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检验性支撑对基于计较机摹拟的迷信发明学习的影响

时候:2010-06-24 09:39来源:知行网www.zhixing123.cn 编辑:麦田守望者

 

【摘 要】 如何为基于摹拟的迷信发明学习供应学习支撑是以后研究者存眷的一个首要问题。迷信发明学习可能首要受三个内涵前提的限制:意义性、体系逻辑性和深思概括,呼应地,计较机摹拟环境可以针对这三个正面设想学习支撑:解释性支撑、尝试性支撑和检验性支撑。作者以尝试体例集合考查了检验性支撑的效应,成果表白,检验性支撑在知识整合和变量节制技术等后测上具有较着的感化,这类学习支撑应当成为摹拟环境中的一个首要支撑办法。
【关头词】摹拟 迷信发明学习 学习支撑 发明学习 深思
【中图分类号】 G123 TP45

Research on Reflective Support in Simulation-Based Scientific Discovery Learning
Jianwei Zhang1 Qi Chen2 David J. Reid3
(1 Educational Technology Center, Tsinghua University, 100084)
(2Department of Psychology, Beijing, Normal University, 100875)
(3School of Education, University of Manchester, UK)


Abstract An increasing number of studies have been focused on how to support simulation-based scientific discovery learning in the years. It is hypothesized that three interrelated main conditions may constrain the effect of scientific discovery learning: the meaningfulness, systematical logicality of discovery activities and the reflective generalization over the discovery processes. Three types of learning supports were designed accordingly, (a) interpretative support (IS) that helped learners with knowledge access and the generation of integrative understanding, (b) experimental support (ES) that scaffolded learners in the systematic and logical design of experiments, the prediction and observation of outcomes, and the drawing of conclusions, and (c) reflective support (RS) that increased learners’ self-awareness of the thinking and understanding processes and prompted their reflective abstraction and integration. The effect of RS is particularly investigated in the present study, which reveals that RS has positive effect on the posttest of knowledge integration and the experimental design skills (esp. variable control skill). Overall, learning supports geared to the above three spheres should be taken into account when designing simulation-based discovery learning environment.
Keywords: scientific discovery learning, simulation-based learning, learning support, discovery learning

1 问题提出
迷信发明学习是比来几年来倍受存眷的学习情势,计较机摹拟可以为学习者供应开放的摸干脆学习环境,因此常被用作迷信发明学习的东西。但很多研究表白[[i]],基于摹拟的发明学习的结果常常其实不必然优于传统学习体例,一个首要启事是因为学习者在这类学习中碰到了很多新坚苦,这使得他们无法有效地操纵摹拟进行发明学习。比如学习者常常难以提出假定和针对究竟证据点窜假定;难以恰本地设想迷信尝试;难以精确地了解解释尝试数据;不克不及对发明学习进行有效的自我调度,等等。若何把发明学习环境和学习支撑连络起来,在摹拟环境中嵌入恰当的学习支撑,这是以后研究者所存眷的首要问题。一些研究者试图把计较机摹拟扩展为所谓的“智能教诲体系”(ITS) [[ii],或“智能摹拟学习环境”(Intelligent Simulation Learning Environment, 简称ISLE)[[iii],在计较机摹拟中设置各种智能性的学习支撑。这类体系包含有关该体系的操纵法则的“专家模块”,用以随时评价、判定门生的行动的“诊断和门生模块”,和将门生的行动与讲授干预联系在一路的适应性的“教诲模块”等。别的,计较机摹拟可以作为基于互联网的摸干脆学习环境的一部分,操纵丰富的收集资本为学习者的发明学习供应支撑。但是,以后这些设法仍处于摸索阶段,到底应当从哪些正面为发明学习供应支撑?其结果若何?前提是甚么?这些问题都另有待进一步研究。 ]]
我们以为,迷信发明是实际假定与尝试证据之间的相互调和过程,而迷信发明学习是以这类迷信推理活动为根本而实现的知识建构,在这类学习中有三种相互交叉的活动:问题表征与假定天生,尝试查验,自我监控与深思概括。由此看来,迷信发明学习可能首要受三个内涵前提的限制:(1)发明活动的意义性(meaningfulness):指以后的发明学习活动可以或许与学习者已有的范畴性知识建立恰当的联系,从而带着了解去进行发明活动。(2)发明活动的体系逻辑性(systematicy and logicality ):学习者要遵循迷信尝试的思路和标准体系地对各种假定作出查验,逻辑地把持自变量,节制滋扰变量,精确地观察因变量的转变,并基于成果作出符合逻辑的推论。(3)基于发明活动的深思概括(reflective generalization):学习者需求以发明学习活动为根本,成心识地进行检验性笼统和检验性整合。与此呼应,在计较机摹拟环境中,我们可以针对这三个正面别离设想不合范例的学习支撑:(1)解释性支撑(interpretative support ,简称IS):旨在促进发明活动的意义性,详细说,帮忙学习者激活有关的背景知识,基于背景知识对问题情境进行阐发,构成假定,并连络有关道理对结论作出解释。(2)尝试性支撑(experimental support, 简称ES):促进发明学习的体系逻辑性,详细说,解释迷信尝试的设想思路和标准,明白尝试目标,作出瞻望,明白尝试成果,符合逻辑地发明法则。(3)检验性支撑(reflective support, 简称RS):帮忙学习者基于发明活动进行深思概括。现有研究对这三种学习支撑都有不合程度的触及,但首要集合在用以提多发明活动体系逻辑性的尝试性支撑上,对别的两类学习支撑研究较少。是以,我们对IS、ES、RS对迷信发明学习的影响做了系列研究[[iv]],经由过程两个尝试对ES、IS的影响做了集合考查,表白ES和IS对基于摹拟的迷信发明学习具有较着的感化。本尝试将之前两个尝试为根本,查验旨在促进深思概括活动的检验性支撑(RS)对基于摹拟的迷信发明学习的影响,并申明若何从这一角度为发明学习活动供应学习支撑。
2 体例
2.1计较机摹拟软件
挑选初中物理中的“浮力”作为发明学习的内容,设想开辟了计较机摹拟软件:“浮力摸索”。在本尝试中学习者要摸索的任务是:“对漂泊在水上的物体来讲,所受浮力的年夜小与哪些身分有关:物体的形状?质量?体积?”学习者对此问题常常抱有错误看法,以为此时的浮力年夜小与物体的形状或体积有关。实际上,如果一个物体处于漂泊状况,它所遭到的浮力即是它的重力。是以,在上述三个身分中,浮力年夜小只与物体的质量有关。本摹拟法度采纳了配对尝试的设想思路,要肄业习者每次考查、比较一对物体的浮力。为帮忙学习者明白尝试过程及成果,软件将记录他们设定的每对物体的形状、体积和质量和成果上的浮力年夜小,用表格的情势闪现在屏幕右下方。别的,屏幕左上角有一个永久性按钮“首要步调”,用以提示学习者做尝试的首要步调。
 

 





图1 包含RS的摹拟软件界面
摹拟软件中也包含了解释性支撑和尝试性支撑,作为对所有被试共有的支撑。在此根本上,我们设置了本尝试的尝试措置:检验性支撑(RS),包含:(1)发明学习过程的详细记录和显现。在节制组中,摹拟法度的数据表只记录、显现被试每次尝试中自变量和因变量的环境,只包含其数据成果。而在接管RS的被试中,法度将进一步记录显现学习者在每次尝试中所肯定的尝试目标、尝试前所做的瞻望、和尝试后所总结的结论,将这些信息连同变量数据都显现在屏幕上的表格中(见图1),以帮忙学习者对本身尝试的目标、过程及成果有更明白的自我觉察。为了便于学习者检察本身的记录,本法度设置了“放年夜”按钮,点击此按钮可以将记录表放年夜至全屏高度。(2)深思记录表。在每对尝试的结论以后,法度将请求深思组被试填写“深思记录表”,引导学习者对每次尝试进行深思提炼,回想本身原本的瞻望及其与尝试成果的分歧性,并思虑当时为甚么会如许瞻望,和由尝试成果想到了甚么,或写出别的的经历体味。(3)尝试总结概括。在被试点击“加入”按钮结束尝试时,法度将请求被试填写“尝试总结”,答复此中的问题,包含尝试设想的根基思路,本身是怎样考查形状、质量和体积等身分对浮力的影响的,有何结论,怎样用有关的观点道理来对尝试的最后结论作出解释申明,即为甚么会存在如许的规律性关系。
2.2尝试设想
本尝试所采取单身分尝试设想,查验有、无RS对基于摹拟的迷信发明学习的影响,同时操纵摹拟软件天生的记录文件对被试的发明学习进行过程性阐发。为了节制门生学业程度的影响,我们将比来一次期中测验中的物理成绩作为协变量予以考查。
2.3被试
被试为初中二年级门生30名,男生10名,女生20名,均匀春秋13.55岁。这些门生已学习了一些根本性知识,如力、重力、二力均衡等,在小学自然课中学习过浮力的最后步的知识,但还没有学习浮力年夜小及其规律。他们能利用鼠标、键盘进行根基的计较机操纵。插抄本尝试的被试被随机分为两组:RS组和无RS组,人数别离为14人和16人。
2.4测验质料
本尝试从以下正面来测查发明学习的结果,(1)道理性知识:用以考查学习者是不是发明了精确的法则和对法则的根基了解和记忆;(2)直觉性了解:所关心的不是学习者知不晓得一般道理,而是他们在详细情境眼前所天生的直觉了解和判定。(3)矫捷利用:用来测查学习者可否将所发明的道理矫捷地概括和利用到新的情境中。(4)知识整合:测查所发明道理与原有相关知识(特别是关于“力的均衡”的知识)的联系强度,以揭露认知布局的构造环境,这是以后教诲研究中的一种首要体例[[v]];(5)变量节制技术:“一次只改变一个身分”(即变量节制)是迷信尝试的首要准绳,而学习者却常常在一个尝试中改变很多身分,因此无法得出任何成心义的结论

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