初二学生的科学观及其与科学发现学习的关系

该研究旨在通过问卷法和实验法考察初二学生在自然科学领域中的认识论观念及其对学习过程和策略的影响。研究一发现 ,在科学的动态性、有限性、客观性、理论价值取向、公众性以及对科学的态度兴趣等六种基本观念上 ,初二学生总体上持有较混合的看法 ;对科学的积极态度与学习者的物理学习成绩相关显著。研究二考察了科学观对科学发现学习的影响。科学的公众性观念与灵活应用测验成绩相关显著 。

科学发现学习的认知模型建构

当前,利用虚拟学习环境进行科学发现学习已经成为推进科学教育的一条重要途径。然而,由于科学发现学习的认知过程高度复杂,而现有的虚拟学习环境未能提供所需的学习支持,导致其应用效果难以令人满意。要解决这个问题,就必须建立科学发现学习的认知模型,进而以此为基础进行虚拟学习环境的设计开发。因此,该文在科学哲学、信息加工心理学和教育科学相关研究的基础上,从领域知识的结构、发现机制和学习活动的设计三个方面建立科学发现学习的认知模型。科学发现学习是学生针对实际系统设计实验从而渐进地探究发现科学理论模型的过程。其中,科学理论模型包括局部模型与全局模型两个层面,和数学模型与物理模型两种形式。学生可以采用假设驱动或实验驱动两种策略在假设空间和实验空间中进行双重搜索,其知识形成过程可以分为从假设空间到局部模型和从局部模型到全局模型两个阶段。科学发现学习需经历理解问题、提出假设、设计实验、检验假设和得出结论五个环节,应从领域知识、元策略和内部目标三个方面为学生提供支持。该认知模型结构化特征明显,易于通过计算机代码进行形式化表达,为面向科学发现学习的智能化虚拟学习环境的设计开发奠定了必要的理论基础。

科学发现学习的新近研究

随着建构主义学习理论的发展及计算机模拟等技术在教育中的广泛应用,发现学习受到了越来越多的重视,且研究的重点从概念发现学习转向了科学发现学习。该文综述了有关科学发现学习的认知过程及机制的新近研究,包括双重搜索模型、科学推理研究等。

计算机模拟环境中的科学发现学习——过程、条件与学习支持

如何在计算机模拟情境中嵌入有效的学习支持是当前研究者关注的一个重要问题。科学发现学习活动中有三种基本活动线索:问题表征与假设生成、实验检验、自我监控与反思概括。这种学习活动可能主要受三个内在条件的制约:意义性、系统逻辑性和反思概括,据此,针对计算机模拟环境中的学习支持可以包括三个侧面:解释性支持、实验性支持和反省性支持。

微世界支持的小学生科学发现学习过程研究

如何利用计算机模拟软件来支持一些在实验室无法完成的实验是目前科学教学中迫切需要解决的问题之一。微世界作为支持发现学习的模拟软件,尤其适合于发展科学学科的探索与发现学习活动。学习者利用它提供的操作方法与指令探索其中的领域知识,并观察产生的现象、检验自己的假设,从而发现并习得微世界中蕴藏的领域知识。文章从理解微世界和科学发现学习的含义出发,分析了微世界支持的科学发现的活动过程和学习者存在的困难,从技术应用和支持学习者科学发现学习认知过程两个维度提出了微世界支持的科学发现学习的策略框架,并通过开展教学实践,探索微世界支持小学科学发现学习的教学策略的实施过程,以促进小学科学课堂教学的有效开展,提升小学生的科学素养。

科学发现学习的认知机制研究

遵循信息加工理论关于问题解决的研究框架,指出科学发现学习的任务环境由实验模型和科学理论模型两部分组成;学习者的问题解决本质上是从实验模型到科学理论模型的发现过程;并且,这个过程可以看作学习者在理论驱动或数据驱动的归纳策略指导下,对实验空间和假设空间进行的双重搜索。

基于GOMS模型的科学发现学习认知任务分析

文章首先将科学发现学习的认知要素划分为实际系统和科学理论模型,以及实验空间和假设空间。然后,运用GOMS模型对科学发现学习进行认知任务分析,将其分解为理解问题、探究局部模型、合成全局模型和反思评价四个子目标,详细分析了其中的基本操作与方法,以及在此过程中学生的工作记忆和长时记忆是如何发展变化的。由此建立的认知模型为基于计算机的科学发现学习环境的设计奠定了必要的理论基础。

面向科学发现学习的微世界概念模型建构

微世界是一种面向科学发现学习的虚拟仿真学习环境。然而,科学发现学习本身的复杂性和现有微世界软件对这种学习方式缺乏支持,阻碍了微世界的有效应用。为此,在关于科学发现的已有研究基础上,将科学发现学习的活动结构划分为执行层与元策略层。进而,依据科学发现学习的活动结构,建立了以学生模型、活动模型和情境模型为核心的,面向科学发现学习的微世界概念模型。

科学发现学习的研究初探

科学教育将目标指向培养公民的科学素养,科学发现学习这一学习方式能有效促成科学教育目标的实现。当前,国外对科学发现学习的研究已涉及认知机制、过程步骤、环境设计开发,国内的研究也包括理论、实践等方面。科学发现学习环境的使用总是差强人意,究其原因是设计开发时忽略了对环境的概念设计,应当运用学习者中心设计方法对科学发现学习环境进行概念设计。

科学发现学习环境中的脚手架设计研究

如何搭建脚手架是基于计算机的科学发现学习环境研究的核心议题。本文梳理了已有系统中的一些设计方法与应用效果研究,旨在归纳总结科学发现学习环境中脚手架设计的基本策略与方法,为其他类似的虚拟学习环境设计提供借鉴。

学习支持对基于计算机模拟的发现学习的影响

研究了针对发现活动的意义性的解释性支持 (IS)、针对其系统逻辑性的实验性支持 (ES)以及学习者的推理能力对基于模拟的科学发现学习的影响。设计开发了关于浮力的模拟软件 ,被试为北京十四中初二学生 80名 ,采用 2 (有 /无IS)× 2 (有 /无ES)× 3(推理能力 )的混合实验设计。结果发现 ,推理能力在原理性知识、直觉性理解测验以及学习者所设计实验的质量上有显著的主效应。IS在原理性知识和灵活应用测验上有显著的主效应。ES与推理能力在原理性知识测验上有显著的交互作用 ,ES在学习者所设计实验的质量上有显著的主效应。这一结果说明 ,发现活动的意义性和系统逻辑性对基于模拟的发现学习有重要的制约作用 。

Java模拟实验支持化学平衡原理教学的设计与省思

使用Java模拟实验支持化学平衡原理课堂教学,将有助于通过引导式探究教学,建构支持学生科学发现、学习和交流的环境,促进学生对化学平衡原理的学习。以＂温度对化学平衡的影响＂为例,说明其教学过程和学案的设计,并对该教学方式进行了省思。