4,认知导师是围绕学生当前所学知识的,认知模型,而建构的,智能导师,系统。,表征了学习者在其感兴趣的领域中的,思维和认知,，也包括对早期学习者的各种,策略和迷思概念,的表征，这些迷失概念是从,新手到专家,转变过程轨迹中的一个阶段。,认知导师,是什么？,1,认知导师能,做什么？,2,用领域知识,解决问题,并且进行,推理,；,了解学生的典型,迷思概念,、相关的,非正式知识和学习轨迹,；,逐步跟踪学生的,推理过程,，并且熟悉学生何时何地,暴露出对知识或理解的缺乏,；,当学生需要时，结合情境给他们提供适当的,脚手架、反馈和帮助,；,对学生进行持续的,需求评价,，并在其,个别需求,的基础上开展教学。,为什么,用认知导师？,3,认知导师,做中学,监控学生的,学习,，并且选择,问题解决,的活动，这些活动涉及学生个体能力范围内的知识目标。,监控学生,行为表现,，并且当个体学生需要时提供,特定情境的指导,。,提高学生动机,学生倾向做中学，互动、反馈,提供帮助、反复联系、出错率低,创设情境有趣、可感、联系实际,C,B,A,认知导师,怎么做,？,4,跟踪问题解决步骤，提供即时个别化帮助,监控问题解决活动获得产生式规则的过程,表征学生的多种策略和典型迷失概念,知识跟踪,模型跟踪,认知模型,工作机制,设计原则,以产生式规则集的形式展现学生的能力,在问题解决的情境中提供指导,在问题解决之前传达目标结构,促进对问题解决知识的正确、总体的理解,将学习外部的工作记忆负荷减弱到最低程度,对与预期绩效模型相关的错误提供即时反馈,活动中的学习,6,个体认知取向,&,交互取向,关注信息构造及过程,关注参与构造与过程,源于,认知科学,，认知的解释是,过程的模型,，认为,个体利用模型来建构、存储、重新获得与修正信息模式,，,研究关注参与者的,信息结构,，包括已有的,和,利用情境建构的,。,源于,交互作用研究,，关注,整个活动系统，,认为个体通过,交互作用,来建构知识，依据,专业学者的实践,来,为学生学习制订目标,。,在认知分析中运用交互,从认知到交互,01,02,03,可以将群体分解为单独个体的方式研究解释群体,将认知原则从个人延伸到群体活动是相当有价值的,群体活动分析可能会涉及个体活动中不明显的重要活动,情景化视角,情境化方法,Situative Approach,情境化方法的明确特征是不再关注,个体学习者,，分析的主要焦点在于,活动系统,：包含学习者、教师、课程材料、软件工具以及自然环境在内的复杂的社会组织。,情景化视角,活动系统,的表现和学习：人的集合及其他系统； 重视在不同,学习环境,中发生的活动,。,整合,认知与交互研究,的概念和方法，并汲取两者的长处，以期能够更好地,理解学习是怎样发生,的以及如何,设计学习环境,。,目的,对象,概述,个人认知是与更为普通的交互模式相,联系,的；,学习环境是,活动系统,，学习者在活动系统中与其他人、物质、信息与概念资源相互作用。,观点,情境化取向,&,个体认知取向,相关要素,情境化取向,个体认知取向,推测信息结构属性的数据,记录参与者的活动,个体出声思维法的记录,信息结构的形成与使用,活动系统的所有层次,个体心理活动的层次,表征的理解,是符号和情境之间的联系,是信息结构,知识建构,7,理论、教学与技术,定义,知识建构,过程,知识建构是从,浅层建构,走向,深层建构,，尝试以最基础的方法重塑教育，并相应地试图将学生引入一个,创造知识,的文化中。,不仅发展学生的,建构能力,，同时让学习者认识到自身和自己的努力也是人类开拓,知识领域工作,的一部分。,知识建构,理论、教学与技术,建构失败：不能同知识创新相联络，将任务和问题当练习；,教师要相信学生能完成、会主动进展知识创新。,06,01,02,03,知识进步作为共同体而不是个人的成果,知识进步是观念的更新,知晓与了解的比较,04,合作解决问题的方式是会话而不是争论,05,建设性的使用权威信息,理解是一个认知突现的过程,学生从学习者或探究者到知识建构社区成员这一转变中隐含的六个主题,知识建构,理论、教学与技术,知识建构,理论、教学与技术,主题一,共同体知识增长,知识创新工作就是推动知识理论共同体创新的工作；知识创新工作可以真实地发生在教学中知识创新工作不是效仿学者或设计师的工作，而是本质性地在课堂、社区以及更大的社会情境中推进知识创新活动。,知识建构,理论、教学与技术,主题二,观念更新,衡量进步的方法通常是与开场状态相比，而不是与预定终点还有多远来衡量；,观念更新就是向真理逼近，进步可以作为衡量知识本身的标准。,知识建构,理论、教学与技术,主题三,知晓与理解比照,知晓包括显性知识和没有直接表述而需要推断的隐性知识，是一个比程序性知识更广泛的概念；学习者只有在问题中进展学习才能导致深度构造知晓的产生。,理解等同于陈述性知识，获得理解最后的方式是通过问题解决。,知识建构,理论、教学与技术,主题四,知识建构话语,话语是共享知识和提出反对意见的主要方式，包括书面出版物、口头演讲以及问答。,知识建构中话语的目的是知识状态的进步，即观念的更新。与其他话语区别在于:致力于获得进步、寻求共同理解、拓展彼此承受的事实根底。,知识建构,理论、教学与技术,主题五,适当使用权威信息,不同种类的信息，无论是一手还是二手的，只要,对知识建构有用,，它便,有价值,。,信息的质量很重要，但它的重要性随,任务而定,；,评判信息的质量,是知识建构的问题，会涉及争论但,能为总体任务达成提供帮助。,知识建构,理论、教学与技术,主题六,突现的理解,突现是指在复杂系统的自组织过程中涌现出新的、 和谐的构造、 类型和性质。,所有的理解都是创造，创造即出现。,知识建构,理论、教学与技术,知识建构十二原那么,06,01,02,03,真实的观点、现实的问题,多样化的观点,持续改进的观点,04,观点的概括和升华,05,学生是积极的认知者,社区知识与协同认知责任,知识建构,理论、教学与技术,知识建构十二原那么,12,07,08,09,“民主化”的知识,对等的知识发展,无处不在的知识建构,10,知识建构对话,11,权威资料的建构性使用,嵌入活动的形成性评价,以学习者为中心的设计,8,反思过去，指导将来,以学习者为中心的设计,反思过去，指导未来,技术支持学习失败,人们没有很好地理解怎样,整合技术,才能满足学习者的需要,。,人们没有清楚认识到技术该如何有效地,与教育情境结合,才能真正支持学习者活动和达到学习目标,。,教育软件应该围绕学习者的目的、需求、 活动和教育情境来设计。,以学习者为中心的设计,反思过去，指导未来,以学习者为中心的设计,01,02,03,关注学习者的,特殊需求,搭建脚手架帮助学习者,跨越专业鸿沟,形成以学习者为中心的设计方法的,设计框架,以学习者为中心的设计,关注学习者的特殊需求,相关要素,以用户为中心,以学习者为中心,专业层次,专业说准较高,无专业经验（低）,均匀度,用户层次较统一，水平相当,用户多层次，水平不一致,动机,内外动机都很强烈,动机不强,技巧的增长,没有明显增长,理解更加深入、变化较大,概念距离,实施鸿沟与评估鸿沟,专业鸿沟,以学习者为中心的设计,搭建脚手架跨越专业鸿沟,脚手架概念,拥有更多经验的成人或者同伴可以给新手提供帮助,经验丰富的成人辅导者能够给年轻学习者提供支持,软件中的脚手架一般都通过将学习者置身真实的理论情境中，通过使真实练习的各个方面可视化和直观化，支持学生参与和别人的讨论这些方式，为学习者提供认知支持。,以学习者为中心的设计过程,以“交响乐”为例,设计过程,描述和体现学习者受众、他们参与的活动和学习目标的特征；,辨认哪些是学习者需要获得支持的方面，以便于学习者参与特定的实践练习活动；,开发脚手架的搭建方法，可以用概念来描述，并在软件中实施。,形成以学习者为中心的设计方法的设计框架,设计框架,脚手架知识整合框架,脚手架式设计框架,学以致用的方法,形成以学习者为中心的设计方法的设计框架,脚手架知识整合框架,01,02,03,使科学更易于理解，激发学习兴趣和动机,使思考可视化（内隐知识和想法可视化,）,帮助学习者学会向他人学习,04,提高自主学习和终身学习能力,形成以学习者为中心的设计方法的设计框架,脚手架,设计框架,意义建构,过程安排,反思和表达,帮助学习者将,表征与理解,联系起来,根据学科学习的,策略和术语,组织工具和人工制品,，清晰展示,任务,给学习者提供观察和操作的,学科表征,（,如图表,），,帮助,学习者理解,其,属性,建立复杂的任务，并使用,任务分解,方法向学习者描述复杂的任务，使用软件功能模型约束学习者在,规定的时间都可参与的活动空间,提供,实践指导,，让学习者能参与其中,设计出,自动处理,分散学习者注意力的、不明显且常见的问题的脚手架,给那些习惯,回避或者不理解反思工作重要性,的人提供脚手架，如设计出帮助学习者,计划和组织任务的软件,，使学习者反思他们的工作，对未来工作进行追踪，确保高效工作,形成以学习者为中心的设计方法的设计框架,学以致用的框架,学习动机,知识建构,知识提炼,学习者可以通过直接经验和与他人交流的间接经验进行知识建构,学习者需要对这些知识进行反思和应用，以便将来回顾和使用,使学习者看到自已现有理解的局限来激发学习者,知识获得与学习都是情境化的，学习者应该在,不同情境中,应用，以加强知识的,广度和深度,。,作为方法论的设计研究的开展,9,作为方法论的设计研究的发展,设计研究,发展历程,理论基础,方法论,相关理论指导教师做出教学决策，促进学生学习,讨论与设计研究相关的方法、证据、实践以及理论依据,从临床访谈、教学实验和设计实验的变革定位设计研究,皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,设计实验的发展,1,1.1,皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,2,维果茨基,3,杜 威,A,B,C,儿童的观点与成人的观点是不一致的,儿童经历一系列的任务，他们的理解通过认知重构、同化,、,顺应而逐渐深化,儿童必须通过,图式建构和反身抽象,的过程来衡量想法的可行性、可用性和持久性,1,皮亚杰,设计实验的发展,1,图式：意义建构中对事物的性质、规律以及该事物与其他事物之间的内在联络到达较深化的理解，这种理解在大脑中的长期存储形式就是图式。,反身抽象：把顺序、关系从动作中别离出来，把形式从内容中别离出来，继而开展为对纯符号的抽象。,人通过认识自己而认知世界,皮亚杰,皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,设计实验的发展,1,1.1,皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,2,维果茨基,3,杜 威,A,B,C,注重在实验中选择合适的分析单元,系统推理，先从科学概念入手，然后将自己的结构组织转移到自发性概念中，并在此基础上进行重构,研究教,“,更有知识的他者”在学习中扮演的角色的重要性,1,皮亚杰,皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,设计实验的发展,1,1.1,皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,2,维果茨基,3,杜 威,A,B,C,最开始需要将存在的问题转换为假设,通过一系列的探究活动，假设被转换为确定的情况，还产生一系列知识主张,这种知识主张需要经过实践检验，被证明在多数情况下都是有效的,1,皮亚杰,皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,设计实验的发展,1,1.2,从建构主义和社会文化理论到教学实验,递归性：,学生建构学科知识,教师要建构学生建构学科知识的知识,研究者那么要建构前两者的知识及交互,史黛妃、莱什、凯莉,将研究置于教师与研究者交互的情境中，认识到“促进教师发展”的重要地位,西蒙、科布,教学实验应该研究猜测而非假设,康弗里、拉钱斯,设计实验的发展,1,假设：那些等待被,证明,或者被,否决的主张,。,。,猜测：可以将无意义的或令人困惑的新事物变成让人承受的信条。从开展角度看，猜测像一个庞大的蓝图；从不同的已有观点出发，使各个观点互相交融而生成猜测。,皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,设计实验的发展,1,1.3,设计实验的早期发展,1992年，艾伦柯林斯首次使用了“设计实验这一术语。 列出了八条允许在给定的设计空间进展探究的建议：,参与教师作为合作研究者,对新方法进行比较,给予客观的评价,选择有前景的新方法,专注于多种学科的专业知识,结合系统的变化,经常进行修正,使用多种标准评价成功,2,3,4,5,6,7,8,1,皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,设计实验的最新发展和理论的作用,2,评价了“设计实验”的历史，总结了方法论如何演化成一种创造设计科学的方法，以研究在真实世界里的学习现象,柯林斯,设计研究的目的是“开发一系列关于学习过程和支持学习的方法的理论，这种学习可以是个体学生、课堂共同体、专业教学共同体、学校或学区所进行的学习”,科布,设计研究的首要贡献是阐明了概念通道为特定领域的学习内容提供了指导方法。设计实验的目标是表述两个相关的概念：,概念通道和概念轨迹,康弗里,概念通道是一种理论架构，描绘了引导学生成功学习概念内容的可能通道；,在一个设计实验中，学生通过特定的概念通道全面理解特定的概念轨迹。,皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,设计实验的最新发展和理论的作用,2,设计研究可以看作是,建立和确定,多种,全面理解概念通道,的研究；,设计研究本质上是,迭代的,；还需要其他方法作为辅助；,设计研究符合生态上的有效性，具备将研究向理论扩展的潜能。,皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,设计研究是否科学？探讨其成立的证据,3,任何一个研究都要承受是否科学的评判，评判依赖于该研究与所研究问题是如何联络的。最好的研究可以表达连接的、明晰的推理。,对设计研究批评,01,02,03,研究工作的表述，重复研究的可能性,设计研究的可推广性、因果关系或机制的证据问题,典型性和自由发挥的问题,04,关注探究、建模以及两者如何更好地促进学习的支架,皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,设计研究是否科学？探讨其成立的证据,3,成立的依据,01,02,03,设计研究过程中寻求给出,不同层次的细节和详细的说明,，这是随时间推移的复杂互动，不仅仅是一个广泛的和具有表现力的模式；,设计研究常常提供,方法信息,，帮助教师将,已有经验运用到实践中,;,关注研究团队的,活动日志,和,讨论记录,，为识别、理解，检测不同的假设提供了重要的动态资源,;,04,设计者应该找出,确定的和不确定的事件,，使建构过程中的阐释无论在,何时何地、面向何人,都可以清晰表达,;,05,在复杂的,课堂情境中,，理解、阐释和获得预测不是为了找到普遍的、不变的法则，而是为了通过理论、材料和教学方法，创建类似,脚手架的模式,，以通向成功的教学。,基于设计的研究,10,学习科学家的方法论工具集,是什么？,1,怎么做？,2,为什么？,3,基于设计的研究,基于设计的研究（,design-based research,DBR,）主要研究特定环境中的,学习过程,。,研究者设计特定的环境，并系统地对,环境做出改变,；,基于设计的研究的,核心要素,:,设计、理论、问题、自然情境，这些要素之间是,相互影响的,；,研究的核心焦点是,行动中产生理论,；,其目的是对一个简单的学习环境进行,细致深入,的研究；,通常发生在,真实的情境,中，经过,多次迭代,，以发展新理论、产品和可以在其他学校或班级推广的实践；,检验系统的变化是如何,影响学习和实践,的。,基于设计的研究,基于设计的研究的步骤,1,2,3,4,5,6,基于现有的工作，清晰地建立,假设和理论,基础,收集与正在形成的理论相关的,数据资料,有责任向大家呈现,多种说明结构,。,（包括学生或教师提出不喜欢某一设计方面的说明；当地政府人员或其他人员对项目作出批评的正式会议。）,收集大量相关的、不同类型的,理论数据,应该多听他人对理论、对整个设计的,批评和建议,辩证地,看待理论、设计和现有的文献,基于设计的研究的意义,可推广性强；提高教师、学生的积极性；理论与实践的结合,。,基于设计的研究是一种新兴的教育技术学研究范式，通过为,特定的场合,设计学习环境实现,理论与实践,的双重发展。基于设计的研究为质的研究和量的研究的统合提供了方法论桥梁，它的理论与实践相结合的研究取向，具有迭代循环等特点，为我们今后教育技术学研究提供了有益的启示。,指导基于探究的数学学习,11,1,批判传统教学,知识是由诸多需熟记的事实和程序组成,2,初始评估,以形成的能力,理解所做事情的意义,3,最后的评估,分析数据更有依据，更科学,研究与问题相关,4,课堂学习环境,对支撑学生学习至关重要,教学任务：,重视探究过程和学科观点、又注重实践。,课堂活动的组织：,数据不仅是数字而且是问题的真实测量。,使用工具：,运用基于计算机的工具来创建和处理数据。,课堂对话：,讨论应关注有意义的统计学观点。,指导基于探究的数学学习,批判性的考察课程,1,学生需要学会像统计员一样工作；,2,学生需要掌握统计学，因为统计学在日常生活、与工作相关的活动中都很重要；,3,计算机在社会中日益普及，使得统计学推理的使用价值日渐增大；,学校终究为什么教授统计学呢？,4,政策的决策越来越多地根据基于数据分析的论证，统计学赋予学生参与民主社会的才能。,初始的评估,评估流程：,1,如实记录先前教学所产生的效果；,2,分析表明，学生不觉得数据在理解真实世界的现象或者作决策的时候是有用的；,3,学生并不是有意图的分析数据，而是简单地程序化的处理数字，没有理解他们所做事情的意义；,4,处理数据时没有考虑这样做是否能让他们解决正在研究的问题。,目的：让学生带着解决有意义问题的目的开场分析真实的数据。,最后的评估,比照：,1,经过训练的学生与初始评估时分析数据的方式形成鲜明对比；,2,根据相对频率而不是绝对频率来推理分析；,3,分析数据是为了深入洞察研究中的情境，根据数据老推理；,4,学生的统计推理能力并没有倒退。,课堂学习环境,确保学生的课堂活动涉及真实数据分析的调查研究精神；,确保学生学到了重要的统计学观点。,教学任务,课堂活动,计算机工具应该与学生的推理能力相适应；,学生应该逐渐使用越来越复杂精密的方法来推理分析数据。,工具使用,交谈的话题能突现有意义的统计学观点；,论点被别人接受，,就,必须说出正确合理的理由来证明用于,组织数据的方法,与,正研究的问题,是相关的,。,课堂会话,对数据生成过程进展一次全班讨论；,进展一次个别或小组活动；,进展一次对学生所做分析的全班讨论。,检验学习环境,布兰斯福德、布朗和科金提出了由四个重叠镜片组成的框架。,聚焦于学习环境以,知识,为中心的程度，即仔细分析教学的结果，在教学之后我们想要人们知道什么、能做什么。,镜片一,镜片二,以,评估,为中心的程度，学生的思维在多大程度是明显可见或可觉察的，以便教师能够调整教学使其适应学生的推理分析能力。,镜片三,以,共同体,为中心的程度，考察的是课堂在多大程度上是一个学生不仅在提问时感到安全而且也能学会合作学习的环境。,镜片四,以学习者为中心的程度，考察学习环境在多大程度上建立在学习者的优点、兴趣以及先前想法的根底上。,协作会话分析,12,会话分析者关注会话的,微秒动态,。他们创新了,转录,的方法，用以捕捉并记录文字所不能提供的信息，如谈话过程中的,停顿、叹气、中断以及重叠性的话语,等现象所隐含的信息。,协作会话,1,交互分析：旨在分析自然发生的会话,转录法,01,02,03,把课堂会话分割成话轮转换，或者他们借用国际象棋中的“棋步”；,识别出说话者的每一个话轮；,利用开发的系统为每一棋步的交互功能进行分类；,04,寻找,教学周期,，即那些经常发生的棋步的程序序列。,会话在小组和个体的学习中起中介作用，是一个把小组知识建构转化为个体的认 知开展的场所；,会话交互是一个中介机制，协作正是凭借这一中介机制促进学习的；,协作会话既关注个体思想和行为又关注整个会话的情境；,知识和学习是小组的共有财产，而不仅仅是个体的所有物。,协作会话,1,最为常见的教学周期：,教师以问题的形式发出的请求性棋步,；,学生针对教师的提问作出的应答性棋步,；,教师对学生的回答作出的一个可选的评价性反应,。,运用计算机显示的运动表征方式关注会话的产生:在话轮层面上，转录提醒出学生选择公开什么信息；在动作单元层面上，转录提醒话轮是如何与完成有目的的活动相关。,交互分析案例,2,2.1,计算机支持的科学协作,计算机表征介入学生会话的五种方式：,学生使用计算机并让计算机支持他们努力做事；,计算机帮助小组建构意义；,计算机是重要数据资料的外部表征；,计算机引发学生反响；,计算机给学生呈现了出乎意料的信息。,计算机有着,双重身份,，既是参与者又是支持源。,交互分析案例,2,会话失败：阿里关注,解决数学问题,，即使仅有他自己，而居尔关注,交互本身,。,2.2,协作的潜在问题,解决协作问题需要不断地依次交换两种需求，即驾驭人际沟通的需求和进展个体思维的需求。,交互分析案例,2,2.3,见解浮现的时刻,当学生低头看笔记的时候，反响通路就比较少。,反响通路：当说话者继续说话的时候，听话者所进展的语言和非语言的交流。,当学生低头看笔记本的时候，重叠性话语就比较少。,当学生低头看笔记本的时候，学生在话轮之间和话轮之内停顿的时间更长。,方法论问题,3,微妙转录标志法：,优缺点,优点是能够揭示出其他方法不能发现的内隐理解和认知能力。,确定是只能关注课堂谈话的复杂流向中的一小部分。,结论,交互分析给研究者提供了一种方法，研究教师不在场是群体是如何学习的；,交互分析能够揭示出外部表征为何能影响会话过程和学习的交互机制。,评估深层理解,13,目的：帮助学习科学研究者把有效的评估纳入他们的研究中。,评估深层理解,通过明晰地界定深层理解，并详细说明教学方法和旨在促进并真实描绘此类学习的评估，从而为研究奠定认知根底；,把评估设计决策集中在假设的教学/学习过程的核心上，策略性地遵循适宜于情境的有效实验研究指导方针；,运用层级研究法反复地完善深层理解的定义、教学和评估方法以及研究设计，以便逐步地提出对有效教学/学习过程的更深层次的解释。,在复杂情境中评估的认知基础,1,1.1,有效地评估深层理解,学习目标、学习过程清晰吗？,A,明确规定熟练的关键特征了吗？,(,知识技能、技能、元认知、态度、动机,),B,概述从新手到专家的发展路径了吗？,C,在复杂情境中评估的认知基础,1,1.2,三角评估法,有一个关于深层理解及获取深层理解过程的明晰形式；,精心设计的用于评估目的知识的任务和基于原始形式的可信计分法；,用于从绩效中推断结论的有效过程。,认知模式,观察技术,绩效,结论,策略性地评估设计,2,2.1,有效评估的标准,合理的,敏感的,系统的,研究人员必须考虑效度问题,。,适合于学习者的发展性特点,。,根据一种明确的协议进行一致的管理，这样从每个个体收集的数据资料才是统一的，并且这些一致的评分可以,被,清楚地解释,。,策略性地评估设计,2,2.2 目的指向深层理解的评估类型,2,1,4,3,5,系统的观察,研究学习者的学习产品,引出学习者的反响,学生对帮助,如何反响,运用问卷,和访谈,策略性地评估设计,2,2.3,实验设计选择, 即时延时设计,所有学生最终都能成为干预组的一局部，因此在控制组的数量没有减少的情况下被试数量可以到达最大化。,原始的干预组在没有承受进一步干预的情况下是否保持了原有的进展，研究人员可以监测一段时期内学习的稳定性。, 分班设计,利用随机或者分层随机的分配方式来决定哪些学生将承受处理操作。,通过使每个班都进展分班设计，不是指定一个班为干预班而另一个班为控制班。,拓展,策略性地评估设计,2,2.4,把评估设计聚焦于教学,/,学习过程, 在主题单元中培养知识建构的教学法,没有,性别差异或体验差异；,使用内容丰富的,书籍,小组中的儿童比那些使用了内容丰富的,歌曲,小组中的儿童获得了,更多的知识,；,儿童在寻求知识内容的倾向上似乎有,个体差异,。, 直接教学法与发现教学法,学龄前儿童,比,幼儿园儿童更适合,直接教学法,到引导性发现法；,学生对,运用直接教学法的课不感兴趣,，尤其是先运用指导性的发现教学法后再用直接教学法；,这种效果对于直接教学法体验较少的,学龄前,儿童最为,强烈,。,运用层级研究法评估,3,层级研究法,01,02,03,运用,多个层级处理,一个研究的不同方面、分析的不同阶段或者一个研究计划的不同阶段；,能有效的把设计科学和认知科学,融合,在一起来研究,真实,世界中学习的复杂性；,越是,缩小,对中心问题的关注范围，就越,清楚,时间和经历该投入在何处以便更深入的调查研究和分析；,04,层级研究就是,不断,对问题深入细化、寻求问题的重点。,Thank You !,不尽之处，恳请指正！,